ยาน JUICE พร้อมสำรวจ 3 “ดวงจันทร์” แปลกประหลาดของดาวพฤหัสบดี

ในช่วงที่ยาน JUICE อยู่ในระบบดาวพฤหัสบดี (ค.ศ. 2031-2034) ยานจะบินเฉียดใกล้

• ดวง จันทร์ยูโรปา 2 ครั้ง โดยเข้าใกล้ที่สุดที่ระยะ 400 กิโลเมตรเหนือพื้นผิวดวง จันทร์ยูโรปา
• บินเฉียดใกล้ดวง จันทร์แกนีมีด 12 ครั้ง
• ดวง จันทร์คัลลิสโต 21 ครั้ง

ในปี ค.ศ. 2034 ยาน JUICE ถึงจะปรับวิถีโคจรจากเดิมโคจรรอบดาวพฤหัสบดี ให้ไปโคจรรอบดวง จันทร์แกนีมีด ทำให้ดวง จันทร์แกนีมีดเป็น “ดวงจันทร์” ของดาวเคราะห์อื่นดวงแรกที่มียานสำรวจโคจรรอบ และมีแผนจบภารกิจด้วยการให้ยานลงพุ่งชนพื้นผิวดวง จันทร์แกนีมีดในปี ค.ศ. 2035

ยาน JUICE จะพยายามเก็บข้อมูลยืนยันถึงน้ำในสถานะของเหลวในมหาสมุทรใต้พื้นผิวดวง จันทร์เหล่านี้ ซึ่งน้ำเป็นสารที่สำคัญต่อสิ่งมีชีวิต ซึ่งข้อมูลจากยานกาลิเลโอในคริสต์ทศวรรษ 1990 ได้บ่งชี้ถึงมหาสมุทรใต้พื้นผิวดวง จันทร์ของดาวพฤหัสบดีมาก่อนแล้ว

สำหรับดวง จันทร์เป้าหมายทั้ง 3 ดวงในครั้งนี้ ได้แก่

ยูโรปา “ดวงจันทร์” ที่ดูเหมือนไข่ที่กำลังร้าว

• ยูโรปา (Europa) เป็นดวง จันทร์ดวงเล็กที่สุดในบรรดาดวงจันทร์ขนาดใหญ่สุด 4 ดวงของดาวพฤหัสบดี ค้นพบโดยกาลิเลโอ กาลิเลอี (Galileo Galilei) นักดาราศาสตร์ชาวอิตาลีในช่วงต้นคริสต์ศตวรรษที่ 17
• เป็นดวง จันทร์บริวารที่นักวิทยาศาสตร์คิดว่ามีสภาพเอื้อต่อการอยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตมากที่สุด
• ยูโรปาต่างจากแกนีมีด ตรงที่ยูโรปามีพลวัตต่าง ๆ พลุกพล่านกว่า เนื่องจากดวง จันทร์ยูโรปาค่อนข้างอยู่ใกล้ดาวพฤหัสบดี ทำให้แรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีที่กระทำต่อดวง จันทร์ยูโรปามากตามไปด้วย
• จนแรงไทดัลมีมากตาม (แรงไทดัล = ผลกระทบจากผลต่างระหว่างแรงโน้มถ่วงที่ดาวเคราะห์ดวงแม่ กระทำต่อด้านใกล้และด้านไกลของดวง จันทร์บริวาร) ซึ่งทำให้ดวง จันทร์ยูโรปาถูกบีบและถูกดึงอยู่ตลอดเวลา ส่งผลต่อเปลือกน้ำแข็งของดวง จันทร์ และเกิดรอยปริแตกบนพื้นผิว
• ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ประเมินว่า พื้นผิวดวง จันทร์ยูโรปาที่เต็มไปด้วยรอยแตกมีอายุน้อยเพียง 20-180 ล้านปี รอยพวกนี้ปรากฏเป็นรอยแตก แนวสัน แนวร่อง ที่ยาวเหยียดนับหลายร้อยกิโลเมตร และพาดไขว้ตัดกันไปมาไปทั่วดวง จันทร์ยูโรปา

