ข่าว วันที่ 8 มกราคม 2557

ปริศนาอุณหภูมิในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์    8 มกราคม 2557    นักดาราศาสตร์มหาวิทยาลัยวอชิงตันพบว่าความแปลกประหลาดในชั้นบรรยากาศของโลกที่มีร่วมกับดาวพฤหัส, ดาวเสาร์, ยูเรนัสและเนปจูนนั้นน่าจะเป็นเรื่องปกติสำหรับดาวเคราะห์อีกนับพันล้านดวง และทราบว่าสิ่งนั้นอาจจะช่วยในการสำรวจหาพิภพที่อาจเอื้ออาศัยได้

ดวงอาทิตย์เพิ่งลับขอบฟ้าในภาพนี้และสร้างแสงเรืองสีส้มแดงเหนือพื้นผิวโลกซึ่งเป็นโทรโปสเฟียร์ หรือชั้นบรรยากาศส่วนล่าง โทรโปพอสคือเส้นสีน้ำตาลตามแนวขอบบนของโทรโปสเฟียร์ เหนือขึ้นไปคือ สตราโตสเฟียร์เป็นชั้นบรรยากาศเบื้องสูง และอวกาศที่ดำมืด

เป็นที่ทราบกันว่าอากาศจะเย็นลงและเบาบางลงตามระดับความสูง แต่ในปี 1902 นักวิทยาศาสตร์ Leon Teiserenc de Bort ได้ใช้บอลลูนที่ติดตั้งอุปกรณ์ พบจุดๆ หนึ่งในชั้นบรรยากาศโลกที่ระดับความสูงประมาณ 4 ถึง 5 หมื่นฟุตที่ซึ่งอากาศจะหยุดเย็นตัวลงและเริ่มอุ่นขึ้น เขาเรียกจุดกลับที่มองไม่เห็นนี้ว่า โทรโปพอส(tropopause) และใช้คำว่า สตราโตสเฟียร์(stratosphere) สำหรับชั้นบรรยากาศที่สูงกว่า และ โทรโปสเฟียร์(troposphere) สำหรับชั้นบรรยากาศที่อยู่ต่ำกว่าจุดนั้น ซึ่งคำเหล่านั้นก็ยังคงใช้มาจนถึงบัดนี้ จากนั้นในช่วงทศวรรษ 1980 ยานอวกาศนาซายังได้พบโทรโปพอสในชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัส, ดาวเสาร์, ยูเรนัสและเนปจูน เช่นเดียวกับที่ไททันดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์ด้วย และน่าสนใจที่จุดกลับเหล่านี้ทั้งหมดปรากฎอยู่ที่ระดับใกล้เคียงกันในชั้นบรรยากาศของพิภพที่แตกต่างกันเหล่านี้ คือที่ระดับความดันประมาณ 0.1 บาร์ หรือประมาณหนึ่งในสิบของความดันบรรยากาศบนพื้นผิวโลก ขณะนี้ รายงานฉบับหนึ่งโดยนักดาราศาสตร์มหาวิทยาลัยวอชิงตัน Tyler Robinson และนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ David Catling ที่เผยแพร่ออนไลน์วันที่ 8 ธันวาคม ในวารสาร Nature Geoscience ใช้ฟิสิกส์พื้นฐานเพื่อแสดงว่าเพราะเหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น และบอกว่าโทรโปพอสอาจจะพบอยู่ทั่วไปในดาวเคราะห์และดวงจันทร์ที่มีชั้นบรรยากาศหนาแน่นอีกหลายพันล้านดวงทั่วกาแลคซี คำอธิบายอยู่ที่ฟิสิกส์ของการแผ่รังสีอินฟราเรด Robinson กล่าว ก๊าซในชั้นบรรยากาศได้รับพลังงานจากการดูดซับคลื่นแสงอินฟราเรดจากพื้นผิวที่สะท้อนแสงแดดของดาวเคราะห์หิน หรือจากส่วนที่ลึกลงไปในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ที่คล้ายดาวพฤหัสซึ่งไม่มีพื้นผิว ด้วยการใช้แบบจำลอง ทั้งสองแสดงว่าที่ระดับความสูงมากๆ ชั้นบรรยากาศจะโปร่งแสงต่อการแผ่รังสีความร้อนอันเนื่องมาจากความดันที่ต่ำ เหนือจากระดับที่ความดัน 0.1 บาร์ การดูดซับแสงที่ตาเห็นได้หรืออุลตราไวโอเลตจะเป็นสาเหตุให้ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ และโลกและไททัน อุ่นขึ้นเมื่อมีระดับความสูงเพิ่มขึ้น ฟิสิกส์ยังให้ความเห็นว่า ที่ความดันประมาณ 0.1 บาร์ที่จุดกลับโทรโปพอส น่าจะใช้ได้กับชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์จำนวนมากที่มีก๊าซในสตราโตสเฟียร์ที่ดูดซับแสงอุลตราไวโอเลตหรือช่วงตาเห็นได้ นักดาราศาสตร์น่าจะใช้การค้นพบนี้หาสภาพอุณหภูมิและความดันบนพื้นผิวของดาวเคราะห์และตรวจสอบได้ว่าพิภพนั้นเอื้ออาศัยได้หรือไม่ ซึ่งกุญแจก็คือความดันและอุณหภูมินั้นช่วยให้น้ำของเหลวอยู่บนพื้นผิวดาวเคราะห์หินได้หรือไม่ Robinson กล่าวว่า ต่อไปเราก็จะสามารถตรวจสอบคุณลักษณะของพิภพดังกล่าวได้ เราทราบว่าอุณหภูมิจะเพิ่มสูงขึ้นเมื่ออยู่ต่ำกว่าโทรโปพอสลงไป และเราก็มีแบบจำลองบางอันว่าเราคิดว่าอุณหภูมิจะเพิ่มอย่างไร โดยรวมแล้ว เราสามารถเริ่มตรวจสอบความดันและอุณหภูมิจนถึงพื้นผิวได้ นอกจากนี้เขายังกล่าวเสริมว่า เป็นเรื่องเป๊ะที่ฟิสิกส์สามัญไม่เพียงแต่อธิบายสิ่งที่กำลังเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศระบบสุริยะ แต่ยังช่วยในการสำรวจหาชีวิตในแห่งหนอื่นด้วย งานศึกษานี้ได้รับเงินทุนสนับสนุนจากห้องทดลองดาวเคราะห์เสมือน สถาบันดาราศาสตร์ชีววิทยาของนาซา