ข่าว วันที่ 13 มกราคม 2557

พวยพุไอน้ำบนยูโรปา    13 มกราคม 2557    กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของนาซาได้สำรวจพบไอน้ำเหนือพื้นที่ขั้วโลกใต้ที่เย็นเยือกของยูโรปาดวงจันทร์ดาวพฤหัส กลายเป็นหลักฐานที่ชัดเจนชิ้นแรกของพุน้ำที่ปะทุขึ้นมาจากพื้นผิวดวงจันทร์นี้

ภาพประกอบรวมข้อมูลอุลตราไวโอเลตจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล(สีฟ้า) กับภาพช่วงตาเห็นแสดงซีกโลกส่วนนำของยูโรปา การเปล่งคลื่นจากไฮโดรเจนและออกซิเจนบอกว่าพวยพุไอน้ำกำลังปะทุจากพื้นผิวใกล้ขั้วใต้ของดวงจันทร์

การค้นพบทางวิทยาศาสตร์จากแหล่งอื่นๆ ก่อนหน้านี้ได้ชี้ถึงการมีอยู่ของมหาสมุทรใต้เปลือกน้ำแข็งหนาของยูโรปา นักวิจัยยังไม่แน่ใจว่าไอน้ำที่ตรวจพบนี้ถูกสร้างโดยพุน้ำที่ปะทุขึ้นมาบนพื้นผิวหรือไม่ แต่พวกเขาก็เชื่อมั่นว่ามันน่าจะเป็นคำอธิบายที่เป็นไปได้มากที่สุด ก่อนที่จะมีการสำรวจเพื่อสนับสนุนการค้นพบนี้ นี่ก็น่าจะทำให้ยูโรปากลายเป็นดวงจันทร์ดวงที่สองในระบบสุริยะที่ทราบกันว่ามีพุไอน้ำอยู่ การค้นพบเผยแพร่ออนไลน์วันที่ 12 ธันวาคมใน Science Express และรายงานในการประชุมสหพันธ์ธรณีฟิสิกส์อเมริกัน ในซานฟรานซิสโก วันเดียวกัน Lorenz Roth ผู้เขียนนำรายงาน จากสถาบันวิจัยเซาธ์เวสต์ ในซานอันโตนิโอ กล่าวว่า โดยรวมแล้วคำอธิบายที่ง่ายที่สุดสำหรับไอน้ำนี้ก็คือมันปะทุออกจากพวยพุบนพื้นผิวยูโรปา ถ้าพวยพุนั้นเชื่อมต่อกับมหาสมุทรน้ำใต้พื้นผิวที่เรามั่นใจว่ามีอยู่ใต้เปลือกน้ำแข็งของยูโรปา นั้นก็หมายความว่าการสำรวจสืบค้นในอนาคตสามารถสำรวจองค์ประกอบเคมีที่อาจเอื้อต่อชีวิตบนยูโรปาได้โดยตรงโดยไม่ต้องเจาะผ่านชั้นน้ำแข็งลงไป และนั้นก็เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นสุดยอด ในปี 2005 ยานโคจรคาสสินีของนาซาได้ตรวจพบไอพ่นน้ำและฝุ่นที่พ่นออกจากพื้นผิวของเอนเซลาดัส(Enceladus) ดวงจันทร์ของดาวเสาร์ แม้ว่าจะพบอนุภาคน้ำแข็งและฝุ่นในพวยพุของเอนเซลาดัส แต่พุบนยูโรปาก็พบแต่ไอน้ำเท่านั้น การสำรวจสเปคตรัมของฮับเบิลได้ให้หลักฐานพวยพุยูโรปาในเดือนพฤศจิกายนและธันวาคม 2012 การตรวจสอบการเปล่งคลื่นในออโรร่าเป็นช่วงเวลาของยูโรปาโดยสเปคโตรกราฟถ่ายภาพของฮับเบิลได้ช่วยให้นักวิจัยได้แยกแยะระหว่างรายละเอียดที่สร้างโดยอนุภาคมีประจุจากฟองแม่เหล็กของดาวพฤหัส กับพวยพุจากพื้นผิวยูโรปา