เดือนมีนาคม 2551

March 2008

 

ดวงจันทร์ไอโอกับจุดสว่างบนดาวพฤหัสบดี

 Io Creates Spots on Jupiter  By Charles Q. Choi

March 25th, 2008

Adapted from : www.space.com

 

นักวิทยาศาสตร์พบจุดเรืองสว่างบนดาวพฤหัสบดี(Jupiter)  ที่คาดไม่ถึงซึ่งเกิดจากลำอิเลคตรอน(electron) ที่ออกมาจากดวงจันทร์ภูเขาไฟ Io   

Io เป็นเทหวัตถุที่อุดมไปด้วยภูเขาไปมากที่สุดในระบบสุริยะ พื้นผิวเต็มไปด้วยหินหลอมเหลว(lava) จากภูเขาไฟนับร้อยๆ ของดวงจันทร์ดวงนี้ 

 

ภาพในย่านรังสีอัลตราไวโอเลตจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล แสดงโครงสร้างของแสงเหนือแสงใต้ 

 แสงที่เกิดจากอนุภาคมีประจุของดวงจันทร์ไอโอจะอยู่ใกล้ศูนย์สูตรมากกว่า บริเวณกลางภาพ

ซึ่งจุดดังกล่าวจะใกล้กับโคนเส้นสนามแม่เหล็กที่เชื่อมระหว่างดาวพฤหัสบดีกับดวงจันทร์ไอโอ

Credit: LPAP/Université de Liège

 

Io ยังทำให้เกิดจุดเรืองแสงขนาดกว้างนับร้อยกิโลเมตรบนผิวดาวพฤหัสบดีที่มันโคจรเป็นบริวาร  ซึ่งคล้ายกับปรากฎการณ์แสงเหนือ(northern light) หรือ aurora borealis ที่พบได้ในแถบซีกโลกเหนือ

ขณะที่ดาวพฤหัสบดีหมุนรอบตัวเอง สนามแม่เหล็กของมันจะกวาดผ่านดวงจันทร์ Io แล้วฉุดเอาสสารปริมาณ 1,000 กิโลกรัมออกมาจาก Io ทุกๆ วินาที  สสารดังกล่าวจะกลายพลาสมาของอนุภาคมีประจุ(electrically charged) ภายในสนามแม่เหล็ก  ซึ่งเกาะกลุ่มกันจนดูเหมือนเป็นเมฆรูปโดนัท(donut) 

จุดสว่างที่เกิดขึ้นบนดาวพฤหัสบดีปกติจะอยู่ใต้กระแสของอนุภาคมีประจุของเมฆพลาสมา แต่กลุ่มนักดาวเคราะห์วิทยา(planetologist) กลับพบจุดสว่างบริเวณต้นกระแสอนุภาคอย่างไม่คาดฝัน

“ผลการศึกษาชั่งน่าประหลาดใจเพราะไม่มีทฤษฎีใดทำนายการมีอยู่ของจุดสว่างบริเวณต้นกระแส” Betrand Bonfond  จาก University of Liege ประเทศเบลเยียม อธิบาย   Bonfond และผู้ร่วมงานจากเบลเยียมและเยอรมัน พบจุดสว่างจุดใหม่ดังกล่าว ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล(Hubble Space Telescope) ของนาซา โดยทำการสังเกตการณ์ดาวพฤหัสบดีในย่านรังสีอัลตราไวโอเลต(ultraviolet)

  

ภาพสามมิติแสดงกลไลการเกิดจุดสว่างทั้งสองแบบ โดยภูเขาไฟบนไอโอจะปล่อยอนุภาคมีประจุออกมา

 โดยอนุภาคเหล่านั้นรวมกันเป็นพลาสมารูปทอรัสหรือโดนัท  การเคลื่อนที่ของไอโอภายในกระแสพลาสมารูปโดนัท

ทำให้เกิดคลื่นในพลาสมาและกลายเป็นกระแส(สีน้ำเงิน) ซึ่งทำให้เกิดจุดสว่างหลักหรือออโรร่าในแต่ละซีกดาว 

แต่กระแสอิเลคตรอน(สีแดง) เป็นแนวกระแสที่ทำให้เกิดจุดสว่างที่พบใหม่ทั้งในขั้วเหนือและขั้วใต้

Credit: LPAP/Université de Liège

 

นักวิจัยคิดว่าอันตรกิริยาระหว่างดวงจันทร์ Io กับดาวพฤหัสบดีทำให้อิเลคตรอน วาดโค้งจากซีกหนึ่งของดาวเคราะห์กลับไปหาดวงจันทร์ Io แล้วเคลื่อนที่ไปยังซีกตรงข้ามของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ดวงนี้  แล้วเกิดจุดสว่างดังกล่าวขึ้น

ปรากฏการณ์นี้ช่วยเปิดเผยสิ่งที่เป็นเรื่องธรรมดาสามัญในเอกภพ เมื่อเทหวัตถุที่นำกระแสไฟฟ้าได้ อย่างดวงจันทร์ Io อยู่ใกล้เทหวัตถุขนาดใหญ่ที่สร้างสนามแม่เหล็กความเข้มสูง อย่างดาวพฤหัสบดี   หรือดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์แม่

 

ตัวอย่างจุดสว่าง (a) ในขั้วเหนือ และขั้วใต้ (b) ของดาวพฤหัสบดี

Credit: American Geophysical Union

 

ส่วนการทดสอบทฤษฎีที่ใช้อธิบายปรากฏการณ์นี้ Bonfond และคณะวางแผนที่จะสำรวจแสงดังกล่าวเพิ่มเติมภายในปีนี้ แต่ต้องภายหลังจากการซ่อมแซมและปรับปรุงกล้องฮับเบิลตามตาราง 

 

 

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

-----------------------------------------------------------

 

กุญแจสู่โมเลกุลอินทรีย์ในดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ

 Key Organic Molecule Detected at Extrasolar Planet  By Andrea Thompson 

March 25th, 2008

Adapted from : www.space.com

 

นักวิทยาศาสตร์พบโมเลกุลสารอินทรีย์(organic molecule) ภายในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ(extrasolar planet) เป็นครั้งแรก  และได้ตีพิมพ์รายละเอียดในวารสาร Nature ฉบับวันที่ 20 มีนาคม  อันเป็นหมุดหมายสำคัญในความพยายามค้นหา “สัญญาณแห่งชีวิต” ภายในดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ(solar system) ของเรา

 

Artist's impression of the Jupiter-sized extrasolar planet HD 189733b, now known to have methane and water.

