Europa ที่น่าสนใจ
นับเป็นเวลานานร่วม ๓๐ ปีแล้วที่มนุษย์ได้เริ่มสำรวจดาวเคราะห์ต่าง ๆ รวมทั้งดวงจันทร์ทั้งหลายของสุริยจักรวาล และก็ได้พบว่า มีดาวเพียงไม่กี่ดวงเท่านั้นที่มีสิทธิให้สิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ได้ หนึ่งในดาวที่มีจำนวนไม่มากนี้คือ ดวงจันทร์ที่ชื่อ Europa ของดาวพฤหัสบดี
เมื่อครั้งที่ Galileo ได้เห็น Eropa เป็นครั้งแรกนั้นเมื่อ ๓๕๐ ปีก่อน มันมีลักษณะเป็นจุดสว่างไสวที่ปรากฏอยู่ใกล้และโคจรรอบดาวพฤหัสบดี กาลเวลาที่ผ่านมาทำให้เรารู้เพิ่มเติมว่า บริเวณเส้นศูนย์สูตรของดวงจันทร์ดวงนี้มีอุณหภูมิ -๑๖๓ องศาเซลเซียส และที่ขั้วดาวมีอุณหภูมิ -๒๒๓ องศาเซลเซียส การมีอุณหภูมิเย็นจัดเช่นนี้ได้ทำให้เรารู้ว่า น้ำแข็งที่ปกคลุมทั่วผิวดาวนั้นแข็งยิ่งกว่าหินบนพื้นโลกเสียอีก และดาวนี้ทั้งดวงก็คือก้อนหินแข็งทั้งก้อนที่ไม่มีอะไรน่าสนใจ
แต่ในช่วงระยะ ๓ ปี ที่ผ่านมานี้ เมื่อสหรัฐอเมริกาได้ส่งยานอวกาศ Europa ไปโคจรรอบดาวพฤหัสบดี และยานได้โคจรผ่านใกล้ Europa ยานได้ถ่ายภาพพื้นผิวของ Europa ไว้มากมาย ภาพที่ได้แสดงให้เห็นริ้วรอยที่แตกระแหงไปทั่วผิวดาว และหลุมของอุกกาบาตเพียง ๓ หลุมเท่านั้นเอง ซึ่งนับว่าน้อยผิดปรกติมาก
Eugena Shoemaker ผู้พบดาวหาง Levy-Shoemaker ที่พุ่งชนดาวพฤหัสบดีเมื่อ ๕ ปีก่อนนี้ ได้เคยคำนวณพบว่า ในทุก ๆ ๑.๕ ล้านปี ดาวพฤหัสบดีน่าจะถูกดาวหางชน ๑ ครั้ง และนั่นก็หมายความว่า ผิวของดาวควรจะปรากฏเป็นแอ่งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางยาวกว่า ๑๐ กิโลเมตร ดังนั้น ถ้า Shoemaker คำนวณถูก Europa ก็ควรจะมีหลุมอุกกาบาตหรือหลุมที่กถูกดาวหางชนประมาณ ๔๕ หลุม แต่เมื่อความจริงมีว่า Europa มีหลุมเพียง ๓ หลุม นั่นก็แสดงว่าหลุมต่าง ๆ ที่ถือกำเนิดมาจากการถูกอุกกาบาตหรือดาวหางชนได้ถูกน้ำแข็งกลบทับถมไปจนหมดสิ้นแล้ว หรือเราอาจกล่าวในอีกนัยหนึ่งได้ว่า หลุมอุกกาบาตบน Europa ได้ถูกแผ่นน้ำแข็งเคลื่อนตัวทับและนั่นก็หมายความว่า ดวงจันทร์ Europa เป็นดาวที่มีชีวิต เพราะพื้นดินและพื้นหินบนดาวมีการเคลื่อนไหวนั่นเอง
แต่สมมุติฐานนี้ก็ใช่ว่าจะถูกต้อง ๑๐๐% เพราะมันอาจจะเป็นไปได้ว่า กล้องถ่ายภาพบนยานอวกาศไม่สามารถเก็บภาพของหลุมอุกกาบาตขนาดเล็กได้ ดังนั้น เราจึงมองหลุมอุกกาบาตเล็ก ๆ เหล่านั้นไม่เห็น ถึงจำนวนหลุมอุกกาบาตจะเป็นตัวตัดสินไม่ได้ว่า Europa เป็นดาวที่มีชีวิตหรือไม่มี แต่คนส่วนใหญ่ในอดีตก็เชื่อว่าการเป็นดาวขนาดเล็ก น่าจะทำให้ Europa ดับชีวิตไปตั้งนานแล้ว เพราะเมื่อเราเปรียบเทียบ Europa กับดวงจันทร์ของเรา ซึ่งเป็นหินก้อนใหญ่ ๆ ก้อนหนึ่ง เพราะเหตุว่าหินใต้ดวงจันทร์ไม่มีการเคลื่อนไหวใด ๆ ดังนั้น ดวงจันทร์จึงเป็นดาวที่ตายไปแล้ว ก็ในเมื่อ Europa และดวงจันทร์มีขนาดพอ ๆ กัน และต่างก็มีกำเนิดเกิดมาในเวลาไล่เลี่ยกัน ดังนั้น ถ้าดวงจันทร์ตายไปแล้ว Europa ก็ไม่น่าจะมีชีวิตอยู่ต่อไปด้วย
