ถ้าหากพูดถึงดาวเสาร์ (Saturn) เชื่อว่าหลายคนคงนึกถึงดาวขนาดใหญ่ที่มีวงแหวนของดาวเสาร์ (Saturn’s rings) ล้อมรอบเป็นเอกลักษณ์ แต่เมื่อไม่นานมีนี้ได้รับการยืนยันแล้วว่า วงแหวนนี้กำลังจะหายไป
รูปที่ 1. ดาวเสาร์เมื่อวงแหวนที่หายไป (อ้างอิง: Businessinsider)
จากงานวิจัยใหม่ของนาซ่า (NASA) ได้ยืนยันว่าดาวเสาร์กำลังสูญเสียวงแหวนอันเป็นสัญลักษณ์ของมันในอัตราสูงจากที่ประเมินและการสังเกตการณ์ของยานโวเอเจอร์ 1 และ 2 (Voyager 1 & 2) เมื่อหลายสิบปีก่อน วงแหวนเหล่านี้ถูกดึงเข้าสู่ดาวเสาร์ด้วยแรงโน้มถ่วงและตกลงเป็นฝนฝุ่นจากอนุภาคของน้ำแข็งภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กของดาวเสาร์
เจมส์ โอโดโนฮิว (James O’Donoghue) จากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ด (Goddard Space Flight Center) ของนาซ่าในเมืองกรีนเบลท์ (Greenbelt) รัฐแมริแลนด์กล่าวว่า เราคาดว่าฝนวงแหวน (Ring Rain) ที่เกิดจากวงแหวนของดาวเสาร์สามารถเติมสระว่ายน้ำขนาดมาตรฐานโอลิมปิกให้เต็มได้ภายในครึ่งชั่วโมง ซึ่งจากการคำนวณรวงแหวนทั้งหมดของดาวเสาร์จะหายไปภายในเวลา 300 ล้านปี แต่จากการสำรวจโดยยานอวกาศแคสสินี (Cassini-Spacecraft) ในปี ค.ศ. 2017 ที่ได้ตรวจสอบวัตถุของวงแหวนที่ตรวจพบว่าตกลงไปในเส้นศูนย์สูตรของดาวเสาร์นั้น นักวิทยาศาสตร์ได้คำนวณว่าวงแหวนจะมีอายุเหลือเพียง 100 ล้านปีเท่านั้น ซึ่งค่อนข้างมีอายุน้อยเมื่อเทียบกับอายุของดาวเสาร์ที่มีอายุมากกว่า 4 พันล้านปี
รูปที่ 2. ดาวเสาร์กับวงแหวน 7 ชั้น (อ้างอิง: Skyatnightmagazine)
นักวิทยาศาสตร์สงสัยมานานแล้วว่าดาวเสาร์ก่อตัวขึ้นพร้อมกับวงแหวนหรือว่าพวกมันได้รับมาในภายหลัง โดยวงแหวนหลักๆ ของดาวเสาร์จะมีอยู่ 7 วง ซึ่งจะมี A B C D E F และ G โดยจะถูกเรียงตามการค้นพบไม่ได้เรียงลำดับตามตำแหน่งที่อยู่ดังรูปด้านบน ซึ่งจากงานวิจัยใหม่สนับสนุนและบ่งชี้ว่าวงแหวนเหล่านี้ไม่น่าจะมีอายุเก่ากว่า 100 ล้านปี เนื่องจากอาจจะใช้เวลานานกว่าที่ซีริง (C-ring) จะกลายเป็นอย่างที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน สมมติว่าครั้งหนึ่งเคยมีความหนาแน่นเท่ากับวงแหวนบี (B-ring) ซึ่งเราโชคดีที่ได้เห็นระบบวงแหวนของดาวเสาร์ซึ่งดูเหมือนจะอยู่ในช่วงกลางชีวิตของมัน อย่างไรก็ตาม หากวงแหวนนี้เป็นวงแหวนชั่วคราว บางทีเราอาจพลาดการเห็นระบบวงแหวนขนาดยักษ์ของดาวพฤหัสบดี ดาวยูเรนัส และเนปจูน ซึ่งในปัจจุบันมีเพียงวงแหวนให้เห็นเพียงบางๆ เจมส์กล่าว
