มองดาวเนปจูน

นักดาราศาสตร์พยายามค้นหากฎ โดยสร้างทฤษฎี และพัฒนาแบบจำลอง เพื่อใช้อธิบายปรากฏการณ์ต่าง ๆ อย่างเช่น ดาวเคราะห์ก่อกำเนิดอย่างไร ดาวบริวารต่าง ๆ เคลื่อนที่อย่างไร และเอกภพเป็นรูปเป็นร่างอย่างทุกวันนี้ได้อย่างไร

แต่นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ก็ยังพยายามหาสิ่งที่ไม่ได้เป็นไปตามกฎของพวกเขา ในจำนวนดาวเคราะห์เพื่อนบ้านของเรา ดาวเนปจูนก็นับเป็นหนึ่งในวัตถุที่แหกกฎ คือแปลกประหลาดจากที่พบทั่ว ๆ ไป


ดาวเคราะห์ลำดับที่ 8 ในระบบสุริยะของเรานี้อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 4.3 พันล้านกิโลเมตร ทำให้มันเย็นยะเยือกมาก จำได้มั้ยว่าโลกเราห่างจากดวงอาทิตย์เท่าไร คำตอบก็คือประมาณ 150 ล้านกิโลเมตร (= 1 AU (astronomical unit)) คงจะพอจินตนาการออกนะว่าดาวเนปจูนไกลขนาดไหน นอกจากนั้นมันยังมีแหล่งพลังงานที่ลึกลับที่ทำให้เกิดลมที่มีความเร็วถึง 2,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ดาวบริวารของเนปจูน ไทรทัน (Triton) ซึ่งมีการพวยพุ่งของของเหลวและฝุ่นที่เย็นจัดขึ้นมา โคจรรอบดาวเนปจูนด้วยมุมเอียงเทียบกับระนาบศูนย์สูตรของดาวเนปจูนที่ขนาดหนึ่ง และที่ไม่เหมือนดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ที่เต็มไปด้วยก๊าซอย่างดาวเสาร์และดาวพฤหัส ก็คือ ดาวเนปจูนและเพื่อนบ้านของมัน ดาวยูเรนัส เป็นดาวที่หนักและประกอบไปด้วยน้ำแข็งและหิน

สิ่งเหล่านี้และลักษณะอันไม่ธรรมดาอย่างอื่นได้เป็นปริศนาต่อนักวิทยาศาสตร์มาเป็นเวลาหลายทศวรรษ “ดาวเนปจูนเป็นดาวที่แปลกประหลาด” กล่าวโดย Craig Agnor นักวิทยาศาสตร์ด้านดาวเคราะห์ที่มหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนีย ซานตาครูซ (the University of California, Santa Cruz)

การค้นพบเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้เพิ่มความน่าสนใจเข้าไปอีก “การค้นพบหลายสิ่งหลายอย่างในระบบสุริยะส่วนนอกกำลังเปลี่ยนแปลงความเข้าใจพื้นฐานต่อระบบสุริยะของเรา” Agnor กล่าว

ถึงแม้ยังไม่มีงานการศึกษาอะไรออกมา นักวิจัยสองทีมได้ตระเตรียมเสนอโครงการสำหรับปฏิบัติการสู่ดาวเนปจูน เมื่อเร็ว ๆ นี้


ดาวบริวารที่ไม่เหมือนใคร

การสังเกตเจาะจงไปที่ดาวเนปจูนและไทรทันอย่างใกล้ชิดเพิ่งจะมีขึ้นเมื่อ พ. ศ. 2532 (ค.ศ. 1989) เมื่อยาน Voyager 2 บันทึกภาพของทั้งสองเทหวัตถุนี้ ในเวลาเดียวกัน นักดาราศาสตร์ได้ทำการสังเกตดาวเคราะห์สีฟ้า (ดาวเนปจูน) ด้วยกล้องโทรทรรศน์บนโลกและในอวกาศ

ไทรทันเป็นดาวที่ใหญ่ที่สุดในจำนวนดาวบริวารของเนปจูนทั้ง 13 ดวง หลาย ๆ ดวงเพิ่งจะถูกค้นพบเมื่อไม่กี่ปีนี้เอง และดาวที่ไม่รู้จักไปไหนนอกจากเดินทางไปมารอบดาวเนปจูนเหล่านี้มีความไม่ธรรมดา Agnor กล่าว