Credit: ESA, NASA and G. Tinetti (University College London, UK & ESA)

 

สัญญาณดังกล่าวมาจากโมเลกุลมีเทน(methane) ภายในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ขนาดพอๆ กับดาวพฤหัสบดี ที่ชื่อ HD189733b  และถูกตรวจจับได้โดยอุปกรณ์ Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS) ซึ่งติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล(Hubble Space Telescope) เมื่อเดือนพฤษภาคม 2550

ดาวเคราะห์ HD 189733b ที่อยู่ห่างออกไป 63 ปีแสง ภายในกลุ่มดาว Velpecula  เป็นดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ที่โคจรอยู่ใกล้ดาวฤกษ์ HD 189733 มากกว่าระยะทางจากดาวพุธ(mercury)ถึงดวงอาทิตย์  ทำให้อุณหภูมิในชั้นบรรยากาศของมันสูงถึง 900 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นจุดหลอมเหลวของเงิน(silver) ใช้เวลาโคจรรอบดาวฤกษ์ 2.219 วัน

 

 

HD 189733 ภายในกลุ่มดาว Velpecula ขวามือคือเนบิลา M27 Dumbbell Nebula

Source: http://www.physics.sfasu.edu/observatory/exoplanets/index.html

 

เป็นที่เชื่อกันว่าภายในสภาวะแวดล้อมที่เหมาะสม มีสามารถเล่นบทบาทสำคัญในการเป็นสารเคมีบรรพชีวิน หรือปฏิกิริยาเคมีที่จำเป็นต่อการสร้างสิ่งมีชีวิต อย่างที่เราทราบว่าเกิดขึ้นบนโลก  ดังนั้นการสังเกตการณ์ดาวเคราะห์  HD 189733b ซึ่งดูเหมือนว่าจะร้อนเกินกว่าสิ่งมีชีวิตจะทนอาศัยอยู่ได้  แต่ก็เป็นประกายความหวังว่าจะมีโมเลกุลแห่งชีวิตชนิดนี้ตลอดจนสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ที่มีสภาพแวดล้อมที่ดีกว่า

โมเลกุลของมีเทนซึ่งประกอบด้วยอะตอมคาร์บอน(carbon)และไฮโดรเจน(hydrogen)  ถูกพบได้ภายในดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ในระบบสุริยะ แต่ไม่เคยถูกพบในดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ดวงอื่นมาก่อน   สำหรับดาวเคราะห์ที่สิ่งมีชีวิตอยู่อาศัยได้ มีเทนอาจเป็นดรรชนีบ่งชี้กิจกรรมทางชีววิทยา(biological activity)  บนโลก มีเทนเป็นหนึ่งในส่วนประกอบหลักของก๊าซธรรมชาติ(natural gas) และถูกสร้างขึ้นจากหลายแหล่งเช่น  ปลวก พื้นที่ชุ่มน้ำ  ที่ทิ้งขยะ และแม้แต่แหล่งปศุสัตว์ 

 

 

แสดงแหล่งที่มาของมีเทนบนโลก

Source: http://www.epa.gov/methane/images/globalanthro.gif

 

แม้ว่ามีเทนอาจเป็นผลผลิตจากกระบวนการเชิงอนินทรีย์ก็ได้  โดยทั่วไปมีเทนจะแตกตัวในชั้นบรรยากาศโลกอย่ารวดเร็วด้วยปฏิกิริยาเคมี ซึ่งกระบวนการเดียวกันนี้สามารถเกิดได้ในดาวเคราะห์ขนาดเล็กดวงอื่น  ที่สำคัญในดาวเคราะห์ขนาดเล็กอะตอมไฮโดรเจนที่แตกตัวออกมาจากมีเทน แล้วหนีออกไปในอวกาศอย่างรวดเร็ว ดังนั้นหากพบมีเทนในดาวเคราะห์ขนาดใกล้เคียงกับโลก มันก็อาจเป็นไปได้ว่ามีเทนเหล่านั้นเป็นผลผลิตจากกระบวนการเชิงชีววิทยา เนื่องจากมีเทนในกระบวนการอชีววิทยามีจำนวนน้อยกว่ามาก   โดยแผนการในขั้นต่อไปคือใช้กล้อง James Webb Telescope เพื่อค้นหาน้ำและมีเทนภายในดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงอื่น

 

 

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล  

 

 

----------------------------------------------------------

ดาวฤกษ์ที่ใกล้โลกที่สุดอาจมีดาวเคราะห์คู่แฝดโลก

Nearest Star System Might Harbor Earth Twin

 

March 18th, 2008

Adapted from: www.space.com

 

นักศึกษาบัณฑิตศึกษา Javiera Guedes ใช้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์จำลองการก่อตัวของดาวเคราะห์เพื่อแสดงว่ามีดาวเคราะห์หินคล้ายโลก (terrestrial planet) กำเนิดขึ้นในระบบดาว Alpha Centauri ซึ่งเป็นระบบดาวฤกษ์ที่ใกล้ระบบสุริยะของเรามากที่สุด

แบบจำลองของ Guedes แสดงการก่อตัวของดาวเคราะห์รอบๆ ดาว Alpha Centauri B ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ดวงหนึ่งภายในระบบดาวคู่ Alpha Centauri ซึ่งแท้จริงแล้วดาว Proxima Centauri เป็นดาวฤกษ์ที่ใกล้ระบบสุริยะมากกว่า โดยดาวเคราะห์ที่อาจจะก่อตัวขึ้นดังกล่าว ยังอยู่ในเขต “อาศัยได้” (habitable zone) หรือพื้นที่รอบๆ ดาวฤกษ์ที่น้ำสามารถคงอยู่บนผิวดาวเคราะห์ในสภาพของเหลว แบบจำลองนี้ยังแสดงให้เห็นอีกว่าถ้าดาวเคราะห์ดังกล่าวมีอยู่จริง เราสามารถมองเห็นได้ผ่านกล้องโทรทรรศน์

 

ดาว Alpha Centauri

Credit: MSX/IPAC/NASA

 

นักดาราศาสตร์เคยคาดว่าระบบดาวฤกษ์ Alpha Centauri น่าจะมีดาวเคราะห์โคจรเป็นบริวาร จากหลักฐานบ่งชี้ ได้แก่ ปริมาณธาตุโลหะหรือธาตุที่หนักกว่าไฮโดรเจน (hydrogen) กับฮีเลียม (helium) ภายในชั้นบรรยากาศของ Alpha Centauri B พบมากกว่าภายในดวงอาทิตย์เสียอีก ดังนั้นในระบบดาวดังกล่าวจะต้องมีวัสดุมวลมาก จำนวนมากพอพอที่จะเกิดเป็นดาวเคราะห์ได้

ดังนั้น เนื่องจากดาวเคราะห์อาจเกิดในระบบดาวสามดวงอย่างระบบดาวนี้ กระบวนการทำให้เกิดดาวเคราะห์ก๊าซขนาดยักษ์จึงมีความเป็นไปได้น้อยมาก ดังนั้นโอกาสที่จะเกิดระบบดาวเคราะห์หินคล้ายโลกจึงมีมากขึ้น โดยเฉพาะดาวเคราะห์ที่มีขนาดพอๆ กับโลกสามารถสังเกตการณ์ได้จากโลกเช่นกัน Alpha Centauri B จึงเป็นสิ่งที่ใช้ท้าทายสำหรับทฤษฎีนี้

 

เขตอยู่อาศัยได้(habitable zone) ในแถบสีฟ้า ยิ่งดาวฤกษ์มวลน้อยเขตดังกล่าวจะอยู่ใกล้ดาวฤกษ์ แต่หากดาวฤกษ์มวลมากขึ้นเขตนี้จะถอยออกไป

Source: http://www.dur.ac.uk/astronomical.society/includes/talks/habitable.png

 