มีการเสนอทฤษฎีต่างๆเกี่ยวกับที่มาของแหวน ที่วงแหวนอาจจะก่อตัวขึ้นมาจากดวงจันทร์น้ำแข็งขนาดเล็กที่โคจรรอบดาวเสาร์ชนกัน ที่อาจจะเป็นเพราะวงโคจรของพวกมันถูกรบกวนด้วยแรงดึงดูดจากดาวเคราะห์น้อยหรือดาวหางที่เคลื่อนผ่าน
การสำรวจของยานโวเอเจอร์เกี่ยวกับปรากฏการณ์ที่บอกว่ามีฝนวงแหวน ที่มีการแปรผันที่แปลกประหลาดในบรรยากาศชั้นบนที่มีประจุไฟฟ้าของดาวเสาร์ชั้นไอโอโนสเฟียร์ การแปรผันของความหนาแน่นในวงแหวนของดาวเสาร์และแถบมืดแคบๆ 3 แถบที่ล้อมรอบดาวเคราะห์ที่ละติจูดกลางตอนเหนือ แถบสีคล้ำเหล่านี้ปรากฏในภาพถ่ายชั้นบรรยากาศบนท้องฟ้าของดาวเสาร์ชั้นสตราโตสเฟียร์ ที่ทำโดยภารกิจยานโวเอเจอร์ 2 ของนาซ่าในปี ค.ศ. 1981
ในปี ค.ศ. 1986 แจ็ค คอนเนอร์นี่ (Jack Connerney) จากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดได้ตีพิมพ์บทความในงานวิจัยธรณีฟิสิกส์ (Geophysical Research Letters) ที่เชื่อมโยงแถบสีดำแคบๆเหล่านั้นกับรูปร่างของสนามแม่เหล็กขนาดมหึมาของดาวเสาร์ โดยเสนอว่าอนุภาคน้ำแข็งที่มีประจุไฟฟ้าจากวงแหวนของดาวเสาร์ไหลลงมาตามเส้นสนามแม่เหล็กที่มองไม่เห็นและตกลงไปในชั้นบรรยากาศบนของดาวเสาร์ การตกของน้ำจากวงแหวน ซึ่งปรากฏขึ้นที่ละติจูดจะล้างหมอกควันในชั้นบรรยากาศออกไป ทำให้มันดูมืด ทำให้เกิดแถบสีดำแคบๆที่ถูกบันทึกภาพโดยยานโวเอเจอร์
รูปที่ 3. วงแหวนของดาวเสาร์ส่วนใหญ่เป็นก้อนน้ำแข็งที่มีขนาดตั้งแต่เม็ดฝุ่นขนาดเล็กไปจนถึงก้อนใหญ่หลายเมตร (อ้างอิง: Thefactsite)
วงแหวนของดาวเสาร์ส่วนใหญ่เป็นก้อนน้ำแข็งที่มีขนาดตั้งแต่เม็ดฝุ่นขนาดเล็กไปจนถึงก้อนใหญ่หลายเมตร อนุภาคของวงแหวนถูกกระทำให้สมดุลระหว่างแรงดึงของแรงโน้มถ่วงของดาวเสาร์ ซึ่งต้องการดึงพวกมันกลับเข้าไปในดาวเสาร์และความเร็วในวงโคจรของพวกมันที่ต้องการเหวี่ยงพวกมันออกไปสู่อวกาศ อนุภาคขนาดเล็กสามารถเกิดประจุไฟฟ้าได้โดยแสงอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์หรือโดยเมฆพลาสมา (Plasma Clouds) ที่ออกมาจากการระเบิดของวงแหวนไมโครเมทิโอรอยด์ (Micrometeoroid) เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น อนุภาคจะถูกแรงโน้มถ่วงของดาวเสาร์ดึงพวกมันเข้าไปตามเส้นสนามแม่เหล็กสู่บรรยากาศชั้นบน