แต่นักวิทยาศาสตร์ก็เกิดรู้เพิ่มเติมอีกว่าการที่ Europa โคจรอยู่ใกล้ดาวพฤหัสบดีมากนั้น มีผลทำให้แรงโน้มถ่วงที่มากมหาศาลของดาวพฤหัสบดีบีบอัดหินใต้ดาวจนกระทั่งหินเสียรูปทรง จึงทำให้ความร้อนปริมาณมากมายเกิดขึ้นที่ใต้ดาว และความร้อนนี้ได้ไหลขึ้นผิวดาว จึงทำให้เกิดการเคลื่อนไหวของเปลือกหินที่ห่อหุ้มดาว ซึ่งสำหรับกรณีของดวงจันทร์ที่ชื่อ Io นั้น ความร้อนดังกล่าวทำให้เกิดปรากฏการณ์กภูเขาไฟระเบิด แต่ Europa โคจรอยู่ห่างจากดาวพฤหัสบดีมากกว่า Io ดังนั้น แรงบิดต่าง ๆ จึงน้อยกว่า ถึงกระนั้น ความร้อนในตัวมันก็มีมากเช่นกัน ผลการคำนวณแสดงให้เห็นว่า ความร้อนใต้ผิวดาวที่ระดับลึก ๑๐-๓๐ กิโลเมตร สามารถทำให้น้ำแข็งใต้ดาวหลอมเหลวจนมีสภาพเป็นทะเลใต้น้ำแข็งได้
ดังนั้น หลังจากที่ยาน Voyager ได้เห็นผิวดาว และนักวิทยาศาสตร์สงสัยว่า Europa มีทะเลใต้ดาวหรือไม่มี ชาวโลกก็ต้องคอยนานถึง ๒๐ ปี จึงรู้แน่ชัดเมื่อ NASA ส่งยานอวกาศชื่อ Galileo ไปโคจรรอบดาวพฤหัสบดีในเดือนธันวาคม พ.ศ. ๒๕๓๘ และยาน Galileo ได้มีโอกาสสำรวจ Europa ในระยะใกล้หลายครั้ง โดยในการโคจรผ่านใกล้ Europa แต่ละครั้ง ยาน Galileo ได้วัดความเข้มของสนามโน้มถ่วงของ Europa และได้พบว่า ดวงจันทร์ดวงนี้ไม่กลมจริงและดาวมีความหนาแน่น ๓.๐๔ กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ข้อมูลนี้ทำให้เรารู้ว่า Europa มีแกนกลางที่ทำด้วยเหล็ก และน้ำแข็งที่ห่อหุ้มดาวมีความหนาประมาณ ๑๐๐ กิโลเมตร การวัดความเข้มของสนามแม่เหล็กใต้ดาวทำให้เรารู้อีกว่า ณ บริเวณระหว่างชั้นที่เป็นน้ำแข็งและเหล็กนั้น มีหินและน้ำอยู่ด้วย ดังนั้น ถ้าใต้ Europa มีทะเลจริงปริมาณของน้ำบน Europa ก็จะมีมากกว่าน้ำในมหาสมุทรทั้งหมดของโลก
และเมื่อเราพิจารณาข้อมูลภาพของผิวดาว เราก็จะเห็นว่า ผิวดาวมีรอยแตกระแหงมากมาย และริ้วรอยเหล่านี้พาดตัดกันไปมา รอยแตกเหล่านี้คงจะเกิดเมื่อผิวน้ำแข็งถูกแรงโน้มถ่วงบีบ อัด กดดันจนแตกพัง และน้ำที่อยู่ใต้น้ำแข็งได้ซึมผ่านขึ้นมาตามรอยแตกเหล่านั้น จนเป็นเนินสูง ริ้วที่เป็นเนินสูงจึงแสดงให้เห็นว่า ใต้ดาว Europa ยังมีความร้อนอยู่ น้ำเหลวจึงไหลขึ้นมาข้างบนได้ ถึงแม้ภายใต้ดาวจะมีแหล่งความร้อนอยู่ก็ตาม แต่เราก็ยังไม่พบหลักฐานใด ๆ ว่ามีภูเขาไฟอยู่บนดาวดวงนี้เลย
นอกจากยาน Galileo จะมีกล้องถ่ายภาพแล้วยานยังบรรทุกอุปกรณ์วิทยาศาสตร์อื่น ๆ อีกมากมายเช่น spectrometer เพื่อทำหน้าที่วิเคราะห์แสงสะท้อนที่มาจากผิวดาว ซึ่งอุปกรณ์ก็ได้รายงานว่าแสงที่อุปกรณ์รับได้สะท้อนมาจากน้ำแข็งที่ผิวดาว และน้ำแข็งนั้นเป็นน้ำแข็งที่ไม่บริสุทธิ์ เพราะมีสีแดงเรื่อ ๆ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าคงเป็นสารประกอบ magnesium sulfate ที่ทำให้น้ำแข็งมีสีเช่นนั้น และถ้าดาวดวงนี้มี magnesium sulfate จริง Europa ก็จะเป็นแหล่งเกลือ magnesium sulfate ที่ใหญ่ที่สุดในสุริยจักรวาล
