SunflowerCosmos.org > Cosmology > Astronomy

พิภพน้ำแข็ง

ระบบสุริยะบ้านของเรานั้น มีขนาดกว้างใหญ่มาก ณ วันนี้ยังสำรวจได้ไม่หมด
เรารู้ว่านอกจาก ดาวเคราะห์ ต่างๆที่คุ้นเคย บริเวณที่ไกลออกไปยังมีอาณาเขต
แห่งความพิศวง รอการสำรวจอีกมาก ท่ามกลางบรรยากาศที่อาจจะเงียบเหงา
มืดสนิท ความเย็นสุดขั้ว แสงจาก ดวงอาทิตย์ สาดส่องไปเกือบไม่ถึง
ทั้งหมดเป็นเช่นที่เราคิดหรือไม่ นับว่าเป็นบริเวณที่ลึกลับ รอคอยการสำรวจอยู่

การสำรวจอวกาศ เราระบบสุริยะแบ่งออก เป็นส่วนๆ คือ
ส่วนในสุด เป็น ดาวเคราะห์หิน (Rocky planets)
ถัดไปคือบริเวณ ดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ (Gas giant planets)

และส่วนนอกสุด คือ Kuiper Belt บริเวณก้อนน้ำแข็งแคระ (Ice dwarfs)
ทางการสำรวจอวกาศ เรียกส่วนนี้ว่า Third zone

และถัดออกไปอีก เรียกว่า The Oort Cloud มีขนาดความกว้างใหญ่
ไพศาลมากมหาศาล ถือว่าเป็นเสมือนขอบรอยต่อ ของระบบสุริยะ
อาจเรียกว่าเป็นเขตชายแดน ที่เชื่อมต่อกับสุริยะอื่นๆก็ได้

จะเห็นได้ว่า ระบบสุริยะเล็กนิดเดียวบริเวณจุดกลาง ท่ามกลาง The Oort Cloud

ขอบเขตและกลไกที่เชื่อมโยงกันของ
วัตถุขนาดเล็กในระบบสุริยะ

เนื่องจากเป็นบริเวณที่กว้าง การกำหนดขอบเขตมีการเปลี่ยนแปลง
จากเดิมด้วยหลาย เงื่อนไขและข้อมูลแบบแผนการสำรวจวัตถุใหม่ที่ค้นพบ
อนุมานว่า ขอบเขต Asteroid belt อยู่ระหว่าง 2 - 3 A.U.จากดวงอาทิตย์
ขอบเขต Kuiper betl อยู่ระหว่าง 30 - 50 A.U.จากดวงอาทิตย์
ส่วน Oort Cloud นับออกไป 50,000 - 100,000 A.U. จาก ดวงอาทิตย์

อาจจะมีข้อสงสัย ว่าทำไมต้องอนุมานขอบเขตไว้กว้างมาก ทั้งนี้เพราะว่า
วัตถุต่างๆ มีวงโคจร กว้างบ้างแคบบ้าง ซ้อนทับยุ่งเหยิง วุ่นวาย
และการจัดกลุ่มวัตถุก็เป็นปัญหาทุกวัน จากการค้นพบใหม่ตลอดเวลา

อนาคตปี 2015 โครงการของ NASA ที่ส่งยานไปสำรวจ ดาว Pluto
จะบรรลุเป้าหมาย ซึ่งจะทำการ ศึกษาบริเวณ Kuiper Belt ด้วย คงจะ
นำคำตอบในเรื่องต่างๆ ที่ยังสงสัยกลับมาเฉลย รวมถึงขอบเขตที่ถูกต้อง

เห็นได้ว่า Asteroid belt , Kuiper Belt, Oort Cloud มีกลไกเชื่อมโยงกัน
ลักษณะที่มีวัตถุโคจรเข้ามาสู่จุดศูนย์ ของดวงอาทิตย์และใกล้โลกได้
กล่าวคือ ดาวหางจาก Oort Cloud บางดวงมีพลังอำนาจสามารถพุ่งเข้า
สู่ระบบสุริยะได้ Ice dwarfs บริเวณ Kuiper Belt บางดวงได้รับอิทธิพลจาก
ดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ มีแรงส่งเข้ามาได้เช่นกัน

ส่วนดาวเคราะห์น้อย ที่โคจรอยู่ บริเวณ Asteroid belt ที่หมดสภาพพลังงาน
ของตัวเอง ก็จะได้รับอิทธิพลจาก ดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ มีแรงส่งเข้ามาได้
โดยมีดวงอาทิตย์ส่งเสริมแรงดึงดูด อย่างเป็นระบบ