อนุภาควงแหวนน้ำแข็งจะระเหยกลายเป็นไอและน้ำสามารถทำปฏิกิริยาทางเคมีกับชั้นไอโอโนสเฟียร์ของดาวเสาร์ได้ ผลลัพธ์หนึ่งจากปฏิกิริยาเหล่านี้คือการเพิ่มอายุขัยของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าที่เรียกว่าไอออนเอช 3 พลัส (H3+) ซึ่งประกอบด้วยโปรตอน 3 ตัวและอิเล็กตรอน 2 ตัว เมื่อได้รับพลังงานจากแสงแดด ไอออน H3+ จะเรืองแสงในแสงอินฟราเรด ซึ่งทีมของเจมส์ได้สังเกตเห็นโดยใช้เครื่องมือพิเศษที่ติดอยู่กับกล้องโทรทรรศน์เคค์ (Keck Telescope) ในเมืองเมานาเคอา รัฐฮาวาย
การสังเกตของพวกเขาเผยให้เห็นแถบเรืองแสงในซีกโลกเหนือและใต้ของดาวเสาร์ที่เส้นสนามแม่เหล็กที่ตัดกับระนาบของวงแหวนเข้าสู่ดาวเคราะห์ พวกเขาวิเคราะห์แสงเพื่อหาปริมาณฝนจากวงแหวนและผลกระทบที่มีต่อบรรยากาศรอบนอกของดาวเสาร์ พวกเขาพบว่าปริมาณน้ำฝนเข้ากันได้ดีอย่างน่าทึ่งกับค่าที่สูงอย่างน่าประหลาดใจจากข้อมูลที่ได้รับเมื่อสามทศวรรษก่อน โดยพื้นที่ส่วนใหญ่ได้รับฝนในซีกโลกใต้
ทีมงานยังได้ค้นพบแถบเรืองแสงที่ละติจูดสูงกว่าในซีกโลกใต้ นี่คือที่ที่สนามแม่เหล็กของดาวเสาร์ตัดกับวงโคจรของเอนเซลาดัส (Enceladus) ซึ่งเป็นดวงจันทร์ของดาวเสาร์ที่มีการเคลื่อนไหวทางธรณีวิทยาซึ่งกำลังปล่อยน้ำพุร้อนหรือไกเซอร์ (Geysers) ออกมาและอนุภาคเหล่านั้นบางส่วนกำลังตกสู่ดาวเสาร์ด้วยเช่นกัน นั่นไม่น่าแปลกใจเลยแจ็คกล่าว เราระบุว่าเอนเซลาดัสและวงแหวนอี (E-ring) นั้นเป็นแหล่งน้ำที่มากมาย โดยอิงจากแถบสีดำแคบๆอีกอันที่ยานโวเอเจอร์ถ่ายภาพได้ ไกเซอร์ซึ่งถูกค้นพบครั้งแรกโดยเครื่องมือของยานอวกาศแคสสินี ในปี ค.ศ. 2005 ซึ่งคาดว่ามาจากมหาสมุทรที่เป็นของเหลวใต้พื้นผิวน้ำแข็งของดวงจันทร์ดวงเล็กๆ ทำให้เอนเซลาดัสเป็นหนึ่งในสถานที่ที่มีแนวโน้มมากที่สุดในการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลกอีกด้วย
ทีมงานต้องการดูว่าฝนวงแหวนเปลี่ยนแปลงไปตามฤดูกาลของดาวเสาร์อย่างไร โดยที่ดาวเสาร์มีวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ 1 รอบ เท่ากับ 29.4 ปี วงแหวนจะสัมผัสกับดวงอาทิตย์ในองศาที่แตกต่างกัน เนื่องจากแสงอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ที่กระทบกับวงแหวนมีผลทำให้พวกมันตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กของดาวเสาร์ การเปิดรับแสงแดดที่หลากหลายน่าจะมีการเปลี่ยนแปลงปริมาณของฝนวงแหวนที่เกิดขึ้น
อ้างอิง: NASA