ส่วนการค้นหาดาวเคราะห์ด้วยปรากฏการณ์ Doppler ซึ่งนำไปสู่การค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะจำนวน 228 ดวง โดยอาศัยการเลื่อนของสเปคตรัมแสดงดาวอันเนื่องมาจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ (ที่แสงน้อยกว่ามาก) ฉุดให้ดาวฤกษ์เคลื่อนที่แบบส่ายขณะที่ดาวเคราะห์โคจรรอบดาวฤกษ์

เพราะ Alpha Centauri B สว่างกว่าดาวดวงอื่น การส่ายจากดาวเคราะห์หินคล้ายโลกขนาดเล็กยิ่งตรวจวัดได้ง่าย อีกทั้งตำแหน่งบนท้องฟ้าที่อยู่ใกล้ขั้วใต้ของท้องฟ้า ทำให้ดาวดวงนี้สามารถสังเกตการณ์ตลอดทั้งปี (จากหอสังเกตการณ์ที่ตั้งอยู่ในซีกโลกใต้)

 

ภาพจำลองแสดงดาวเคราะห์คล้ายโลกกำลังโคจรรอบดาวฤกษ์ดวงอื่นที่เป็นระบบดาวฤกษ์หลายดวง

Credit: NASA and H. Richer (U. British Columbia)

 

เมื่อไม่นานมานี้มีงานวิจัยที่ระบุว่าในระบบดาวฤกษ์ดวงอื่นๆ อาจมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดดาวเคราะห์คล้ายโลกสูงขึ้น ถ้าหากมีดาวเคราะห์จริง และถูกค้นพบ ยานอวกาศที่ถูกออกแบบมาสำหรับศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะจะถูกส่งขึ้นไปปฏิบัติงานในอวกาศอย่างแน่นอน เพื่อหาข้อมูลพิภพต่างดาวฤกษ์ อย่างเช่นน้ำบนผิวดาว

ขณะนี้ผู้วิจัยร่วม Debra Fischer จากมหาวิทยาลัยรัฐซานฟรานซิสโก กำลังสังเกตการณ์ Alpha Centauri A และ B โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาด 1.5 เมตร ณ Cerro Tololo Inter-American Observatory ในชิลี โดยหวังว่าจะพบดาวเคราะห์อย่างที่ปรากฎในการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์

 

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

 

 

----------------------------------------------------------

 

วิธีการเดินทางสู่ Alpha Centauri

How to Get to Alpha Centauri By Charles Q. Choi

 

March 18th, 2008

Adapted from: www.space.com

 

หากระบบดาวฤกษ์ที่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดคือ Alpha Centauri มีดาวเคราะห์หินคล้ายโลก อย่างที่งานวิจัยก่อนหน้าว่าไว้จริง การส่งมนุษย์ไปยังระบบดาว Alpha Centauri ภายในหนึ่งช่วงอายุขัยของมนุษย์นั้น ไม่ใช่เรื่องง่าย

Alpha Centauri อยู่ห่างจากโลก 4.37 ปีแสง หรือไกลกว่าระยะทางระหว่างโลกถึงดวงอาทิตย์ 276,000 เท่า เทคโนโลยี จรวดในปัจจุบันไม่ได้มีประสิทธิมากพอสำหรับการเดินทางระหว่างดาวฤกษ์ อัตราเร็วสูงสุดของจรวดเท่าที่ทำได้คือประมาณ 28,300 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งสำหรับกระสวยอวกาศความเร็วระดับนี้ จะใช้เวลาเดินทางไปถึง Alpha Centauri ประมาณ 165,000 ปี ซึ่งเป็นปัญหาสำหรับจรวดที่ต้องใช้เชื้อเพลิงขับดันเพราะต้องขนเชื้อเพลิงไปด้วย

 

 

ภาพจำลองแสดงยานอวกาศซึ่งภายในถูกสร้างเป็น colony ซึ่งจำลองสภาพแวดล้อมบนโลกเอาไว้

ภายใน colony นี้จะหมุนรอบตัวเองเพื่อสร้างแรงโน้มถ่วงเทียมและโลกจำลองไว้ภายในผิวในของทรงกระบอก เพื่อเดินทางในระยะยาว

Source: http://static.flickr.com/112/274977178_9a7a4077cd_o.jpg
 

 

แต่เครื่องยนต์ปฏิสสาร (antimatter) อาจจะเป็นทางออกที่ดีเนื่องจากพลังงานปริมาณมหาศาลอันเกิดจากปฏิสสารทำปฏิกิริยากับสสาร (matter) แล้วปลดปล่อยพลังงานมหาศาลออกมา อย่างไรก็ดีปัญหาก็คือการสร้างและเก็บปฏิสสาร การสร้างปฏิสสารจำเป็นต้องใช้เครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ที่สำคัญคือยังให้ปริมาณที่น้อยมาก นอกจากนี้ยังต้องเก็บเอาไว้ภายในสนามแม่เหล็ก ซึ่งต้องการแม่เหล็กนับตันเพื่อเก็บปฏิสสารเพียง 1 กรัม

แม้ว่าจะมีแนวคิดที่ใช้การแช่เย็น ปฏิไฮโดรเจน (anti-hydrogen) โดยไม่ต้องใช้แม่เหล็ก ทว่าหากมีปฏิสสารแม้เพียงเล็กน้อยสัมผัสกับผิววัสดุกักเก็บ ก็จะทำให้เกิดความร้อนสูงสุดท้ายก็จะเกิดการระเบิด นั่นทำให้ความเป็นไปได้ในการใช้พลังงานจากปฏิสสารสำหรับการเดินทางระหว่างดาวยังคงน้อยมาก

อีกแนวคิดหนึ่งเสนอว่าแทนที่จะให้จรวดบรรทุกเชื้อเพลิงไปด้วย ยานอวกาศอาจจะเก็บเอาเชื้อเพลิงระหว่างเดินทางได้ โดยการใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้า(electromagnetic field) ขนาดยักษ์ดูดเอาไฮโดรเจนในอวกาศเข้ามาใช้ในจรวดขับดันด้วยพลังงานนิวเคลียร์ ทว่าสสารในอวกาศระหว่างดาวไม่ได้หนาแน่นขนาดที่จะดูดเข้ามาแล้วใช้ได้เพียงพอสำหรับการเดินทาง นอกจากนี้เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันที่ใช้ในห้องปฏิบัติการณ์บนโลกล้วนใช้ deuterium-tritium ซึ่งเป็นไอโซโทปของธาตุไฮโดรเจน หรือ deuterium กับ helium-3 ไม่ได้ใช้ไฮโดรเจนบริสุทธิ์อย่างที่มีในอวกาศระหว่างดาว

 

เรือใบแสง ที่ใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ในการเดินทาง

Source : http://news.bbc.co.uk/2/hi/uk_news/england/2284708.stm

 

