ไขปริศนาสีฟ้าและสีทอง ความงามสองสีของดาวเสาร์

เมื่อนึกถึงดาวเสาร์ ภาพจำของคนส่วนใหญ่มักเป็นภาพของดาวเคราะห์ยักษ์สีทองอร่ามที่โอบล้อมด้วยระบบวงแหวนอันงดงามตระการตา แต่คุณเคยจินตนาการหรือไม่ว่า หากเราได้ไปเยือนดาวเสาร์จริง ๆ เราอาจได้เห็นภาพที่แตกต่างออกไป ภาพของดาวเสาร์ที่มีซีกหนึ่งเป็นสีฟ้าครามราวกับท้องฟ้าบนโลกของเรา SPACEMAN จะพาทุกคนไปไขปริศนาเบื้องหลังความงามสองสีของดาวเสาร์ ผ่านภาพถ่ายจากยานอวกาศแคสซินี (Cassini)

ภาพถ่ายดังกล่าวถูกบันทึกโดยยานอวกาศแคสซินีของ NASA ซึ่งเคยโคจรรอบดาวเสาร์นานถึง 13 ปี ภาพนี้เผยให้เห็นซีกเหนือของดาวเสาร์ที่ปรากฏเป็นสีฟ้าอย่างน่าประหลาดใจ คำถามสำคัญคือ อะไรคือสาเหตุที่ทำให้ดาวเคราะห์ที่เรารู้จักกันในโทนสีทองกลับมีสีฟ้าปรากฏขึ้นมาได้?

คำตอบของปริศนานี้ซ่อนอยู่ในหลักการทางฟิสิกส์ที่เรียกว่า การกระเจิงของแสงแบบเรย์ลี (Rayleigh scattering) ซึ่งเป็นปรากฏการณ์เดียวกันกับที่ทำให้ท้องฟ้าบนโลกของเราเป็นสีฟ้านั่นเอง

ในชั้นบรรยากาศส่วนบนที่ปลอดโปร่งของทั้งโลกและดาวเสาร์นั้นเต็มไปด้วยโมเลกุลของแก๊สขนาดเล็ก เมื่อแสงอาทิตย์ซึ่งเป็นแสงสีขาว ซึ่งประกอบด้วยแสงทุกสี ส่องผ่านเข้ามาในชั้นบรรยากาศ โมเลกุลเหล่านี้จะกระเจิงแสงสีฟ้าและสีม่วงซึ่งมีคลื่นสั้นได้ดีกว่าแสงสีแดงและสีส้มซึ่งมีคลื่นยาว เมื่อแสงสีฟ้าถูกกระเจิงไปทั่วท้องฟ้า ตาของเราจึงมองเห็นท้องฟ้าเป็นสีฟ้านั่นเอง

สำหรับซีกเหนือของดาวเสาร์ในภาพนี้ ชั้นบรรยากาศส่วนบนมีความปลอดโปร่งเพียงพอ ทำให้เกิดการกระเจิงของแสงแบบเรย์ลีได้อย่างชัดเจน เราจึงมองเห็นเป็นสีฟ้าสดใส แต่เมื่อมองลึกลงไปในชั้นบรรยากาศที่หนาทึบขึ้น เราจะเริ่มเห็นสีเหลืองทองอันเป็นเอกลักษณ์ของดาวเสาร์ ซึ่งเชื่อว่าเป็นสีของกลุ่มเมฆสารประกอบเคมีที่อยู่ลึกลงไป

แม้เราจะเข้าใจแล้วว่าเหตุใดซีกเหนือของดาวเสาร์จึงเป็นสีฟ้า แต่นักวิทยาศาสตร์ยังคงเผชิญกับคำถามที่น่าแปลกใจอีกสองเรื่อง

ในขณะที่ซีกเหนือเผยให้เห็นสีฟ้าครามอย่างชัดเจน ซีกโลกใต้กลับยังคงมีสีทองอยู่เช่นเดิม หนึ่งในสมมติฐานที่นักวิทยาศาสตร์ตั้งขึ้นคือ ซีกใต้อาจมีชั้นเมฆที่ลอยตัวอยู่ในระดับความสูงที่มากกว่า ทำให้บดบังชั้นบรรยากาศสีฟ้าที่อยู่ลึกลงไป
แม้เราจะทราบว่าสีทองมาจากชั้นเมฆที่อยู่ลึกลงไป แต่องค์ประกอบทางเคมีที่แน่ชัดที่ทำให้เกิดสีสันดังกล่าวกลับยังคงเป็นปริศนาที่รอการค้นพบ

นอกจากสีสันอันน่าทึ่งแล้ว ภาพถ่ายนี้ยังเผยให้เห็นรายละเอียดอื่น ๆ ที่น่าสนใจอีกด้วย วงแหวนอันยิ่งใหญ่ของดาวเสาร์ปรากฏให้เห็นเป็นเพียงเส้นบาง ๆ ในแนวตั้ง แต่เงาของมันกลับทอดยาวพาดผ่านตัวดาวเคราะห์อย่างชัดเจน เผยให้เห็นโครงสร้างอันซับซ้อนของวงแหวนได้อย่างงดงาม และหากสังเกตดี ๆ จะเห็นจุดเล็ก ๆ ที่นูนขึ้นมาบนระนาบวงแหวน นั่นคือ เอนเซลาดัส (Enceladus) ดวงจันทร์น้ำพุขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 500 กิโลเมตร บริวารดวงสำคัญของดาวเสาร์

ภาพถ่าย “ดาวเสาร์สีฟ้าและสีทอง” จากยานแคสซินีไม่เพียงแต่มอบมุมมองใหม่ที่น่าตื่นตาตื่นใจให้กับเรา แต่ยังบ่งบอกว่าจักรวาลนั้นเต็มไปด้วยความลึกลับซับซ้อนที่รอให้เราไปค้นหา ดาวเสาร์ไม่ได้เป็นเพียงดาวเคราะห์สีทองที่หยุดนิ่ง การค้นพบสีฟ้าบนดาวเสาร์เปรียบเสมือนการเปิดหน้าต่างบานใหม่ที่นำไปสู่คำถามใหม่ ๆ ที่ท้าทายความเข้าใจของเรา และกระตุ้นให้นักวิทยาศาสตร์มุ่งมั่นที่จะส่งยานสำรวจรุ่นต่อไปเพื่อไขปริศนาแห่งระบบสุริยะต่อไปในอนาคต

ข้อมูลอ้างอิง: Cassini Imaging Team, SSI, JPL, ESA, NASA