ดาวบริวารส่วนใหญ่จะถูกจัดแบ่งได้เป็นสองแบบ คือพวกที่โคจรอยู่รอบดาวเคราะห์ตัวแม่อย่างใกล้ ๆ เหมือนที่ดวงจันทร์โคจรรอบโลกของเรา โดยเดินทางตามวงโคจรที่ค่อนข้างเป็นวงกลมในระนาบของเส้นศูนย์สูตรของดาวเคราะห์ และเคลื่อนที่ในทิศทางเดียวกับการหมุนรอบตัวเองของดาวเคราะห์ (ดาวเคราะห์ในที่นี้หมายถึงดาวเคราะห์ตัวที่ดาวบริวารโคจรรอบ) ส่วนดาวบริวารที่โคจรรอบด้วยระยะที่ห่างไกลกว่า จะมีแนวโน้มที่จะมีวงโคจรที่เอียงและแปลกประหลาด และเมื่อเปรียบเทียบกับการหมุนรอบตัวเองของดาวเคราะห์ ดาวบริวารบางดวงจะโคจรในทิศทางตรงกันข้าม

ดาวบริวารของเนปจูนหลาย ๆ ดวง ซึ่งรวมถึงไทรทันแหกกฎเหล่านี้ ไทรทันมีวงโคจรที่เอียงและโคจรในทิศตรงกันข้ามกับการหมุนรอบตัวเองของเนปจูน ถึงแม้ว่ามันจะอยู่ใกล้กับเนปจูนก็ตาม

Agnor มีความเห็นว่า มันเป็นไปได้ที่ดาวไทรทันเคยเป็นส่วนหนึ่งของ คูเปอร์ เบลท์ (Kuiper belt) ซึ่งเป็นแถบกว้าง ๆ ที่เต็มไปด้วยวัตถุที่เป็นน้ำแข็ง อยู่ห่างไกลออกไปจากวงโคจรของดาวเนปจูน นอกจากนี้ อาจจะเป็นไปได้ที่ดาวไทรทันครั้งหนึ่งจะมีดาวบริวารเป็นของตัวเอง

ทฤษฎีของ Agnor สร้างขึ้นจากการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ ที่แสดงว่าร้อยละ 10 ของวัตถุใน คูเปอร์ เบลท์ ซึ่งรวมถึงดาวพลูโต (ที่ถูกโหวตออกจากการเป็นดาวเคราะห์หลักในระบบสุริยะ เมื่อไม่นานมานี้) มีดาวบริวารของตัวเอง เมื่อไทรทันและดาว “ลูกน้อง” ของมันเคลื่อนผ่านเนปจูน แรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์เนปจูนอาจจะดึงพวกมันออกมาจากแถบเข็มขัดนั้น และทำให้ไทรทันเคลื่อนที่ช้าลง จนในที่สุดก็ถูกจับมาเป็น “ลูกน้อง” ของเนปจูน



ถ้ามันถูกต้อง แบบจำลองของ Agnor ก็จะให้ความเข้าใจเรื่องราวของระบบสุริยะสมัยที่ก่อกำเนิดใหม่ ๆ กล่าวโดย Atkinson แห่งมหาวิทยาลัยแห่งไอดาโฮ (the University of Idaho) เมืองมอสโก มลรัฐไอดาโฮ สหรัฐอเมริกา Atkinson เป็นสมาชิกคนหนึ่งในหนึ่งในสองทีมที่เสนอปฏิบัติการสู่ดาวเนปจูน

ปฏิบัติการสู่ดาวเนปจูน

การส่งยานไปสำรวจดาวเนปจูนจะเป็นประโยชน์ กล่าวโดย Atkinson แต่พูด มันง่ายกว่ากระทำ เนปจูนนั้นอยู่ห่างไกลออกไปแบบที่ต้องใช้เวลา 6-14 ปีขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีอวกาศยาน สำหรับการเดินทางไปถึง

ครั้นเมื่อไปถึงแล้ว ยานอวกาศจะเผชิญกับอุณหภูมิเย็นยะเยียบ และลมพายุที่รุนแรง นักวิทยาศาสตร์บางท่านคาดเดาว่าน่าจะมีน้ำในสถานะของเหลวลึกลงไปใกล้แกนของดาวเนปจูน แต่ก็ยังไม่มีเทคโนโลยีที่จะทำให้เครื่องตรวจวัดทนต่อสภาวะความดันสูงภายในส่วนลึกของดาว มันยังเป็นไปไม่ได้อีกด้วยที่จะส่งสัญญาณกลับมาสู่โลกจากสิ่งแวดล้อมอย่างนั้น