มนุษย์นั้นเป็นสิ่งมีชีวิตที่ร่ำรวยความคิดอย่างแท้จริง เมื่อมีผู้เสนอว่าเรือใบแสง (Light sail) อาจเป็นอีกวิธีหนึ่ง โดยติดวัสดุสะท้อนแสงน้ำหนักเบา บาง ขนาดใหญ่เพื่อรับแสงจากดวงอาทิตย์ โดยวิธีการนี้ไม่จำเป็นต้องขนเชื้อเพลิงไปด้วย เมื่อเดินทางไปไกลจากดวงอาทิตย์มากพลังงานแสงอาทิตย์ไม่มากพอก็ใช้วิธียิงเลเซอร์ขับดันจากโลก เพื่อเร่งความเร็วอีก ทว่าปัญหาคือก็คืออัตราเร็วและจำเป็นต้องสร้างแหล่งกำเนิดแสดงเลเซอร์ขับดันไว้บนโลก รวมทั้งต้องมีระบบเล็งที่แม่นยำมากในการยิงแสงไปหายานอวกาศที่ไกลออกไปเรื่อยๆ และแสงเลเซอร์ก็จะกระจัดกระจายออกไปจนอ่อนกำลังลงไปตามระยะทาง อย่างไรก็ดีมีผู้เสนอให้ใช้ลำแสงอนุภาคเพื่อขจัดปัญหาของเลเซอร์ เนื่องจากการยิงอนุภาคที่มีประจุดทางไฟฟ้าเป็นกลาง กลุ่มอนุภาคที่ถูกยิงออกไปจะไม่กระจายตัว

 

 

การเดินทางด้วย Warp Drive อย่างในภาพยนตร์ Star Trek ยังคงเป็นความฝันของมนุษย์

Credit: Paramount Pictures, 1995

 

นอกจากนี้นักคิดบางคนยังเสนอให้ใช้การขับดันด้วย “ระเบิด” โดยทำให้เกิดระเบิดขึ้นท้ายยานแล้วให้แรงระเบิดผลักยานไปข้างหน้า ซึ่งมีการระเบิดหลากหลายชนิด แต่ที่รุนแรงที่สุดคือใช้ระเบิดนิวเคลียร์ ซึ่งเพียงพอสำหรับใช้ขับดันโคโลนี ที่บรรจุผู้คนนับพันไว้ด้านใน ตามที่โครงการ Orion เสนอให้ส่งเป็นยานอวกาศขนาดใหญ่ ภายในสร้างสภาพแวดล้อมโลกจำลอง เพื่อให้ผู้คนอยู่อาศัยตลอดการเดินทางอันยาวนานหลายชั่วอายุคน

สำหรับแนวคิดที่จะสร้างยานอวกาศที่มีอัตราเร็วประมาณ 1 ใน 10 ของแสง ซึ่งจะใช้เวลาเดินทางไปถึง Alpha Centauri ภายใน 60 ถึง 70 ปี หรือแม้แต่เครื่อง warp drive ในนิยายหรือภาพยนตร์วิทยาศาสตร์นั้นยังคงห่างไกลความเป็นจริงอีกมาก สำหรับเครื่องยนต์ปฏิสสารซึ่งคาดว่าจะให้พลังงานมากที่สุดต้องใช้เวลา 200 ปี

 

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

 

 

----------------------------------------------------------

ลมดาวฤกษ์ปะทะลมดาวฤกษ์

Violent Collision of Stellar Winds Detected By Andrea Thompson

 

March 10th, 2008

Adapted from: www.space.com

 

เป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์ชี้จุดที่กระแสอนุภาคจากดาวฤกษ์มวลมาก (massive star) หรือลมดาวฤกษ์ (stellar wind) ภายในระบบดาวคู่ (binary system) ปะทะกันและเปล่งรังสีเอกซ์ (X-ray) พลังงานสูงออกมา

จากระบบดาวคู่ Eta Carinae ซึ่งมีสมาชิกเป็นดาวฤกษ์มวล 100 และ 150 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ มีความสว่างยิ่งกว่าดวงอาทิตย์ 4 ล้านดวง รวมกันเสียอีก จึงเรียกดาวฤกษ์ทั้งสองว่า hypergiant โดยดาวฤกษ์ดวงที่สองพึ่งถูกค้นพบเมื่อปี 2548 นี่เอง

 

เนบิวลา Carina จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble space telescope) บริเวณที่ระบบดาว Eta Carinae อยู่

คือจุดสว่างด้านซ้ายมือของ Keyhole Nebula

Credit: NASA, ESA, UCB (N. Smith), STScI/AURA (The Hubble Heritage Team)

 

นักดาราศาสตร์เคยคาดมานานแล้วว่าระบบดาวคู่ดังกล่าวจะต้องแผ่รังสีเอกซ์พลังงานสูงออกมา แต่ก็ยังไม่มีเครื่องมือชิ้นใดเคยตรวจพบมาก่อน แต่ด้วยกล้อง โทรทรรศน์อวกาศ Integral ขององค์การอวกาศยุโรป (European Space Agency) ทำให้นักดาราศาสตร์พบการแผ่รังสีเอกซ์จาก Eta Carinae แม้ความเข้มของรังสีเอกซ์ที่วัดได้น้อยกว่าค่าที่นักดาราศาสตร์คาดหมายไว้ แต่ก็ถือว่าเป็นหลักฐานจากการสังเกตการณ์ชิ้นแรก

ความเข้มของรังสีเอกซ์เกิดจากการชนของลมดาวฤกษ์ หรือกระแสก๊าซมีประจุดที่ถูกปลดปล่อยออกมาจากชั้นบรรยากาศส่วนบนของดาวฤกษ์ ซึ่งสำหรับในกรณีของดวงอาทิตย์ก็คือลมสุริยะ ( solar wind ) นั่นเอง

 

ภาพบริเวณ Eta Carinae จากกล้อง INTEGRAL แสดงแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์พลังงานสูง

Credits: ESA/ Integral (Leyder et al.)

 

โดยลมดาวฤกษ์ของ Eta Carinae มีอัตราเร็วประมาณ 1,500 ถึง 2,000 กิโลเมตรต่อวินาที และเนื่องจากดาวฤกษ์ทั้งสองอยู่ใกล้กันมาก ลมดาวฤกษ์จึงปะทะกันจนเกิดคลื่นกระแทก (shockwave) อันรุนแรง ซึ่งอุณหภูมิพุ่งสูงถึง หลายพันล้านเคลวิน (Kelvin)

อิเลคตรอน (electron) ที่อยู่ภายในบริเวณแนวคลื่นกระแทกจะถูกสะท้อนกลับไปมาข้ามเขตแดนนั้น พร้อมๆ กับถูกเร่งให้มีพลังงานสูงขึ้น ท้ายที่สุดเมื่อ              อิเลคตรอนหนีออกจากคลื่นกระแทกได้ พวกมันจะชนกับโฟตอน (photon) ความถี่ต่ำ (หรือพลังงานต่ำ) จากนั้นก็ถ่ายทอดพลังงานให้โฟตอนจนโฟตอนนั้นกลายเป็นรังสีเอกซ์พลังงานสูง

 

แสดงการเร่งอิเลคตรอนบริเวณหน้าคลื่นกระแทก(shock) โดยอิเลคตรอนที่สะท้อนกลับไปกลับมาภายในบริเวณดังกล่าวจะถูกเร่งให้มีพลังงานสูงขึ้น

Source: http://www.cross-scale.org/shockscales.gif

 

การค้นหาระบบดาวคู่ที่มีลมดาวฤกษ์ปะทะกัน (colliding-wind binary) ยังเป็นไปได้ยาก เนื่องจากเพียงแค่ดาวฤกษ์มวลมากก็หาได้ยากมากพออยู่แล้ว ยิ่งดาวฤกษ์มวลมากที่อยู่กันเป็นคู่ก็ยิ่งยากมากเข้าไปอีก