ในทางวิทยาศาสตร์ กำหนดรูปแบบกลไกความเคลื่อนไหวจากขอบเขต
ระบบสุริยะไว้เป็นภาพรวมดังนี้

35 -100 A.U. บริเวณแถบ Kuiper belt มีกลไกการเคลื่อนไหว
ของดาวเคราะห์ วัตถุต่างๆด้วยวงโคจรที่ซับซ้อนด้วยแรงดึงดูด

100 -2000 A.U. ไม่มีแรงดึงดูดของดาวเคราะห์และดวงดาว หรือไม่มี
แรงต่อต้านต่างๆ

2,000-15,000 A.U. บริเวณ The inner Oort cloud มีพลังงานแรงดึงดูด
แบบน้ำขึ้น-น้ำลง มาจากส่วนนอกของกาแล็คซี่

15,000-100,000 A.U. บริเวณ Oort cloud มีกลไกการเคลื่อนไหวด้วย
พลังจากดวงดาว ในกาแล็คซี่ ที่ซับซ้อนด้วยแรงดึงดูดมากมาย

วัตถุขนาดเล็กทั้งระบบสุริยะ เชื่อมโยงกันได้อย่างเป็นระบบ

หิน และดาวเคราะห์น้อย ที่โคจรล่องลอย ในบริเวณ Asteroid belt
ส่วนใหญ่มีอายุกำเนิดมาแล้วมากกว่า 30 ล้านปี บางวัตถุมาจากบริเวณ Oort cloud

ดาวเคราะห์หรือ อุกกาบาตบางดวง อาจพุ่งเข้าปะทะโลกได้ หากมีวงโคจรใกล้โลก
เราเรียกว่าวัถตุประเภทนี้ว่า NEOS (Near Earth Objcets)

การชนกันของ ดาวเคราะห์น้อย เป็นเหตุทำให้มีชิ้นเศษเพิ่มมากขึ้น ชิ้นเศษเหล่านี้ ได้รับแรงดึงดูด
และแรงดุ้นดาวเคราะห์ต่างๆ้ จึงมีวงโคจรที่ไม่เสถียร อาจพุ่งชนโลกได้ตลอดเวลา

เส้นทาง สู่ Ice worlds ด่านแรกสำรวจวงแหวน Asteroid belt

ก่อนสู่เป้าหมายสำรวจ Ice worlds จากโลกผ่าน ดาวอังคาร ถัดจากดาวเคราะห์
ดวงนี้ ก็จะพบวงโคจรของ Asteroid belt (วงแหวนดาวเคราะห์น้อย)
นับว่าเป็นแหล่งชุมนุมหนาแน่น ไม่น้อยกว่า 1,000,0000 ดวง

ส่วนมากมีลักษณะเป็นหินหรือฝุ่นหิน สะสมพอกหนา จากการชนปะทะ
ซึ่งกันและกัน ดาวเคราะห์น้อยสังเกตเห็นว่ารูปทรง มักคล้าย หัวมันฝรั่ง
มีวงโคจรที่ไม่เสถียร บางดวงหมุนเคว้งแบบไม่รู้หัวรู้หาง บางดวงหมุนช้ามาก

เพราะในแกนปราศจากพลังงาน แต่หมุนได้เพราะได้รับพลังงานดาวพฤหัส
ที่ส่งมาถึงเป็นส่วนใหญ่ ถึงบริเวณนี้จะเต็มไปด้วย ดาวเคราะห์น้อยหิน
จำนวนมากก็จริง แต่ก็มีบางส่วนที่เป็น Ice dwarfs โคจรปนอยู่ด้วย
จากที่ดาวหาง นำเข้ามาจากขอบสุริยะ เหลือทิ้งเศษซากเอาไว้

เส้นทางการโคจร กลุ่มดาวเคราะห์น้อยต่างๆ ในแถบ Main Asteroid belt

ดาวเคราะห์น้อย จะมีขนาดใหญ่ไม่เกิน 1,000 กิโลเมตร

Main asteroid belt ยังไม่ไกลแต่ก็หนาวเย็น

เราจะแวะสำรวจสภาพดาวเคราะห์น้อย บางดวงอย่างใกล้ชิด แต่จะลงไป
ไม่ได้เพราะมีความ อันตรายจาก แรงโน้มถ่วงที่มีน้อย ด้วยส่วนใหญ่
ดาวเคราะห์น้อย มักไม่มีพลังงาน (ไม่มีแกนใน เหมือนดาวเคราะห์)

