พบเมฆและฝนมีเทนบน “ไททัน” ดวงจันทร์บริวารของดาวเสาร์ นักวิทยาศาสตร์ชี้ มีวัฏจักรคล้ายโลก!

ทีมนักวิทยาศาสตร์จากองค์การอวกาศยุโรป (European Space Agency – ESA) เผยผลการศึกษาล่าสุดที่พบหลักฐานการเกิดเมฆและฝนมีเทนบนดวงจันทร์ไททัน (Titan) ของดาวเสาร์ ซึ่งเป็นครั้งแรกที่ตรวจพบในซีกเหนือ ชี้ให้เห็นถึงความคล้ายคลึงของสภาพอากาศกับโลกของเรา

การค้นพบครั้งนี้เป็นผลมาจากการผนวกข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (James Webb Space Telescope – JWST) ของ NASA/ESA/CSA ร่วมกับกล้องโทรทรรศน์เคก 2 (Keck II telescope) ที่ใช้สังเกตการณ์ชั้นบรรยากาศอันหนาทึบและมีหมอกควันสีเหลืองอมส้มของไททัน

นายคอเนอร์ นิกสัน (Conor Nixon) นักวิทยาศาสตร์จากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ด (Goddard Space Flight Center) ของ NASA อธิบายว่า ไททันเป็นเพียงสถานที่เดียวในระบบสุริยะของเราที่มีสภาพอากาศคล้ายโลก นั่นคือมีทั้งเมฆและฝนตกลงสู่พื้นผิว แต่สิ่งที่แตกต่างคือ แทนที่จะเป็นวัฏจักรน้ำเหมือนโลก ไททันกลับมีวัฏจักรของ มีเทน (CH₄) โดยมีเทนจะระเหยจากพื้นผิว ลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ ควบแน่นเป็นเมฆ และตกลงมาเป็นฝนที่เย็นจัดและเหนียวเหนอะหนะบนพื้นผิวที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็งแข็งดุจหิน

ทีมวิจัยได้สังเกตการณ์ไททันในเดือนพฤศจิกายน 2022 และกรกฎาคม 2023 โดยไม่เพียงแต่พบเมฆในละติจูดกลางและสูงของซีกเหนือเท่านั้น ซึ่งเป็นช่วงฤดูร้อนของไททัน แต่ยังพบว่าเมฆเหล่านี้ดูเหมือนจะลอยขึ้นสู่ระดับความสูงที่สูงขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งเป็นหลักฐานแรกของการพาความร้อนของเมฆในบริเวณนี้

นายโทมัส คอร์เนต์ (Thomas Cornet) จาก ESA ผู้ร่วมเขียนงานวิจัยกล่าวเพิ่มเติมว่า การสังเกตการณ์ของเวบบ์เกิดขึ้นในช่วงสิ้นสุดฤดูร้อนทางเหนือของไททัน ซึ่งเป็นช่วงที่เราไม่เคยได้ศึกษาด้วยภารกิจแคสสินี-ฮอยเกนส์ (Cassini-Huygens mission) มาก่อน ข้อมูลจากเวบบ์และกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินได้ให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ เกี่ยวกับชั้นบรรยากาศของไททัน และหวังว่าในอนาคตจะมีภารกิจของ ESA เพื่อสำรวจระบบดาวเสาร์ได้อย่างใกล้ชิดยิ่งขึ้น

เจาะลึกเคมีสุดซับซ้อน กุญแจสำคัญสู่การกำเนิดสิ่งมีชีวิต?

ไททันยังเป็นที่สนใจอย่างมากในทางชีววิทยาอวกาศ เนื่องจากมี เคมีอินทรีย์ ที่ซับซ้อน แม้จะมีอุณหภูมิที่หนาวจัดถึงประมาณ -180 องศาเซลเซียส การศึกษาโมเลกุลอินทรีย์บนไททันอาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจกระบวนการที่นำไปสู่ต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกได้

หัวใจสำคัญของปฏิกิริยาเคมีบนไททันคือมีเทน เมื่อมีเทนในชั้นบรรยากาศถูกแยกออกจากกันด้วยแสงอาทิตย์หรืออิเล็กตรอนพลังงานสูงจากสนามแม่เหล็กของดาวเสาร์ มันจะรวมตัวกับโมเลกุลอื่นเพื่อสร้างสารประกอบที่ซับซ้อนขึ้น เช่น อีเทน (C₂H₆)

ภาพเมฆมีเทนบนดวงจันทร์ไททัน (Titan) ที่ปรากฏขึ้นในระดับความสูงต่าง ๆ ในซีกโลกเหนือของดวงจันทร์ไททันนี้ ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (James Webb Space Telescope) ขององค์การนาซา (NASA) องค์การอวกาศยุโรป (ESA) และองค์การอวกาศแคนาดา (CSA) เมื่อวันที่ 11 กรกฎาคม 2566

ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเวบบ์ได้เผยให้เห็น เมทิลแรดิคัล (CH₃) ซึ่งเป็นโมเลกุลสำคัญที่ขาดหายไปในการทำความเข้าใจกระบวนการทางเคมีนี้ การตรวจพบโมเลกุลนี้หมายความว่านักวิทยาศาสตร์สามารถเห็นปฏิกิริยาเคมีที่กำลังเกิดขึ้นบนไททันได้เป็นครั้งแรก ไม่ใช่เพียงแค่สารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์สุดท้าย

นางสเตฟานี ไมแลม (Stefanie Milam) จากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ด เปรียบเทียบการค้นพบนี้ว่า เป็นครั้งแรกที่เราสามารถเห็นเค้กเคมีในขณะที่มันกำลังขึ้นฟูในเตาอบ แทนที่จะเป็นเพียงส่วนผสมเริ่มต้นอย่างแป้งและน้ำตาล แล้วก็เห็นแค่เค้กที่อบเสร็จแล้ว

อย่างไรก็ตาม เคมีไฮโดรคาร์บอนนี้มีนัยยะระยะยาวต่ออนาคตของไททัน เมื่อมีเทนถูกแยกออกจากกันในชั้นบรรยากาศส่วนบน บางส่วนจะรวมตัวกันใหม่เพื่อสร้างโมเลกุลอื่นที่ตกสู่พื้นผิว ขณะที่ไฮโดรเจนบางส่วนจะหลุดออกสู่ห้วงอวกาศ ผลลัพธ์คือมีเทนจะค่อยๆ หมดไปตามกาลเวลา หากไม่มีแหล่งเติมเต็ม เหมือนกับที่เคยเกิดขึ้นกับดาวอังคารที่โมเลกุลน้ำถูกแยกออกจากกันและไฮโดรเจนก็หายไป จนกลายเป็นดาวเคราะห์ที่แห้งแล้งในปัจจุบัน

ผลการวิจัยนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการสังเกตการณ์ Guaranteed Time Observations ของ ไฮดี้ แฮมเมิล (Heidi Hammel) เพื่อศึกษาโครงสร้างของระบบสุริยะ และได้ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Astronomy

เครดิตภาพและข้อมูล: NASA, ESA, CSA, STScI, Keck Observatory

• Titan forecast: partly cloudy with a chance of methane showers