นักดาราศาสตร์คาดว่าภายในกาแลกซีของเรา มีระบบดาวฤกษ์คู่ที่มีลมดาวฤกษ์ปะทะกันประมาณ 30 ถึง 50 ระบบ ที่แสดงสัญญาณการชนกันของลมดาวฤกษ์อย่างเด่นชัด ซึ่งถือว่าเป็นสัดส่วนที่น้อยมากเมื่อเทียบกับจำนวนดาวฤกษ์ทั้งหมดภายในกาแลกซี

นักดาราศาสตร์เคยตรวจพบการแผ่รังสีเอกซ์จากระบบดาวคู่ชนิดนี้เมื่อปีที่แล้ว ซึ่งก็คือ HD 5980 ภายในกาแลกซีเมฆของแมกเจลแลนเล็ก (Small Magellanic Cloud) ส่วนรังสีเอกซ์จาก Eta Carinae แม้จะมีความเข้มต่ำกว่าที่คาด แต่ก็มีพลังงานสูงกว่า นักดาราศาสตร์คำนวณได้ว่า Eta Carinae สูญเสียมวลเท่ากับมวลของโลกภายในเวลาหนึ่งวัน จากสสารที่มันปล่อยออกมาเป็นลมดาวฤกษ์ ซึ่งสูงกว่าอัตราการสูญเสียมวลของ HD5980 ประมาณ 140 เท่า

การทำความเข้าใจการแผ่รังสีเอกซ์จากลมดาวฤกษมีความสำคัญเนื่องจากลมดาวฤกษ์มีผลกระทบต่อวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ และวิวัฒนาการทางเคมีของเอกภพ รวมทั้งยังเป็นแหล่งพลังงานของกาแลกซีอีกด้วย

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

 

 

----------------------------------------------------------

ปริศนาดาวศุกร์แก้ได้ด้วยทฤษฎีการชน (1)

Venus Mysteries Blamed on Colossal Collision By Dave Mosher

 

March 5th, 2008

Adapted from: www.space.com

 

ดาวศุกร์(Venus) เป็นดาวเคราะห์หินคล้ายโลก และมีธาตุหรือองค์ประกอบหลายๆ อย่างคล้ายกัน แต่ดาวศุกร์กลับแห้งแล้ง ชั้นบรรยากาศหนาชวนอึดอัดและร้อนพอที่จะละลายตะกั่ว นอกจากนี้ยังหมุนรอบตัวเองในทิศตรงข้ามกับทิศทางการโคจรรอบดวงอาทิตย์อีกด้วย

นักดาราศาสตร์ใช้เวลาหลายทศวรรษเพื่ออธิบายสมบัติอันพิลึกพิลั่นของดาวศุกร์ John Huw Davies นักพลวัตธรณีวิทยา (geodynamicist) จากมหาวิทยาลัยคาร์ดิฟฟ์ (Cardiff University) ในสหราชอาณาจักร พัฒนาแนวคิดที่ว่า ดาวศุกร์เกิดจากเทหวัตถุต้นกำเนิดดาวเคราะห์ หรือ protoplanetary ที่มีขนาดพอๆกัน พุ่งเข้าชนแบบมวลพุ่งเข้าหากันโดยตรง หรือการชนแบบ head-on collision แล้วหลอมรวมเป็นดาวเคราะห์

 

ภาพถ่ายจาก Venus Monitoring Camera (VMC) ซึ่งติดตั้งบนยาน Venus Express เมื่อ 30 กรกฎาคม พ.ศ. 2550

Credit: ESA/ MPS/DLR/IDA

 

นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่คิดว่าดวงจันทร์ของโลก (moon) ก่อตัวขึ้นเมื่อ protoplanet ขนาดพอๆ กับดาวอังคาร (Mars) ชนเข้ากับดาวเคราะห์แบบที่ศูนย์กลางมวลไม่ชนกันโดนตรง แต่ชนกันแบบเฉือน ส่วนสิ่งที่ Davies เสนอคือ protoplanet สองดวงชนกันแบบ head-on collision ซึ่งจะให้พลังงานเป็นสองเท่า และมากกว่าการชนที่ทำให้เกิดระบบโลก-ดวงจันทร์ด้วยซ้ำ(moon-Earth collision) ซึ่งเป็นแบบเฉือน

นักดาราศาสตร์หลายคนใช้มีความเห็นต่อข้อเสนอของ Davies ที่ตีพิมพ์รายงานการวิจัยในวารสาร journal Earth and Planetary Science Letter แต่ล้วนออกความเห็นอย่างระมัดระวัง ถึงอย่างไรก็ตามแม้จะมีการตอบรับที่มีลักษณะการเตือนอยู่บ้าง แต่ Davies ยังคิดว่าแนวคิดของเขายังมีคุณค่าพอที่จะสำรวจตรวจสอบ

 

ไดอะแกรมแสดงการชนแบบ head-on collision ของวัตถุ A และ B
Source: http://www.euclideanspace.com/physics/dynamics/collision/twod/inline.gif
 

 

โลกเป็นดาวเคราะห์ที่อุดมด้วยน้ำปริมาณมหาศาล แม้แต่ภายใต้เปลือกโลกอันร้อนระอุก็ยังมีน้ำ โมเลกุลผู้ให้ชีวิตชนิดนี้หลอมรวมกันเป็นไอน้ำภายในหินหลอมเหลว (lava) พาเอาก๊าซกัมมันตรังสี (radioactive gas) ที่รู้จักกันดีว่า argon-40 ไอโซโทปของธาตุอาร์กอนจากตะกอนโปแทสเซียมกัมมันตรังสี (radioactive potassium deposit) ภายในดาวเคราะห์โลกของเรา เช่นเดียวกับภายในดาวศุกร์

Davies คิดว่าปริมาณน้อยนิดของอาร์กอน(argon) ที่ถูกตรวจพบภายในชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ มีปริมาณน้อยกว่าอาร์กอนที่ตรวจพบบนโลกถึง 400 เท่า อันเป็นสัญญาณว่าน้ำไม่เคยหายไปอย่างสมบูรณ์จากดาวเคราะห์ที่ถูกปกคลุมด้วยภูเขาไฟอันไหม้เกรียมดวงนี้

การชนระดับรุนแรงระหว่างเทหวัตถุสองดวงที่มีขนาดพอๆ กัน อาจทำให้เกิดพลังงานมากพอที่จะฉีกโมเลกุลน้ำที่ประกอบด้วยไฮโดรเจน (hydrogen) สองอะตอมและออกซิเจน (oxygen) อีกหนึ่งอะตอม ออกเป็นชิ้นๆ ไฮโดรเจนจะหนีออกสู่อวกาศ ในขณะที่ออกซิเจนอาจจะทำพันธะกับเหล็ก (iron) แล้วจมลงสู่แกนกลางของดาวเคราะห์ ทว่าแม้ว่าโลกจะต้องผ่านการชนที่ก่อให้เกิดดวงจันทร์ ซึ่งมีความรุนแรงในระดับที่ทำลายสภาพพื้นผิวดาวเคราะห์ได้ Davies อธิบายว่ากระบวนการดังกล่าวไม่ได้ทำให้เทหวัตถุทั้งสองแห้งผากปราศจากน้ำ