• นักวิทยาศาสตร์มองว่าลักษณะภูมิประเทศแบบรอยแตกเป็นเส้นขีดบนพื้นผิวดวง จันทร์ยูโรปา อาจมีเกลือที่มาจากมหาสมุทรใต้เปลือกดาว ซึ่งชั้นมหาสมุทรดังกล่าวมีความหนาราว 60-150 กิโลเมตร เกลือจากมหาสมุทรที่มาถึงพื้นผิวดวง จันทร์จะเจอกับรังสีจากดวงอาทิตย์ เกิดปฏิกิริยากลายเป็นสารสีแดง-น้ำตาล แต่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบกระบวนการที่ทำให้เกิดสารสีเหล่านี้มากนัก
• ประเด็นที่น่าสนใจที่สุดของดวง จันทร์ยูโรปา คือ มหาสมุทรที่มีอยู่ใต้ชั้นพื้นผิวน้ำแข็งของดาวหนา 20 กิโลเมตร ในช่วงคริสต์ทศวรรษที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจพบหลักฐานบ่งชี้ถึงโมเลกุลน้ำที่ถูกพ่นออกมาจากพื้นผิวของยูโรปา ในลักษณะคล้ายกับน้ำพุซึ่งพ่นสูงขึ้นไปจากพื้นผิวถึง 200 กิโลเมตร และคิดว่ามีต้นกำเนิดจากมหาสมุทรใต้พื้นผิวดวง จันทร์
• พื้นผิวเยือกแข็งของดวง จันทร์ยูโรปายังมีแอ่งน้ำเล็ก ๆ ของน้ำแข็งที่หลอมละลาย ซึ่งนักวิทยาศาสตร์คิดว่าพื้นที่ดังกล่าวอาจเอื้อให้เกิดสิ่งมีชีวิตที่ทนต่อสภาพแวดล้อมหนาวเย็นได้
• ในขณะที่มหาสมุทรใต้พื้นผิวก็อาจลึกลงไปสัมผัสถึงแก่นดาวที่เป็นหิน จนอาจทำให้เกิดสารประกอบทางเคมีที่ซับซ้อนและหลากหลาย

แกนีมีด ดวงจันทร์อันซับซ้อนและมีลักษณะเฉพาะตัว

• แกนีมีด (Ganymede) ที่เป็นเป้าหมายหลักที่ยาน JUICE จะไปสำรวจ เป็นดวง จันทร์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ ด้วยตัวดาวมีรัศมี 2,631 กิโลเมตร ทำให้ตัวดวง จันทร์แกนีมีดมีขนาดเล็กกว่าดาวอังคารเล็กน้อย
• ดวง จันทร์บริวารอายุ 4.5 พันล้านปีดวงนี้มีอายุเท่ากับดาวเคราะห์ดวงแม่ นักวิทยาศาสตร์จึงมองว่าดวง จันทร์ดวงนี้เกิดจากฝุ่นแก๊สที่หลงเหลือจากการก่อตัวของดาวพฤหัสบดี
• และเนื่องจากอายุที่เก่าแก่ของแกนีมีดที่ย้อนกลับไปในช่วงแรกเริ่มของระบบสุริยะ ทำให้ดวง จันทร์แกนีมีดมีคุณค่าในการสำรวจ เพื่อศึกษาระบบสุริยะของเราอย่างยิ่ง
• ในปี ค.ศ. 1996 เมื่อยานกาลิเลโอบินเฉียดใกล้ดวง จันทร์แกนีมีดที่ระยะห่าง 264 กิโลเมตรเหนือพื้นผิวดาว นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบสนามแม่เหล็กจาง ๆ ห่อหุ้มดวง จันทร์แกนีมีด ทำให้ดวง จันทร์แกนีมีดเป็นดวง จันทร์บริวารเพียงดวงเดียวในระบบสุริยะที่มีการขับเคลื่อนให้เกิดสนามแม่เหล็กภายในตัวดวง จันทร์เอง
• เมื่อดวง จันทร์แกนีมีดโคจรรอบดาวพฤหัสบดี ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่มีสนามแม่เหล็กอันทรงพลังที่ระยะห่าง 1 ล้านกิโลเมตร สนามแม่เหล็กของดวง จันทร์แกนีมีดทำอันตรกิริยาอันซับซ้อนกับสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดี จนทำให้เกิดปรากฏการณ์ธรรมชาติบางอย่าง เช่น ออโรราบนดวง จันทร์แกนีมีด