และยังตัดความเป็นไปได้อื่นๆ เช่น การชนของอุกกาบาตที่เกิดขึ้นได้บ้าง พวกเขายังมุ่งเป้าไปที่ช่วงเวลาสำคัญ 2 ช่วงในวงโคจรยูโรปาก็คือ ตำแหน่งที่อยู่ใกล้ดาวพฤหัสมากที่สุด(periapse) และช่วงที่ไกลจากดาวพฤหัสมากที่สุด(apoapse) จากการเฝ้าดูเอนเซลาดัส นักวิทยาศาสตร์คาดว่ากิจกรรมพวยพุจะสูงในช่วงที่ไกลที่สุดในวงโคจร เมื่อดวงจันทร์น้ำแข็งอย่างเอนเซลาดัสหรือยูโรปาอยู่ใกล้ดาวเคราะห์ แรงบีบฉีกจะดึงและบีบดวงจันทร์ปิดรอยแตกใดๆ (lineae) บนพื้นผิว Francis Nimmo จากยูซี ซานตาครูซ กล่าว แต่เมื่อดวงจันทร์เคลื่อนออกมาไกลมากขึ้น ความเครียดที่ได้รับก็ผ่อนลงเปิดรอยแตกออก ซึ่งน่าจะปล่อยไอน้ำออกสู่ห้วงอวกาศ ทำให้มันระเหย สเปคโตรกราฟถ่ายภาพได้ตรวจสอบแสงอุลตราไวโอเลตสลัวจากออโรร่า ซึ่งได้รับพลังจากสนามแม่เหล็กที่รุนแรงของดาวพฤหัส ใกล้ขั้วโลกใต้ของยูโรปาอะตอมออกซิเจนและไฮโดรเจนที่ถูกกระตุ้นได้สร้างการเรืองสว่างพริ้วของออโรร่า และในช่วงที่อยู่ไกลที่สุดในวงโคจรก็มีสัญญาณของออกซิเจนอะตอมสว่างกว่าโดยเฉลี่ย 3 เท่าขณะที่สัญญาณจากไฮโดรเจนสว่างขึ้นอย่างน้อย 9 เท่าเป็นร่องรอยที่เป็นผลิตภัณฑ์ของโมเลกุลน้ำที่ถูกแยกออกโดยอิเลคตรอนตามแนวเส้นแรงสนามแม่เหล็ก เราผลักดันฮับเบิลจนถึงขีดจำกัดเพื่อดูการเปล่งคลื่นที่สลัวมากๆ นี้ นี่อาจจะเป็นพวยพุล่องหนเนื่องจากพวกมันน่าจะเบาบางและยากที่จะสำรวจในช่วงแสงที่ตาเห็นได้ Joachim Saur จากมหาวิทยาลัยโคโลญน์ ในเจอรมนี กล่าว เขาเป็นหัวหน้าโครงการสำรวจฮับเบิล ผู้เขียนร่วมรายงาน จากการเปล่งคลื่น ทีมคิดว่ามันน่าจะมาจากพวยพุที่สูง 200 กิโลเมตร พ่นไอน้ำ 7 ตันต่อวินาที มากกว่าอัตราบนเอนเซลาดัส 35 เท่า แม้ว่าจะมีความหนาแน่นของพวยไอใกล้เคียงกัน เนื่องจากยูโรปานั้นพบแรงดึงโน้มถ่วงรุนแรงกว่าเอนเซลาดัสประมาณ 12 เท่า อุณหภูมิไอที่ -40 องศาเซลเซียสในเกือบทุกส่วนแม้จะมีความเร็วการปะทุ 700 เมตรต่อวินาทีก็ไม่ได้มากพอที่จะเป็นความเร็วหลุดพ้นจึงไม่ได้หนีออกสู่อวกาศได้อย่างที่เป็นบนเอนเซลาดัส แต่กลับตกลงสู่พื้นผิวดวงจันทร์ เยือกแข็งในทันทีบนพื้นผิว -150 องศาเซลเซียส กระบวนการทั้งหมดใช้เวลาประมาณ 20 นาที นักวิจัยตั้งสมมุติฐานว่านี่น่าจะทิ้งรายละเอียดสว่างบนพื้นผิวใกล้พื้นที่ขั้วโลกใต้ของดวงจันทร์ แต่ขณะนี้ ภาพของขั้วยูโรปานั้นมีเพียงเศษเสี้ยวเล็กจากยานกาลิเลโอเท่านั้น