 

เปรียบเทียบทิศทางการหมุนรอบตัวเองของโลกกับดาวศุกร์

Credit: Nate Proulx

 

Tobias Owens นักวิทยาศาสตร์ด้านธรณีวิทยา จากมหาวิทยาลัยฮาวาย (University of Hawaii) อธิบายว่า รูปแบบของก๊าซไฮโดรเจนที่มีนิวตรอน 1 ตัว ในนิวเคลียส หรือดิวเทอเรียมนี้ สามารถก่อตัวภายในชั้นบรรยากาศส่วนบนของดาวเคราะห์ เมื่อรังสีอัลตราไวโอเลต (ultraviolet) จากดวงอาทิตย์ทำลายโมเลกุลของน้ำ

“ขณะที่ยานอวกาศสำรวจดาวศุกร์ส่งข้อมูลของดิวเทอเรียมจากดาวศุกร์กลับมา ทุกคนล้วนประหลาดใจ” Owens กล่าวถึงยานอวกาศสำรวจดาวศุกร์ของรัสเซีย ที่เคยลงไปสำรวจบนผิวดาวศุกร์แล้วพบว่ามีสัดส่วนของดิวเทอเรียมในชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์มากกว่าดิวเทอเรียมในชั้นบรรยากาศของโลกถึง 150 เท่า

Owens และนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ระบุว่าที่อุณหภูมิ 447 องศาเซลเซียสบนผิวดาวศุกร์ น้ำจะกลายเป็นไอแล้วลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศส่วนบน ที่ซึ่งแสงอาทิตย์เข้มข้นกว่าที่โลกสองเท่า และโมเลกุลน้ำจะถูกทำลาย

 

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

 

 

----------------------------------------------------------

 

ปริศนาดาวศุกร์แก้ได้ด้วยทฤษฎีการชน (2)

Venus Mysteries Blamed on Colossal Collision By Dave Mosher

 

March 5th, 2008

Adapted from: www.space.com

 

อย่างไรก็ดี Davies กล่าวว่าปริมาณโมเลกุลออกซิเจนที่น้อยนิดอันเกิดจากกระบวนการทำลายโมเลกุลน้ำด้วยแสงอาทิตย์ไม่ได้สนับสนุนปริมาณดิวเทอเรียมจำนวนมาก “ดาวศุกร์ไม่มีก๊าซออกซิเจน ในขณะที่ชั้นบรรยากาศของโลกมีออกซิเจนร้อยละ 20” “ถ้าหากมันไม่ถูกเก็บไว้ในชั้นบรรยากาศ หินจะเป็นตัวดูดเก็บออกซิเจนเอาไว้” และจากหลักฐานบนดาวศุกร์ ก็ไม่ได้สนับสนุนแนวคิดดังกล่าวในกรณีนี้ Davies แย้ง

 

หลักฐานอื่นที่ Davies ใช้สนับสนุนทฤษฎีของเขาคือการหมุนรอบตัวเองที่ผิดปกติของดาวศุกร์ ดาวศุกร์หมุนรอบตัวเองในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศที่ดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ในระบบสุริยะหมุนรอบตัวเอง นอกจากนี้ยังเป็นเพราะดาวศุกร์ไม่มีดวงจันทร์บริวาร Davies อธิบายว่าการชนแบบ head-on ช่วยอธิบายว่าเหตุใดดาวศุกร์จึงหมุนรับตัวเองกลับทิศโดยไม่มีดวงจันทร์บริวาร

ภาพถายผิวดาวศุกร์ด้วยคลื่นเรดาร์ โดยยานอวกาศ Magellan

Credit: NASA

 

Alan Boss นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันคาร์เนกี (Carnegie Institution) แห่งกรุงวอชิงตัน ดีซี (Washington D.C) คิดว่าการชนอย่างรุนแรง ซึ่งรวมถึงการชนแบบ head-on เป็นบรรทัดฐานสำหรับดาวเคราะห์หิน (terrestrial planet) ในยุคแรกๆ ของประวัติศาสตร์ และสามารถอธิบายการหมุนรอบตัวเองที่ผิดปกติของดาวศุกร์ Boss เสริมว่าการชนแบบเฉือน ที่ศูนย์กลางมวลไม่ได้พุ่งเข้าปะทะกันโดยตรง เหมือนกับการชนที่ทำให้เกิดดวงจันทร์ของโลก ก็อาจทำให้เกิดดวงจันทร์ของดาวศุกร์ แต่ดวงจันทร์อาจโคจรเป็นเกลียวแล้วตกไปปะทะกับผิวดาวศุกร์ไปแล้ว Davies คิดว่าคำอธิบายที่ง่ายกว่าก็ยังคงเป็นของเขา “แน่นอนมันเป็นไปได้ แต่สิ่งที่ยังไม่ชัดเจนคือมันอาจจะเป็น” อะไรก็ตามแต่ในกรณีของ Davies Boss และนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ คิดก็คือ การชนอย่างรุนแรงของเทหวัตถุถือเป็นสิ่งที่สามัญสำหรับยุคแรกเริ่มของการกำเนิดระบบสุริยะ

 

แสดงชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์และก๊าซภายในชั้นบรรยากาศ โดยเฉพาะชั้นเมฆฝนกรดซัลฟิวริค

Credit:Zoomschool.com

 

นอกจากแผน ที่จะจำลองเหตุการณ์ด้วยคอมพิวเตอร์สำหรับแสดงการชนตามสมมติฐาน ซึ่งถูกจำลองไปแล้วในกรณีของทฤษฎีกำเนิดดวงจันทร์ Davies เสนออีกวิธีในการทดสองแนวคิดของเขา นั่นคือการส่งยานอวกาศลำใหม่ไปสำรวจดาวศุกร์

ยานอวกาศของรัสเซียเคยลงสู่ผิวดาวศุกร์ไปแล้ว 10 ลำ ในช่วงทศวรรษที่ 70 และ 80 ของศตวรรษก่อน แต่ Davies กล่าวว่า แม้ยานเหล่านั้นจะตรวจวัดสารเคมีบนดาวศุกร์ แต่ไม่มีลำใดเลยที่วัดปริมาณแร่ธาตุที่มีน้ำเป็นองค์ประกอบ (hydrated mineral) อย่างเช่น ไมกา (mica) ซึ่งจะเป็นหลักฐานที่ใช้ท้าทายทฤษฎีของเขา ส่วนยานอวกาศที่พึ่งส่งไปสำรวจดาวศุกร์ก็ไม่สามารถตรวจวัดแร่ธาตุดังกล่าวจากอวกาศได้ เนื่องจากชั้นของก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (hydrogen sulfide) ภายในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์จะสะท้อนสัญญาณของธาตุดังกล่าวเอาไว้ภายในดาวศุกร์เอง ซึ่งยานสำรวจที่ Davies เสนออาจเป็นรถสำรวจที่ทนทานความร้อนสูง หรือดาวเทียมที่โคจรต่ำกว่าชั้นก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์

 

ชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ เปรียบเทียบกับโลก ซึ่งเต็มไปด้วยกรดและชั้นเมฆที่กักเก็บคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าบางช่วงคลื่นเอาไว้ ทำให้การวัดสเปคตรัมของโมเลกุลภายในชั้นบรรยากาศ หรือบนพื้นผิวเป็นไปได้ยาก

