การค้นพบบนดาวพฤหัสและดาวเสาร์ 50 ปีก่อน มีคำอธิบายแล้ว

29 กรกฎาคม 2564

 

 

 

Saturn’s auroras are clearly visible in this composite image made by NASA’s Cassini spacecraft. Blue light corresponds to reflected sunlight, red to the planet’s own heat, and green to emissions from hydrogen ions in the aurora.

 

       ช่วงปลายทศวรรษ 1970 และ 1980 ยานวอยเยจจอร์ทั้งสองลำได้เดินทางผ่านดาวเคราะห์ชั้นนอกของระบบสุริยะทั้ง 4 ดวง ข้อมูลที่เก็บมาได้ก่อเกิดความสงสัยในชุมชนวิทยาศาสตร์ในอีก 50 ปีที่ตามมา อุณหภูมิบรรยากาศของดาวเคราะห์ทั้งสี่ดวงนั้น สูงกว่าที่คาดไว้มากถึง 435 องศาฟาเรนไฮต์ หรือประมาณ 224 องศาเซลเซียส 

 

       อุณหภูมิบรรยากาศชั้นบนของทั้งดาวพฤหัสและดาวเสาร์นั้นสูงสุดในบริเวณด้านใต้และเหนือขั้วแม่เหล็ก ในทิศเหนือและใต้ของดาวเคราะห์ตามลำดับ ซึ่งเป็นโซนที่มีออโรร่า (Auroral Zone) หรือปรากฏการณ์คล้ายแสงเหนือบนโลก และลดลงเรื่อยๆเมื่อเข้าใกล้เส้นศูนย์สูตร 

 

 

This composite video shows Jupiter’s auroras as seen by the Hubble Space Telescope. The auroras were photographed in far-ultraviolet light and superimposed on images of the planet taken in visible light.

 

       ปรากฏการณ์ออโรร่า หรือแสงเหนือบนดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์นั้นแตกต่างจากบนโลก ดวงบริวาร ไอโอ (Io) ของดาวพฤหัสนั้นมีภูเขาไฟกว่า 400 ลูก ที่ปะทุวัตถุและโมเลกุลก๊าซ หรือพลาสมา ออกมาสู่อวกาศ โมเลกุลในพลาสมาถูกกระตุ้นพลังงานโดยแสงอาทิตย์ ก่อนที่จะถูกดึงดูดลงไปสู่ขั้วแม่เหล็กของดาวพฤหัส  ระหว่างทาง การสัมผัสของพลาสมาที่เต็มไปด้วยอนุภาคที่มีประจุ กับโมเลกุลก๊าซในชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัส ก่อให้เกิดออโรร่าหรือแสงเหนือ บนดาวเสาร์ ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นคล้ายกับบนดาวพฤหัส แต่แทนที่จะเป็นดวงบริวารที่เต็มไปด้วยภูเขาไฟ กลับเป็นดวงบริวารที่พ่นวัสดุคล้ายน้ำ ออกมาจากพื้นผิว หรือดวงบริวารเอนเซลาดัส (Enceladus)

 

 

Jupiter’s magnetosphere is created by the movement of metallic hydrogen in the giant planet’s core. In this animation, magnetic field lines are seen in gold. The yellow arrow points to the sun. The light blue arrow marks the magnetic north, while the dark blue arrow marks the rotational axis. Red and green arrows define a coordinate system.

 

       นักวิทยาศาสตร์พบว่าปรากฏการณ์ออโรร่ายังไม่สามารถอธิบายอุณหภูมิของชั้นบรรยากาศที่สูงกว่าเกินคาดได้ ปรากฏการณ์ที่ทำให้เกิดแสงนั้นไม่ได้ทำให้เกิดความร้อน นักดาราศาสตร์ดาวเคราะห์ เจมส์ โอดอโนกู ณ Japan Aerospace Exploration Agency อธิบายว่าความร้อนนั้นมาจากการที่สนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์นั้นหมุนไปกับดาวเคราะห์ แต่ด้วยความเร็วที่ต่ำกว่า โมเลกุลพลาสมาจึงเดินทางช้ากว่าชั้นบรรยากาศก๊าซในชั้นบรรยากาศถูกดันผ่านพลาสมาที่เดินทางช้ากว่า ก่อให้เกิดแรงเสียดทาน ซึ่งเป็นแหล่งของความร้อนที่กระจายไปทั่วโซนออโรร่า(Auroral Zone) ความร้อนที่มากกว่าที่ดาวเคราะห์ได้รับจากดวงอาทิตย์ 125 เท่า

 

     

 

Saturn’s icy moon Enceladus hides a global ocean of liquid salty water beneath its crust. Its geysers spray water ice and vapor hundreds of kilometers into space.

