เพจ NARIT สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ โพสต์ผ่านเฟซบุ๊กระบุ ดาวเนปจูนกำลังเย็นลง แม้จะย่างเข้าสู่ฤดูร้อน
ทีมนักดาราศาสตร์ที่นำโดย Michael Roman จาก University of Leicester ได้ตีพิมพ์ผลงานวิจัยลงในวารสาร Planetary Science Journal ในช่วงอาทิตย์ที่ผ่านมา (11 เมษายน 2565) จากการติดตามภาพของดาวเนปจูนในช่วงคลื่นอินฟราเรดตลอดกว่า 20 ปีที่ผ่านมา ดาวเนปจูนกำลังมีอุณหภูมิที่ลดลง แม้ว่าในซีกใต้ของดาวจะกำลังเข้าสู่ฤดูร้อน บ่งชี้ให้เห็นถึงปริศนาบางอย่างเกี่ยวกับดาวเคราะห์สีน้ำเงินดวงนี้ที่เรายังไม่เข้าใจเท่าใดนัก
ดาวเนปจูนเป็นดาวเคราะห์ในระบบสุริยะที่อยู่ห่างไกลออกไปมากที่สุดเท่าที่เรารู้จัก ดาวเนปจูนและดาวยูเรนัสนับเป็นดาวเคราะห์สองดวงในระบบสุริยะที่ได้ชื่อว่า “ยักษ์น้ำแข็ง” เนื่องจากเป็นดาวยักษ์แก๊สที่มีอุณหภูมิเย็นเป็นอย่างมากเสียจน น้ำ มีเทน หรือแอมโมเนียในชั้นบรรยากาศบางส่วนอาจจะควบแน่นจนกลายเป็นผลึกน้ำแข็งในชั้นบรรยากาศ ดาวเนปจูนมีวงโคจรห่างจากดวงอาทิตย์ไกลกว่าโลกถึง 30 เท่า ซึ่งทำให้ดาวเนปจูนได้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์เพียงแค่หนึ่งในเก้าร้อยส่วนเมื่อเทียบกับโลกของเรา
ดาวเนปจูนนั้นมีระบบลมฟ้าอากาศที่สามารถสังเกตเห็นได้จากยานสำรวจอวกาศ เช่น Voyager 2 ที่สามารถสังเกตเห็น “จุดมืด” (dark spot) คล้ายกับจุดแดงของดาวพฤหัสบดี ลมพายุบนดาวเนปจูนนั้นเป็นลมที่เร็วที่สุดเท่าที่เคยมีการวัดได้ในระบบสุริยะ โดยมีความเร็วได้ถึงกว่า 2,100 กม./ชม. ดาวเนปจูนมีแกนเอียง 28° จึงมีฤดูกาล เช่นเดียวกับโลกของเรา อย่างไรก็ตาม ด้วยระยะห่างอันไกลของมันทำให้หนึ่งปีของดาวเนปจูนนั้นกินเวลากว่า 165 ปีบนโลกของเรา หรือหากเราจะแบ่งฤดูกาลบนดาวเนปจูนออกเป็นสี่ฤดูเช่นในเขตอบอุ่นบนโลกของเรา เราจะพบว่าฤดูใบไม้ผลิบนดาวเนปจูนนั้นอาจจะกินเวลากว่า 40 ปีเลยทีเดียว
ด้วยระยะเวลาของฤดูกาลที่ยาวนานนั้น ทำให้การศึกษาการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศบนดาวยักษ์น้ำแข็งนี้ทำได้ยาก การเปลี่ยนแปลงของวัฏจักรดวงอาทิตย์ที่กินเวลาเพียงแค่ 11 ปีนั้นอาจจะเป็นการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นมากกว่าแกนเอียงไปรอบๆ วงโคจร นอกไปจากนี้ มนุษย์เราเพิ่งจะเริ่มทำการ “วัดอุณหภูมิ” หรือสังเกตการณ์ดาวเนปจูนในช่วงคลื่นอินฟราเรดเพียงแค่ไม่ถึงสองทศวรรษที่ผ่านมานี่เอง
จากการรวบรวมข้อมูลภาพถ่ายทางอินฟราเรดของดาวเนปจูนตั้งแต่ปี 2003 ที่บันทึกเอาไว้โดยกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรด เช่น Very Large Telescope, Gemini South, Subaru Telescope, Keck Telescope, Gemini North telescope, และ Spitzer Space Telescope ทีมนักวิจัยจึงได้ค้นพบว่า แท้จริงแล้วอุณหภูมิเฉลี่ยในบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ของดาวเนปจูนนั้นกำลังลดลง โดยมีอุณหภูมิเฉลี่ยลดลงกว่า 8 องศาในช่วงปี 2003-2018 ที่ทำการศึกษา