Source: http://physics.uoregon.edu/~jimbrau/BrauImNew/Chap09/FG09_19.jpg

อย่างไรก็ตาม Boss กลับเห็นว่า การพบแร่ธาตุดังกล่าวก็ไม่สามารถระบุว่าเกิดการชนได้หรือไม่ เพราะในขั้นตอนแรกๆ ของการเกิดดาวเคราะห์พวกเทหวัตถุขนาดเล็กมาก อย่างเช่นดาวหางก็สามารถนำน้ำเข้าไปในดาวเคราะห์ได้อยู่ดี อย่างไรก็ดีถึงแม้มันจะไม่สามารถบ่งบอกได้ แต่ก็มีข้อมูลชนิดอื่นที่ใช้ระบุการกำเนิดของดาวเคราะห์ได้เช่น seismometer ซึ่งเหมาะสำหรับตรวจสอบโครงสร้างภายในของดาวศุกร์

ไม่ว่าจะมีใครส่งยานไปสำรวจดาวศุกร์หรือไม่ และไม่ว่าภารกิจทางวิทยาศาสตร์จะเป็นเช่นไร Davies สรุปว่าทั้งหมดจะต้องดำเนินการอย่างรวดเร็วเพราะบนดาวศุกร์ มีเวลาที่ยานสำรวจจะทนทานต่อสภาพชั้นบรรยากาศอันเลวร้าย ทั้งความร้อนและความเป็นกรดได้นานที่สุดไม่ถึง 2 ชั่วโมง

 

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

 

 

----------------------------------------------------------

 

ขั้วน้ำแข็งรายปีบนดาวอังคาร

New Discovery on Mars: Ephemeral Polar Water Ice Mapped

March 3rd, 2008

Adapted from : www.space.com

 

หลังจากการศึกษาสภาพอุตุนิยมวิทยาดาวอังคารหลายทศวรรษ Dr. Adrian Brown จากสถาบัน SETI ผู้ศึกษาความคล้ายคลึงกันระหว่างสภาพอากาศของโลกกับดาวอังคาร รายงานในการประชุม American Geophysical Union (AGU) ณ San Francisco ว่าน้ำบนดาวอังคารทำให้เกิดศักยภาพสำหรับชีวิตในอดีตปัจจุบันและอนาคตของดาวอังคาร

 

ภาพจำลองแสดงการค้นหาน้ำของยานอวกาศ Mars Reconnaissance Orbiter mission (MRO)

ด้วยอุปกรณ์ CRISM ที่ถ่ายภาพสเปคตรัมจากแร่ธาตุบนผิวดาวอังคาร (จุดสีแดง)

Credit: NASA/JPL

กลุ่มของ Brown พบน้ำแข็ง(ในช่วงสั้นๆ) แต่มีปริมาณมากพอ บริเวณขั้วของดาวอังคาร ทฤษฎีเดิมๆ อธิบายว่าขั้วน้ำแข็งบนดาวอังคารที่ปรากฎตัวตามฤดูกาลนั้นเป็นคาร์บอนไดออกไซด์(Carbondioxide) บริสุทธิ์ ร้อยละ 99 ส่วนทฤษฎีใหม่ทำนายว่าอาจจะมีน้ำ(water) ในสถานนะของแข็งอยู่ในชั้นบรรยากาศดาวอังคาร แล้วก่อให้เกิดแถบหรือวงแหวนน้ำแข็งรอบๆ แผ่นคาร์บอนไดออกไซด์ ขณะที่พวกมันค่อยๆระเหิดหายในช่วงฤดูใบไม้ผลิดาวอังคาร ซึ่งแนวคิดนี้พบหลักฐานยืนยันในบริเวณขั้วเหนือแล้ว แต่สำหรับขั้วใต้ยังต้องรอคอยหลักฐานต่อไป

 

 

ไดอะแกรมแสดงการเปลี่ยนขนาดของขั้วน้ำแข็งแห้งบนดาวอังคารไปตามฤดูกาล เพราะเหตุว่า

แกนหมุนของดาวอังคารทำมุม 24.9 องศากับระนาบการโคจรรอบดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดฤดูกาล คล้ายกับโลก

Credit: 2003 Encyclopedia Britannic, Inc.ภาพโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์

อุปกรณ์สเปคโตรมิเตอร์ Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars หรือ CRISM ที่ติดตั้งไปกับยานอวกาศ Mars Reconnaissance Orbiter ช่วยให้กลุ่มของ Brown จาก Johns Hopkins University ใน Maryland สหรัฐอเมริกา สามารถถ่ายภาพทำแผนที่แร่ธาตุดาวอังคารด้วยความละเอียดสูง ผลที่ได้รับคือ พวกเขาพบว่าแร่ธาตุบนดาวอังคารมีความคล้ายคลึงกับโลกมาก ตัวอย่างเช่นพบน้ำในสถานะของแข็ง ปรากฏเป็นปื้นขนาดเล็กบริเวณขอบของขั้วน้ำแข็งแห้งหรือคาร์บอนไดออกไซด์แข็ง ในขณะที่มันค่อยๆหายไปในช่วงฤดูใบไม้ผลิดาวอังคาร นอกจากนี้ในการค้นหารูปแบบของน้ำแข็งบนดาวอังคาร Brown ยังศึกษาน้ำแข็งแห้งบริเวณขั้วใต้ของดาวอังคาร

 

แสดงการเปลี่ยนขนาดของขั้วน้ำแข็งดาวอังคาร ถ่ายภาพโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล

Credit:HST/JPL/NASAภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราในย่านรังสีเอกซ์

 

บริเวณขั้วทั้งสองของทั้งโลกและดาวอังคารล้วนมีผลกระทบเชิงพลวัตรต่อส่วนอื่นๆ ของดาวเคราะห์ รังสีจากดวงอาทิตย์ที่ตกกระทบโลกและดวงอังคารมีผลกระทบที่พอจะเปรียบเทียบกันได้ ภาพถ่ายจากขั้วทั้งสองต่างก็ชี้ไปที่แนวคิดที่ไม่ลงรอย ที่ว่าดาวอังคารกำลังแสดงสัญญาณของภาวะ global warming เช่นเดียวกับโลก

ข้อมูลจาก CRISM แสดงขั้วน้ำแข็งใต้ที่แปรเปลี่ยนตามเวลา ขณะที่คาร์บอนไดออกไซด์ระเหิดจากของแข็งเป็นก๊าซ อุปกรณ์ CRISM จะพบการดูดกลืนรังสีในช่วงความยาวคลื่น 1.4 ไมโครเมตร ของคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งชี้ว่าขั้วน้ำแข็งแห้งที่ขั้วใต้ของดาวอังคารมีการแผ่ขยายและลดขนาดลงตามฤดูกาล คล้ายกับขั้วน้ำแข็งบนโลก


