นักวิทยาศาสตร์กำลังเตรียมพร้อมสำหรับการสำรวจที่ไม่เคยมีมาก่อน ณ ขั้วดวงอาทิตย์ (Solar Poles) ภารกิจใหม่ชื่อว่า Solar Polar-orbit Observatory (SPO) มีกำหนดปล่อยตัวในปี ค.ศ. 2029 โดยจะใช้แรงเหวี่ยงจากดาวพฤหัสบดีเพื่อนำยานอวกาศออกนอกระนาบสุริยวิถี (Ecliptic Plane) และโคจรไปในมุมเอียงสูงสุดถึง 80 องศา เพื่อจับภาพและวัดค่าต่าง ๆ เหนือขั้วดวงอาทิตย์เป็นครั้งแรกอย่างแท้จริง การค้นพบนี้ไม่เพียงแต่จะเปลี่ยนความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์ของเราเท่านั้น แต่ยังช่วยปรับปรุงการพยากรณ์สภาพอวกาศ (Space Weather) ซึ่งส่งผลกระทบโดยตรงต่อเทคโนโลยีบนโลกอีกด้วย
ทำไมขั้วดวงอาทิตย์จึงมีความสำคัญ?
แม้ว่าบริเวณเส้นศูนย์สูตรและละติจูดกลางของดวงอาทิตย์ จะเป็นพื้นที่ที่มีปรากฏการณ์รุนแรง เช่น จุดดับดวงอาทิตย์ (Sunspots) และการปะทุบนดวงอาทิตย์ (Solar Flares) แต่พื้นที่ขั้วโลกกลับมีบทบาทที่สำคัญอย่างยิ่งต่อพฤติกรรมโดยรวมของดวงอาทิตย์ ข้อมูลส่วนใหญ่ที่เรามีมาจากมุมมองที่จำกัดในระนาบที่โลกและดาวเคราะห์อื่น ๆ โคจรอยู่ ทำให้เราแทบไม่มีความรู้เลยว่าเกิดอะไรขึ้นที่ขั้ว ซึ่งเป็นพื้นที่ที่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเป็นแหล่งกำเนิดและตัวขับเคลื่อนหลักของกระบวนการทางฟิสิกส์สำคัญ 3 อย่าง คือ
1. กลไกไดนาโมสุริยะและการกลับขั้วแม่เหล็ก (Solar Dynamo and Magnetic Cycle)
วัฏจักรแม่เหล็กสุริยะ (Solar Magnetic Cycle) คือการเปลี่ยนแปลงของจำนวนจุดดับดวงอาทิตย์ที่เกิดขึ้นเป็นคาบประมาณ 11 ปี โดยที่ขั้วแม่เหล็กเหนือและใต้ของดวงอาทิตย์จะสลับขั้วกันในช่วงปลายวัฏจักร กระบวนการนี้ถูกขับเคลื่อนโดยกลไกที่เรียกว่า ไดนาโมสุริยะ (Solar Dynamo) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการหมุนที่แตกต่างกันของพลาสมาภายในดวงอาทิตย์ และการไหลเวียนของพลาสมาตามแนวละติจูด (Meridional Circulation) บริเวณขั้วดวงอาทิตย์มีบทบาทสำคัญในการสร้างสนามแม่เหล็กคู่ขั้ว (Dipole Magnetic Field) ซึ่งเป็นพื้นฐานของวัฏจักรถัดไป การสังเกตการณ์ที่ขั้วจะช่วยไขข้อสงสัยเกี่ยวกับรูปแบบการไหลของพลาสมาที่อยู่ลึกลงไป ซึ่งอาจท้าทายแบบจำลองไดนาโมแบบดั้งเดิม
2. อะไรคือตัวขับเคลื่อนลมสุริยะความเร็วสูง? (Fast Solar Wind)