เพราะเหตุว่าเกลือตามปรกติจะเป็นสารประกอบที่ไม่มีสี หรือไม่นั้นก็เป็นสีขาว ดังนั้น Europa อาจจะมีสารอื่น ๆ ด้วย ซึ่งอาจจะเป็นสารประกอบของกำมะถันและเหล็กก็ได้ เพราะสารประกอบเหล่านี้สามารถทำให้วัตถุมีสีแดงเรื่อ ๆ ได้ เมื่อก่อนที่ยานอวกาศ Galileo จะมาถึงดาวพฤหัสบดี นักวิทยาศาสตร์ได้เคยคิดกันว่าทะเลใต้ดาว Europa คงจะเค็มน่าดู เพราะเหตุว่าอุกกาบาตมักจะมีเกลือ ดังนั้น เมื่อ Europa ถูกอุกกาบาต เกลือบน Europa จึงน่าจะมีมากมาย
เพราะเหตุว่าดวงจันทร์บริวารของดาวพฤหัสบดีทุกดวงตกอยู่ในอิทธิพลของสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดี อุปกรณ์ตรวจวัดสนามแม่เหล็กที่ติดตั้งอยู่บนยาน Galileo แสดงให้เห็นว่า Europa มีสนามแม่เหล็กในตัวของมันเช่นกัน และสนามแม่เหล็กนี้คงเกิดจากการที่ทะเลใต้ดาวเคลื่อนไหวนั่นเอง
เพื่อจะดูให้รู้แน่ชัดว่า Europa มีทะเลหรือไม่มี องค์การ NASA ของสหรัฐฯ ได้วางแผนจะส่งยานอวกาศชื่อ Europa Orbiter ไปสำรวจ Europa ในราวเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. ๒๕๔๖ ยานจะใช้เวลาเดินทางถึงดาวพฤหัสบดีภายในเวลา ๓ ปี จากนั้นมันก็จะพุ่งเข้าสู่วงโคจรรอบ Europa ที่ระดับสูง ๒๐๐ กิโลเมตร การวัดตำแหน่งและระยะสูงของผิว Europa จะช่วยให้เรารู้โครงสร้างภายในของมันได้ เพราะถ้าผิวดาวพุ่งสูงขึ้นและลดต่ำลง ๓๐ เมตร ในทุก ๆ ๓.๖ วัน นั่นก็แสดงว่าใต้ Europa ลงไป มีทะเลจริง ๆ เพราะเวลาน้ำในทะเลขึ้นและลงผิวน้ำแข็งที่ปกคลุมทะเลอยู่ก็จะยืดสูงขึ้นและลดต่ำลงด้วย ดังนั้น การยุบหนอพองหนอของผิวดาวจะเป็นหลักฐานหนึ่งที่แสดงว่า ทะเลใต้ดาวมีจริง
นอกจากนี้ Europa Orbiter ยังมีอุปกรณ์เรดาร์สำหรับตรวจดูความหนาของน้ำแข็งอีกด้วย เพราะเรดาร์สามารถเจาะลึกลงไปในน้ำแข็งได้ หากน้ำแข็งมีอุณหภูมิที่เหมาะสมและบริสุทธิ์ คลื่นเรดาร์ก็สามารถทะลุผ่านผิวน้ำแข็งลงไปถึงทะเลใต้ดาวได้ทันที และถ้าทะเลมีจริงขั้นต่อไปที่ NASA คาดหวังจะทำคือสำรวจพื้นที่ผิวดาวอย่างละเอียด โดยใช้หุ่นยนต์เพื่อวิเคราะห์น้ำแข็งหรือเกลือแร่ต่าง ๆ และเมื่อมีข้อมูลเพียงพอยาน Europa Orbiter ก็จะส่งหุ่นยนต์ลงไปเจาะหาทะเลใต้ดาวผ่านเปลือกน้ำแข็งที่ห่อหุ้มดาวอยู่ และถ้าเราพบสิ่งมีชีวิตในทะเลนั้น เราก็จะรู้ทันทีว่า นอกจากโลกเราแล้ว Europa ก็เป็นดาวอื่นดวงหนึ่งที่มีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่เช่นกัน
ผู้เขียน : ศ. ดร.สุทัศน์ ยกส้าน ภาคีสมาชิก ประเภทวิทยาศาสตร์กายภาพ สาขาวิชาฟิสิกส์ สำนักวิทยาศาสตร์