• “ดวงจันทร์” แกนีมีดยังมีพื้นผิวดาวที่เป็นเอกลักษณ์ตรงที่มีหลุมอุกกาบาตหลายแห่งครอบคลุมพื้นที่ราว 40% ของพื้นผิวทั้งหมด ส่วนพื้นผิวอีกราว 60% ที่เหลือ เต็มไปด้วยแนวร่องยาวเหยียดตัดผ่านกันจำนวนมหาศาล ซึ่งสัดส่วนดังกล่าวดูขัดกับความเป็นวัตถุเก่าแก่ที่ควรจะมีหลุมอุกกาบาตหลงเหลือบนพื้นผิวมากกว่านี้
• นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์มองว่าดวง จันทร์แกนีมีดน่าจะมีมหาสมุทรใต้พื้นผิวดาวที่มีปริมาณน้ำมากกว่ามหาสมุทรบนโลก และยังพบว่าพื้นผิวส่วนที่มีอายุน้อยกว่าของดวง จันทร์แกนีมีดอาจก่อตัวจากน้ำท่วมบนพื้นผิวดวง จันทร์ดวงนี้ในอดีต
• จากความหลากหลายของลักษณะต่าง ๆ บนพื้นผิวดวง จันทร์แกนีมีดที่เกิดในยุคสมัยแตกต่างกัน ทำให้นักวิทยาศาสตร์สนใจศึกษาดวง จันทร์แกนีมีด  เพื่อเรียนรู้ถึงประวัติความเป็นมาของพื้นผิวดวง จันทร์ รวมไปถึงกิจกรรมทางธรณีวิทยาในอดีตและปัจจุบัน
• นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่า มหาสมุทรใต้พื้นผิวดวง จันทร์แกนีมีด มีลักษณะเป็นชั้นของน้ำที่ถูกขนาบด้วยชั้นน้ำแข็ง ทำให้มหาสมุทรดังกล่าวไม่ค่อยมีสารเคมีที่น่าสนใจ และส่งผลให้มีสภาพที่เอื้อต่อการอยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตน้อยลง
• ดังนั้น ทีมงานของภารกิจยาน JUICE จึงมั่นใจว่าจุดจบภารกิจที่ให้ยานพุ่งชนพื้นผิวดวง จันทร์แกนีมีด จะไม่ทำให้เกิดการปนเปื้อนทางชีวภาพ (ผ่านจุลชีพที่อาจติดมากับยาน) และยังปกป้องดวง จันทร์ดวงอื่นของดาวพฤหัสบดีที่มีสภาพเอื้อต่อการอยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตมากกว่า (อย่างดวง จันทร์ยูโรปา) จากการปนเปื้อนทางชีวภาพด้วยการพุ่งชนของยา

คัลลิสโต ดวงจันทร์ที่ตายแล้ว ในทางธรณีวิทยา

• คัลลิสโต (Callisto) เป็น “ดวงจันทร์” บริวารที่มีขนาดใหญ่เป็นอันดับ 2 มีขนาดใหญ่ประมาณดาวพุธ และถือเป็นหนึ่งในดวงจันทร์ที่พื้นผิวเต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาตมากที่สุดในระบบสุริยะ
• พื้นผิวของคัลลิสโตแตกต่างจากยูโรปาตรงที่ยูโรปามีการสร้างพื้นผิวใหม่ ทำให้ยูโรปามีพื้นผิวดาวอายุน้อย ขณะที่คัลลิสโตมีพื้นผิวที่เก่าแก่ย้อนกลับไปถึงช่วง 4,500 ล้านปีก่อน หรือหากเทียบกับโลกของเรา โลกมีการสร้างเปลือกดาวขึ้นมาใหม่ผ่านการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลก (Plate tectonics)
• แต่คัลลิสโตไม่มีการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกดาว ทำให้นักวิทยาศาสตร์มองว่าดวง จันทร์คัลลิสโต ค่อนข้างน่าเบื่อที่จะสำรวจ และการสำรวจดวง จันทร์ดวงนี้ก็มีเป้าหมาย เพื่อหาสัญญาณบ่งชี้ถึงสิ่งมีชีวิตเท่านั้น

• แม้ว่าบนพื้นผิวดวง จันทร์คัลลิสโตจะยังไม่พบน้ำพุที่พ่นออกจากพื้นผิวเช่นเดียวกับยูโรปา แต่นักวิทยาศาสตร์ก็คิดว่าดวง จันทร์ดวงนี้น่าจะมีมหาสมุทรน้ำเค็มอยู่ใต้เปลือกดาวเช่นกัน โดยอาศัยข้อมูลบ่งชี้จากยานกาลิเลโอ
• ปริศนาของดวง จันทร์คัลลิสโต คือ กระบวนการที่เติมแก๊สออกสู่บรรยากาศของคัลลิสโตอย่างต่อเนื่อง ซึ่งบรรยากาศดังกล่าวเป็นบรรยากาศที่มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และเบาบางมากจนถือว่า โมเลกุลแก๊สแทบจะไม่ชนกันเองเลย
• การที่แก๊สสามารถหลุดออกจากบรรยากาศเบาบางสู่อวกาศได้ง่ายมาก แต่บรรยากาศที่ยังคงมีรอบดวง จันทร์คัลลิสโตแสดงว่าต้องมีแหล่งเติมแก๊ส และนักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบกระบวนการที่เกี่ยวข้องมากนัก

เรียบเรียง : พิสิฏฐ นิธิยานันท์ – เจ้าหน้าที่สารสนเทศดาราศาสตร์ สดร.

ข้อมูล : NARIT สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