Brown และคณะ สนใจที่จะทดสอบการแปรเปลี่ยนตามฤดูกาลนี้อย่างใกล้ชิดยิ่งขึ้น เพื่อทราบให้ได้ว่าน้ำในสถานะของแข็งอยู่ในรูปของเมฆ หรือฝังตัวอยู่ภายในดิน เหตุการณ์เช่นนี้เป็นเรื่องยากในอดีต แต่ด้วยยานอวกาศ Mars Reconnaissance Orbiter และอุปกรณ์ CRISM ซึ่งโคจรรอบดาวอังคารอย่างใกล้ชิด จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เก็บเกี่ยวข้อมูลและทำความเข้าใจพลวัตรของดาวเคราะห์แดงได้ดียิ่งขึ้น

 

 

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

----------------------------------------------------------

 

วาระสุดท้ายของโลก

Earth's Final Sunset Predicted

 

March 3rd, 2008

Adapted from : www.space.com

 

“บ้างว่า โลกสิ้นสุดภายในกองเพลิง บ้างว่าจบสิ้นภายในทุ่งน้ำแข็ง” เป็นบทกลอนที่รจนาโดย Robert Frost

ผลการคำนวณใหม่ล่าสุด ทำนายว่าโลกจะถูกดวงอาทิตย์กลืนภายใน 7,600 ล้านปีข้างหน้า เป็นการจบสิ้นการโต้เถียงในประเด็นที่ว่า แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์จะเพียงพอที่จะฉุดโลกไม่ให้หนีหายออกไปในบั้นปลายชีวิตของดวงอาทิตย์หรือไม่

นักทฤษฎีคนอื่นๆ เคยทำนายว่าโลกของเราจะถูกดวงอาทิตย์แผดเผาจนแห้งเหือดขณะที่ดวงอาทิตย์ขยายตัวในช่วงใกล้สิ้นอายุขัย แต่เวลาที่แน่นอนนั้นยังแปรผันอยู่ในช่วงไม่กี่พันล้านปี

 

ภาพจำลองแสดงภาพจากดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวยักษ์แดง

Credit:James Gitlin (STScI)

 

Robert Smith จาก University of Sussex สหราชอาณาจักร ผู้วิจัยร่วมกับ Klaus-Peter Schroeder จากมหาวิทยาลัย Guanajuato ประเทศเมกซิโก กล่าวว่า “แม้ว่าผู้คนจะมองปัญหานี้มาก่อน เราจึงรับประกันว่านี่เป็นผลงานที่ดีที่สุด และบางทีก็น่าเชื่อถือที่สุด “สิ่งที่เราทำคือการปรับปรุงทฤษฎีที่มีอยู่แล้วและให้ได้ผลการคำนวณที่ดีที่สุดเท่าที่เราจะทำได้ ณ แต่ละประเด็นในทฤษฎี”

แม้ 7,600 ปีจะฟังดูเหมือนไม่ใช่อันตรายเร่งด่วน แต่อย่าพึ่งวางใจ ต้องคำนึงถึงเมื่อโลกถูกระเหยแห้ง ขณะที่ดวงอาทิตย์แผ่ความร้อนมายังโลกได้มากยิ่งขึ้น (ตามพื้นที่ผิวที่ใหญ่ขึ้นจากขนาด) โลกของเราก็จะร้อนเกินกว่าจะดำรงชีวิตอยู่ได้

“หลังจากผ่านไปหนึ่งพันล้านปีหรือมากกว่า โลกก็จะอยู่ในสภาพไร้ชั้นบรรยากาศ ไม่มีน้ำ และอุณหภูมิพื้นผิวสูงขึ้นหลายร้อยองศา เกินกว่าจุดเดือดของน้ำ” Smith กล่าว “โลกจะแห้งผาก มันจะไม่มีความเป็นไปได้ที่ชีวิตในรูปแบบใดจะคงอยู่ได้ มันเป็นคำพยากรณ์อันน่าเศร้า”

 

เปรียบเทียบขนาดของดวงอาทิตย์ ในขนาดปัจจุบัน(ซ้าย) และเมื่อขยายตัวเป็นดาวยักษ์แดง(ขวา)

Source: http://www.astro.psu.edu/users/saez/Class/RedSun.jpg

 

อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์ยังสนใจเกี่ยวกับชะตากรรมอันร้ายแรงของโลกหลังจากที่มนุษย์หายไป (เช่นเดียวกับ มนุษย์วานร(hominid) หลายตระกูลและสิ่งมีชีวิตร้อยละ 99 ของสปีชีส์ทั้งหมดบนโลก อาจจะสูญพันธุ์ไปก่อนภายในหนึ่งพันล้านปีข้างหน้า

Smith เคยศึกษามาก่อนหน้านี้ว่าโลกอาจจะไม่ถูกกลืนโดยดวงอาทิตย์ โดยขณะที่ดวงอาทิตย์อายุมากขึ้นและขยายตัวเป็นดาวยักษ์แดง(red giant star) มันก็จะสูญเสียก๊าซที่ผิวนอกออกไปหรือเสียมวลบางส่วนออกไปนั่นเอง การสูญเสียมวลก็เท่ากับการสูญเสียแรงโน้มถ่วงที่ใช้ดึงโลกและดาวเคราะห์อื่นๆ เอาไว้ ผลลัพธ์ก็คือวงโคจรของโลกจะค่อยๆ เลื่อนออกจากดวงอาทิตย์ ถอยห่างจากชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ที่ขยายตัวออกมา แต่ในสถานการณ์นี้ไม่ได้คิดผลกระทบจากแรงไทดัล(tidal force) ขณะที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ แรงโน้มถ่วงแม้เพียงเล็กน้อยไม่อาจละเลยไปทั้งหมด เพราะแรงไทดัลจะดึงให้ผิวดวงอาทิตย์ด้านที่ใกล้โลกให้ป่องออกมาหาโลก เช่นเดียวกับดวงอาทิตย์ก็ดึงโลกให้โคจรช้าลงและเคลื่อนกลับเข้าหาดวงอาทิตย์

 

ผังเวลา ชะตากรรมของดวงอิทตย์และโลก

Credit:space.com

 

นอกจากนี้ ก๊าซที่ดวงอาทิตย์ปลดปล่อยออกมาจะดึงโลกให้กลับมาเข้าหาดวงอาทิตย์อีกด้วย ซึ่งการคำนวณของ Smith ในงานวิจัยครั้งก่อนๆ ไม่ได้รวมผลจากปรากฏการณ์นี้ไว้ด้วย

ยังมีความหวังว่าโลกจะรอดพ้นจากเหตุการณ์นี้ นักวิทยาศาสตร์บางคนเสนอว่าอาจใช้แรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์น้อยเพื่อดึงโลกให้ออกห่างจากดวงอาทิตย์ไปยังบริเวณที่อุณหภูมิต่ำ หากในขณะนั้นยังมีสิ่งมีชีวิตที่ทรงภูมิปัญญามากพอ จะใช้แนวคิดดังกล่าวพาโลกให้รอดจากไฟดวงอาทิตย์
“มันฟังดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์ แต่คนบางกลุ่มเชื่อแนวอย่างจริงจังว่าแนวคิดนี้เป็นไปได้” Smith กล่าว “ถ้ามันถูกต้อง ก็จะทำให้โลกเคลื่อนที่เร็วพอที่จะหนีออกจากเส้นทางอันตราย และสิ่งมีชีวิตบนโลกก็จะอยู่บนโลกได้ต่อไปไม่ต่ำกว่า 7 พันล้านปี”

 

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

 

 

 

----------------------------------------------------------