แต่ความละเอียดของภาพที่ดีที่สุดแค่ 100 กิโลเมตรต่อพิกเซล ไม่เพียงพอที่จะมองหากองเศษซากได้ John Grunsfeld นักบินอวกาศซึ่งมีส่วนร่วมในปฏิบัติการซ่อมบำรุงฮับเบิลและขณะนี้ดำรงตำแหน่งผู้ช่วยผู้บริหารฝ่ายวิทยาศาสตร์ของนาซา กล่าวว่า ถ้ายืนยัน ก็จะเป็นอีกครั้งที่การสำรวจใหม่นี้ก็จะแสดงให้เห็นถึงพลังของกล้องฮับเบิลเพื่อสำรวจและเปิดบทเรียนใหม่ๆ ในการสืบหาสภาพแวดล้อมที่อาจจะเอื้ออาศัยได้ในระบบสุริยะ ความพยายามและความเสี่ยงที่เรารับเพื่ออัพเกรดและซ่อมฮับเบิลจะยิ่งคุ้มค่ามากขึ้นเมื่อเราเรียนรู้เกี่ยวกับการค้นพบที่น่าตื่นเต้นเช่นที่เกิดขึ้นบนยูโรปาหนนี้ การค้นพบใหม่น่าจะสร้างโมเมนตัมให้กับแนวความคิดปฏิบัติการที่องค์กรอวกาศกำลังพัฒนาอยู่ซึ่งมีชื่อว่า Europa Clipper ยานน่าจะโคจรรอบดาวพฤหัสแต่จะทำการบินผ่านยูโรปาหลายรอบ ใช้เครื่องมือวิทยาศาสตร์ต่างๆ เพื่อศึกษาเปลือกน้ำแข็งและมหาสมุทรใต้พื้นผิวของยูโรปา กลยุทธน่าจะคล้ายกับปฏิบัติการคาสสินีซึ่งทำการบินผ่านดวงจันทร์ดาวเสาร์หลายๆ ดวงนับตั้งแต่เข้าสู่วงโคจรรอบดาวเคราะห์วงแหวนในปี 2004 Jim Green หัวหน้าแผนกวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ นาซา กล่าวว่า จากการสำรวจใหม่ เราต้องยิ่งเพิ่มความพยายามที่จะใช้ Clipper ทั้งเส้นทางโคจร, แผนการโครงสร้างปฏิบัติการ เพื่อให้แน่ใจว่าเราจะมีการตรวจสอบที่ถูกต้องและเราก็สามารถครอบคลุมพื้นที่นี้ด้วยเช่นกันและเข้าใจมันอย่างแท้จริง Clipper น่าจะบินผ่านพวยพุยูโรปาโดยตรง เก็บตัวอย่างด้วย อย่างไรก็ตาม Europa Clipper ยังไม่ได้อยู่ในแผนการของนาซาอย่างเป็นทางการ มันยังคงเป็นเพียงแนวคิดในตอนนี้ และอาจจะต้องคิดใหม่เพื่อทำให้ปฏิบัติการกลายเป็นจริง ยกตัวอย่างเช่น ค่าใช้จ่ายซึ่งประเมินเมื่อปี 2012 ว่าอยู่ที่ 2 พันล้านดอลลาร์นั้น สูงเกินกว่าจะยอมรับได้สำหรับช่วงเวลางบประมาณจำกัดจำเขี่ยนี้ Green กล่าว ขณะเดียวกัน องค์กรอวกาศยุโรปเองก็มีแผนการที่จะศึกษายูโรปาด้วยเช่นกัน ESA วางแผนจะส่งปฏิบัติการที่มีชื่อว่า Jupiter Icy Moon Explorer หรือ JUICE ในปี 2022 ซึ่งจะไปถึงระบบดาวพฤหัสในปี 2030 ปฏิบัติการจะมีเป้าหมายที่ดวงจันทร์สามดวงของดาวพฤหัสคือ กานิมีด(Ganymede), คัลลิสโต(Callisto) และยูโรปา อย่างไรก็ตาม ยานน่าจะทำการบินผ่านยูโรปา 2 ครั้งเท่านั้นตลอดปฏิบัติการ