 

       ยาน Cassini และ Keck Observatory ได้ยืนยันข้อสมมติฐานด้วยแผนที่ความร้อน (heat map) ที่ถูกวัดช่วงเวลากลางวันและกลางคืนของทั้งสองดาวเคราะห์ โมเดลการเข้าใจปรากฏการณ์นี้ล่าสุด ยังไม่สามารถอธิบายได้ว่าความร้อนสามารถกระจายผ่านลมพายุบนดาวเคราะห์ได้อย่างไร แต่นักวิทยาศาสตร์มีทฤษฎีมากมายที่อาจทำให้ปรากฏการณ์ดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นได้ ไม่ว่าจะเป็นการย้ายที่ของชั้นบรรยากาศล่าง เมื่อถูกรบกวน ผลของลมสุริยะบนสนามแม่เหล็ก หรือ การเปลี่ยนแปลงของภูเขาไฟบนดวงบริวารก็ตาม

 

 

During Cassini’s Grand Finale, the spacecraft dove between the rings and the planet 22 times. The maneuver began and ended with close flybys of Saturn’s moon Titan, whose orbit is shown in yellow.

 

       ถึงแม้การค้นพบของยานวอยเยจเจอร์ ณ ดาวพฤหัสและเสาร์เมื่อ 50 ปีก่อน จะไม่ได้เป็นเรื่องลึกลับที่ไม่สามารถอธิบายได้แล้ว นักวิทยาศาสตร์ก็ยังคงไม่มีทฤษฎีมาอธิบายปรากฏการณ์นี้บนดาวเคราะห์ยูเรนัสและเน็ปจูน ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ต่างชนิดจากดาวพฤหัสและเสาร์

 

 

Jupiter’s moon Io is the most volcanically active place in the solar system. The constant gravitational tug of Jupiter and its planets distorts Io’s surface, leading to eruptions such as this one caught by NASA’s Galileo spacecraft.

 

 

The aurora as seen over Saturn’s north pole.

 

แหล่งที่มา : Quantamagazine

บทความย้อนหลัง

การค้นพบบนดาวพฤหัสและดาวเสาร์ 50 ปีก่อน มีคำอธิบายแล้ว


หนูชอบช่วยเหลือพวกพ้องของตัวเอง—มนุษย์ก็อาจจะมีสายสัมพันธ์ที่เหมือนกัน


การถ่ายภาพด้วยแฟลชเอ็กซ์เรย์ของฟองอากาศที่เกิดจากเลเซอร์และ shockwaves ในน้ำ


การค้นพบอนุภาคสลับไปมาระหว่างสสารและปฏิสสารที่เซิร์น


Quantum Startup เทคโนโลยีควอนตัมสู่ภาคอุตสาหกรรม


โควิด-19 กับบทบาทของฟิสิกส์


Geant4-DNA simulation of radiation effects in DNA on strand breaks from ultra-low-energy particles


เทคโนโลยีไฮโดรเจนและเซลล์เชื้อเพลิง: เทคโนโลยีพลังงานสะอาดและยั่งยืน


คอมพิวเตอร์ควอนตัม: นวัตกรรมสุดล้ำที่จะพลิกโฉมธุรกิจและสังคมทศวรรษหน้า


Transportation Revolution: The transition from fossil fuels to electricity for powering vehicles-advantages, issues, and other transportation options


S&T กับปาฏิหาริย์บนฝั่งแม่น้ำฮัน


การใช้ S&T พัฒนาเศรษฐกิจของชาติ: ตัวอย่างจากสิงคโปร์


มาถึงจุดนี้ได้อย่างไร?


การเป็นผู้นำตลาดของกระจกกอริลลา


เนเธอร์แลนด์กับเทคโนโลยีระดับโมเลกุลและนาโน


เบื้องหลังรางวัลจากการ R&D ผลึกเหลว


รถยนต์ไฟฟ้ากับระบบทำความเย็นแบบใหม่


เทคโนโลยีไมโครเวฟเพื่อชุมชนและ SME


ไมโครฟลูอิดิกส์...จากฟิสิกส์ของของไหลในท่อขนาดเล็กจิ๋วสู่นวัตกรรมการวินิจฉัยโรค


รางวัลนวัตกรรมยอดเยี่ยมประจำปี 2015 ของ IOP


บทเรียนจากการปฏิวัติอุตสาหกรรมการให้แสงสว่าง


รางวัลการประยุกต์ด้านฟิสิกส์เพื่ออุตสาหกรรม ประจำปี 2015


การทำงานด้านฟิสิกส์ : ทำไมไม่เลือกทั้งคู่


นักฟิสิกส์ที่ภาคอุตสาหกรรมต้องการ


รางวัล การประยุกต์ด้านฟิสิกส์เพื่ออุตสาหกรรม ประจำปี 2012 (Price for Industrial Applications of Physics)


รางวัล การประยุกต์ด้านฟิสิกส์เพื่ออุตสาหกรรม ประจำปี 2010 (Price for Industrial Applications of Physics)


บทความทั้งหมด