การหมุนรอบตัวเองจึงขาดความเสถียร หากมีวัตถุใดเข้าไปกระทบพื้นผิว
อาจทำให้เกิดปฏิกิริยาช่วยให้ กระตุ้นกลไกการเคลื่อนไหวให้รุนแรงขึ้น
เช่น การนำยานสำรวจที่มีแรงขับดัน ขึ้น-ลงจอด พลังงานขับดันนั้นจะสร้าง
ปัญหาต่อดาวเคราะห์น้อยได้ อาจทำให้เกิดการโคจรที่เบี่ยงเบนออกไป
มีผลถึงการชนปะทะ โลก ดวงจันทร์ หรือดาวอังคาร ได้ในระยะต่อไป

เข้าสู่การสำรวจศึกษา ดาวเคราะห์น้อย ที่น่าสนใจและมีขนาดใหญ่

Asteroid 951 Gaspra
ลักษณะเป็นหินแข็ง ขนาด 18.2×10.5×8.9 km.พื้นผิวมีสีสันที่แปลกหลายสี
หมุนรอบดวงอาทิตย์ 1,200 วัน (แบบมุมเอียงบ่ายหน้าสู่ดวงอาทิตย์ )
หมุนรอบตัวเองเพียง 7.04 ชั่วโมง มีอุณหภูมิ 8 °C โคจรในตำแหน่งใกล้ขอบ
ด้านในของ Main asteroid belt ระหว่างดาวอังคารและดาวพฤหัส

243 Ida
ในกลุ่มของ Koronis family ขนาด 53.6×24.0×15.2 km ใช้เวลา 1,767 วัน
โคจรรอบดวงอาทิตย์ ด้วยความเร็ว 17 กิโลเมตร/วินาที หมุนรอบตัวเอง
เพียง 4.37 ชั่วโมง มีอุณหภูมิ -45 °C แล้วยังเป็นดาวเคราะห์น้อยแบบ
Binary asteroid (มี 2 ดวงคู่ที่วงโคจรคล้ายตุ้มถ่วงคู่กันไป /ลูกศรชี้ดวงเล็กๆ
ด้านขวาในภาพบนซึงเป็นดวงจันทร์)

ดวงเล็กมีขนาด 1.4 กิโลเมตรเรียกว่า Dactyl (moon) เกิดด้วยเศษซาก
ที่แตกจาก 243 Ida มานานกว่าล้านปี

433 Eros
ขนาด 13×13×33 km ใช้เวลา 643 วัน โคจรรอบดวงอาทิตย์ ด้วยความเร็ว
24.36 กิโลเมตร/วินาที หมุนรอบตัวเองเพียง 5.16 ชั่วโมง มีอุณหภูมิใน
เวลากลางวัน 100 °C และกลางคืน -150 °C จะสังเกตเห็นแอ่งหลุม
ขนาด 0.5 กิโลเมตร ด้านเหนือเป็นร่องรอยจากการชนปะทะ

253 Mathilde
ขนาด 66×48×46 km ใช้เวลา 1,572 วัน โคจรรอบดวงอาทิตย์ ด้วยความ
เร็ว 17.98 กิโลเมตร/วินาที หมุนรอบตัวเองเพียง 17 วันในลักษณะ
หมุนติ้ว 360 องศา มีอุณหภูมิ -150 °C พื้นผิวมีแอ่งหลุมจากการชนปะทะ
ขนาด 20 กิโลเมตรเด่นชัด

ขณะนี้ ระยะทางการสำรวจของเรา ยังไม่ได้ไปไกลจากโลกมากแต่สภาพ
อุณหภูมิบนดาวเคราะห์น้อยก็ เริ่มติดลบแล้ว แต่ละดวงไม่มีอากาศหายใจเลย
พื้นผิวบางดวงเราอาจพบน้ำ ซึ่งเกิดจากเศษซาก น้ำแข็งของดาวหาง
ที่พุ่งผ่านไปตกลงมา เก็บสะสมไว้ตามแอ่งหลุมนั้นเอง

ภาพถ่าย ดาวเคราะห์น้อย แบบต่อเนื่องจะเห็นว่า หมุนรอบตัวเองแบบไม่มีทิศทางที่แน่นอน