ผลของการค้นพบนี้เป็นผลที่น่าประหลาดใจเป็นอย่างมาก เนื่องจากในช่วงที่ทำการศึกษานี้ดาวเนปจูนนั้นกำลังเข้าสู่ช่วงฤดูร้อนในซีกใต้ ที่กำลังหันมาหาโลก ทำให้เราคาดการณ์ว่าอุณหภูมิควรจะเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ อัตราการเพิ่มของอุณหภูมิก็นับว่าเป็นการเพิ่มขึ้นที่ค่อนข้างรวดเร็ว โดยเฉพาะเมื่อเทียบกันว่าระยะเวลากว่า 20 ปีที่ทำการศึกษานั้น เทียบได้เป็นเพียงเสี้ยวเดียวของฤดูกาลทั้งหมดของดาวเนปจูน
นอกจากปริศนาของอุณหภูมิที่ลดลงในช่วงฤดูร้อนแล้ว ข้อมูลกลับพบว่าในช่วงปี 2018-2020 ในส่วนขั้วใต้ของดาวเนปจูนนั้นกลับมี “จุดร้อน” ที่อุณหภูมิเพิ่มขึ้นมาถึง 11 องศาภายในระยะเวลาอันสั้น การเพิ่มอุณหภูมิของจุดร้อนบริเวณขั้วของดาวเนปจูนนั้นเป็นปรากฏการณ์ที่ยังไม่เคยมีใครสังเกตเห็นมาก่อน
การค้นพบทั้งสองนี้บ่งชี้ให้เราเห็นว่ายังมีอะไรที่เราไม่ทราบอีกมาก เกี่ยวกับทั้งตัวดาวเนปจูนเอง และเรื่องของลมฟ้าอากาศที่เกิดขึ้นบนดาวเคราะห์ ปัจจุบันนี้เรายังสามารถยืนยันได้ว่าเพราะเหตุใดดาวเนปจูนจึงมีอุณหภูมิที่ลดลงอย่างต่อเนื่อง การลดลงของอุณหภูมินี้จะลดลงต่อไปหรือไม่? แล้วเพราะเหตุใดจึงมีจุดที่ร้อนเกิดขึ้นในบริเวณขั้วของดาว
ทฤษฎีหนึ่งที่เป็นไปได้ก็คือ การเปลี่ยนแปลงของเคมีในชั้นบรรยากาศ ปริมาณแสงอาทิตย์ที่ตกเพิ่มขึ้นในฤดูร้อนของดาวเนปจูน อาจจะถูกดูดกลืนไปโดยมีเทนในชั้นบรรยากาศ แต่ในขณะเดียวกันก็เปลี่ยนมีเทนที่เป็นตัวดูดกลืนความร้อนได้ดี ให้กลายไปเป็นสารประกอบอื่น เช่น อีเธน ที่กลับกลายเป็นตัวที่แผ่รังสีความร้อนได้ดี จึงเกิดการลดลงของอุณหภูมิในที่สุด ซึ่งทฤษฎีนี้ รวมทั้งทฤษฎีอื่นๆ ที่จะมาอธิบายปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นบนดาวเนปจูน จะเป็นสิ่งที่เราจะต้องศึกษากันต่อไป
สิ่งหนึ่งที่อาจจะมาช่วยให้เราไขปริศนาเหล่านี้ได้ ก็คือกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ (JWST) ที่เพิ่งถูกส่งขึ้นไป JWST นั้นจะสามารถทำการศึกษาดาวเนปจูนในช่วงคลื่นอินฟราเรดได้ การที่ JWST เป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศจะช่วยลดสัญญาณรบกวนที่อาจจะเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศของโลกของเรา นอกไปจากนี้ขนาดที่ใหญ่ของมันจะช่วยให้เราสามารถสังเกตเห็นรายละเอียด และอาจจะสามารถสร้าง “แผนที่” แสดงความแตกต่างของอุณหภูมิบนดาวเนปจูนได้อีกด้วย
นอกจากนี้ ในการจะทำความเข้าใจเกี่ยวกับระบบสภาพอากาศของดาวเนปจูนให้สมบูรณ์ เราอาจจะจำเป็นต้องมีภาพที่สมบูรณ์ของดาวเสียก่อน ปัจจุบันนี้เราสามารถสังเกตเห็นได้แต่เพียงขั้วใต้ของดาวเนปจูน และเราไม่ได้สังเกตเห็นขั้วเหนือของดาวมา ตั้งแต่ยาน Voyager 2 ไปเยือนในปี 1989 แล้ว หากในอนาคตอันใกล้เราได้มีโครงการส่งยานสำรวจอวกาศไปเยือนระบบสุริยะชั้นนอกอีก เราอาจจะได้ภาพที่สมบูรณ์แบบยิ่งขึ้นเกี่ยวกับดาวเคราะห์อันห่างไกลนี้
เรียบเรียง : ดร. มติพล ตั้งมติธรรม - นักวิชาการดาราศาสตร์ สดร.
อ้างอิง/อ่านเพิ่มเติม:
[1] https://iopscience.iop.org/article/10.3847/PSJ/ac5aa4
[2] https://le.ac.uk/news/2022/april/neptune-temperature
[3] https://www.sciencefriday.com/segments/neptune-unusual-spring