โดยหลักการแล้ว ปฏิบัติการเนปจูนน่าจะบรรทุกพาหนะสำรวจภาคพื้นดิน (lander) ไปด้วย เพื่อที่จะสำรวจตรวจสอบการพวยพุ่งของลำของเหลวเย็นจัดของดาวไทรทัน ปัญหาสำหรับแผนการนี้ก็คือบรรยากาศของดาวบริวารดวงนี้เบาบางเกินไปที่จะทำให้สามารถใช้ร่มชูชีพตอนที่ปล่อยมันลงสู่พื้น อย่างที่ทำในการส่งพาหนะสำรวจภาคพื้นดินบนดาวอังคาร

พาหนะสำรวจดาวไทรทันจะต้องใช้แรงขับเคลื่อนของจรวดเพื่อชะลอความเร็วขณะร่อนลงสู่พื้นดินแทน วิธีนี้ต้องการเชื้อเพลิงและอุปกรณ์เพิ่มเติม ซึ่งทั้งหนักและราคาแพงในขนส่ง

“ด้วยค่าใช้จ่ายและความซับซ้อน และต่าง ๆ นานา ในการส่งพาหนะสำรวจภาคพื้นดินสู่ดาวไทรทัน มันจะคุ้มค่าต่อผลการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ที่เราได้รับกลับมาหรือไม่” Atkinson ใคร่ครวญ “นั่นคือคำถามที่เรายังไม่รู้ว่าเราจะสามารถหาคำตอบได้หรือไม่”

รอคอยการเดินทาง

ไม่ว่าจะสามารถสำรวจถึงภาคพื้นดินบนดาวไทรทัน หรือเพียงแค่ยานอวกาศบินผ่านใกล้ ๆ การเยี่ยมเยือนสำรวจดาวเนปจูนจะทำให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจมันมากกว่าเพียงแค่รู้ว่าเป็นเพื่อนบ้านของเราดวงหนึ่ง นักวิทยาศาสตร์จะค้นหาดาวเคราะห์ที่ลักษณะเหมือนเนปจูนในระบบของดาวฤกษ์อื่นต่อไป และการเข้าใจว่าระบบสุริยะของพวกเราประกอบกันอย่างที่เป็นอยู่ได้อย่างไรจะเป็นก้าวแรกที่นำไปสู่การเข้าใจในระบบดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ดวงอื่น



“พวกเราศึกษาดาวเคราะห์ดวงยักษ์นี้ก็เพื่อมองลึกเข้าไปในตัวพวกเราเอง และมองไกลออกไป” Atkinson กล่าว “พวกมันกำลังเป็นจุดเชื่อมโยงระหว่างเราและเอกภพที่ไกลโพ้น”

ในการมุ่งไปสู่การสำรวจดาวเคราะห์ชั้นนอก นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานบนหลักการที่จะสร้างยานพาหนะสำรวจที่เล็กและเบา นอกจากนี้พวกเขากำลังพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ที่สามารถปฏิบัติการได้ในสิ่งแวดล้อมที่เลวร้ายอย่างสุด ๆ

นักวิทยาศาสตร์คาดหมายว่าน่าจะส่งยานอวกาศลำแรกไปที่ดาวเนปจูนในอีกราว 25 ปีข้างหน้า เมื่อถึงตอนนั้น นักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานโครงการนี้ในขณะนี้จะเกษียณไปแล้ว และนักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่ก็จะมาแทนที่พวกเขา

“ผมยังคงรู้สึกเหมือนเด็กน้อย เมื่อได้ทำงานนี้ เพราะว่ามันเป็นอะไรที่ดีมาก ๆ” Atkinson กล่าว “พวกเราเป็นเหมือนเด็กในตอนวันคริสต์มาส ทุกคนต่างตื่นเต้น ถึงแม้อาจจะต้องใช้เวลาอีกนานกว่าปฏิบัติการจะเริ่มต้น”

แหล่งข้อมูล
เว็บไซต์ “ข่าววิทยาศาสตร์สำหรับคุณหนู ๆ ” http://www.sciencenewsforkids.com/articles/20070117/Feature1.asp