ลมสุริยะ (Solar Wind) คือกระแสของอนุภาคมีประจุความเร็วสูงที่พุ่งออกมาจากดวงอาทิตย์และแผ่กระจายไปทั่วระบบสุริยะ ลมสุริยะความเร็วสูง (Fast Solar Wind) ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือเสียง ถูกค้นพบว่ามีแหล่งกำเนิดหลักจากช่องโหว่โคโรนา (Coronal Holes) บริเวณขั้วดวงอาทิตย์ แต่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าอนุภาคเหล่านี้ถูกเร่งให้เร็วได้อย่างไร ไม่ว่าจะเป็นจากคลื่นในพลาสมา การเชื่อมต่อใหม่ของสนามแม่เหล็ก (Magnetic Reconnection) หรือทั้งสองอย่าง การวัดค่า ณ ตำแหน่งขั้วโดยตรงจะสามารถให้คำตอบที่ชัดเจนได้
3. การแพร่กระจายของสภาพอวกาศที่ส่งผลต่อโลก (Space Weather Propagation)
สภาพอวกาศเฮลิโอสเฟียร์ (Heliospheric Space Weather) หมายถึงการรบกวนในสภาพแวดล้อมระหว่างดาวเคราะห์ที่เกิดจากลมสุริยะและการปะทุที่รุนแรง เช่น การพ่นมวลโคโรนา (Coronal Mass Ejections หรือ CMEs) เหตุการณ์เหล่านี้สามารถก่อให้เกิดพายุสนามแม่เหล็กโลก (Geomagnetic Storms) และรบกวนระบบนำทาง ดาวเทียมสื่อสาร และโครงข่ายไฟฟ้าบนโลกได้ การสังเกตการณ์จากมุมมองนอกระนาบสุริยวิถี (Out-of-Ecliptic Vantage) ของ SPO จะเป็นครั้งแรกที่เราสามารถมองเห็นภาพรวมการแพร่กระจายของ CME ว่ามันแผ่กระจายไปทั่วระบบสุริยะอย่างไร ไม่ใช่แค่จากมุมมองด้านข้างที่จำกัดเหมือนในปัจจุบัน
ภารกิจ SPO ก้าวสำคัญสู่มุมมองขั้วโลก
แม้ว่าภารกิจก่อนหน้านี้อย่าง Ulysses (ในปี ค.ศ. 1990) จะเป็นยานสำรวจลำแรกที่วัดลมสุริยะเหนือขั้วได้ แต่ก็ยังขาดความสามารถในการถ่ายภาพ และล่าสุดยาน Solar Orbiter ของ ESA กำลังไต่ระดับความเอียงของวงโคจร แต่ยังทำได้เพียงสูงสุดประมาณ 34 องศาเท่านั้น
Solar Polar-orbit Observatory (SPO) คือคำตอบเพื่อเติมเต็มช่องว่างนี้
การทำงานร่วมกันของ SPO กับเครือข่ายยานสำรวจดวงอาทิตย์ที่มีอยู่ เช่น Solar Orbiter, SDO และภารกิจใหม่ ๆ ที่กำลังจะมา จะทำให้เราสามารถรวบรวมข้อมูลดวงอาทิตย์ได้เกือบครบทุกทิศทาง เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์มนุษยชาติ
ความรู้ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับกลไกไดนาโมและการพยากรณ์ลมสุริยะจะนำไปสู่การคาดการณ์สภาพอวกาศที่แม่นยำขึ้น ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งในการปกป้องโครงสร้างพื้นฐานทางเทคโนโลยีสมัยใหม่ ตั้งแต่ระบบนำทางและดาวเทียมสื่อสาร ไปจนถึงการบินและระบบไฟฟ้าบนพื้นโลก ภารกิจ SPO จึงเป็นก้าวสำคัญที่ไม่เพียงแต่ตอบสนองความอยากรู้อยากเห็นทางวิชาการเท่านั้น แต่ยังเป็นการลงทุนเพื่อความปลอดภัยและความยั่งยืนของกิจกรรมทางเทคโนโลยีของมนุษย์ในอวกาศและบนโลกด้วย
ข้อมูลอ้างอิง: Sci Tech Daily
- The Sun’s Poles Hold the Key to Its Three Greatest Mysteries
About the Author