จำนวนที่เราค้นพบ ดาวเคราะห์น้อยใหมๆ่ เดือนละ 5,000 วัตถุในขณะนี้
ข้อมูลเมื่อ 3 มีนาคม 2007 บันทึกไว้แล้ว 368,650 รายการ
โดย 152,554 วัตถุ เรารู้จักถึงวงโคจร ได้จัดเก็บข้อมูลชื่อ อย่างเป็นทางการ
และจำนวน 13,722 วัตถุที่ถูกตั้งชื่อไว้แล้ว รายละเอียด อื่นๆต้องใช้เวลาติดตาม
และบันทึกข้อมูลต่อไปอีกนาน

ดาวเคราะห์น้อยในระบบสุริยะ ที่มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 1 กิโลเมตร มีจำนวน
ประมาณ 1.1-1.9 ล้านวัตถุ ขนาดใหญ่ที่สุดคือ Ceres ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง
975-909 กิโลเมตร โคจรอยู่ชั้นในของระบบสุริยะ ส่วน Pallas และ Vesta
ทั้งสอง ดวงมีขนาดประมาณ 500 กิโลเมตร

การตรวจสอบดาวเคราะห์น้อย มีหลักเกณฑ์คือ ลักษณะของสี (Colour)
ค่าการสะท้อนของแสง (Albedo) และการแยกเงาสีของวัตถุ (Spectral shape)
โดยนำข้อมูลดังกล่าวมาร่วมหาองค์ประกอบเป็นค่าวัตถุดิบของพื้นผิว

แวะทางผ่านดินแดน Kuiper betl ก่อน

ก่อนจะสำรวจ Kuiper betl จำต้องแวะสำรวจวงแหวน ดาวเสาร์ ก่อนเพราะ
เรามีข้อสงสัยมานานแล้วว่า วงแหวนก้อนน้ำแข็งของดาวเสาร์ จำนวนมาก
เกิดจากดาวเสาร์เอง หรือกำเนิดมาจาก Kuiper betl การสืบค้นยังไม่ยุติ

ความเห็นใหม่ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเมื่อ 100 ล้านปีที่แล้ว ดาวหาง ขนาดใหญ่
พุ่งเข้ามาจาก Kuiper betl ชนปะทะกับดวงจันทร์ ของดาวเสาร์แตกละเอียด
การตรวจสอบด้วยยานสำรวจระยะใกล้ เชื่อได้ว่า น้ำแข็งไม่ได้เกิดพร้อมๆ
กับระบบสุริยะที่มีอายุ 4-5 พันล้านปีแน่

   D - Ring 8,500 กม. C - Ring 17,500 กม. B - Ring 22,500 กม.
   Cassini Division Ring 4,700 กม.(ช่องว่างระหว่าง A และ ฺB)
   A - Ring 14,600 กม. F - Ring 30 - 500 กม.
   G - Ring 8,000 กม. E – Ring 300,000 กม.(G และ E อยู่ถัดออกมาจาก F)

วงแหวนส่วนใหญ่มีความหนาเพียงระดับ 10 ม. ถึง 1 กม.
ยกเว้น G และ E จะมีความหนา หนาตั้งแต่ 100-30,000 กม

วงโคจรแต่ละวงแหวน เป็นอิสระซึ่งกันและกัน จึงมีความถี่ต่อการเกิดการชนกัน

เราเชื่อว่าในอดีตดาวเสาร์ มีวงแหวนขนาดที่ดำสกปรก ด้วยอนุภาคฝุ่นอวกาศ
(Meteoric dust) ที่สะสมมานาน จากการพบฟองอากาศฝังตัวในก้อนน้ำแข็ง
และก้อนหิน (Churning mass of ice and rock) จำนวนมากบริเวณวงแหวน

แต่หากเรามองในขณะนี้กลับพบว่า วงแหวนปัจจุบันมีความใสสว่าง เพราะมีวงจร
การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นใหม่ แบบหมุนเวียน (Continually being recycled)
การขยายขนาดวงแหวนออก ทำให้วงแหวนที่ดำสกปรก จืดจางลงจากเดิมได้

ปัจจัยสำคัญ ทั้งหมดด้วยอิทธิพล พลังงานแสงของดาว (Stellar)
ขนาดเล็ก (30 หลาจนถึงขนาด 6 ไมล์) จำนวน 13 ดวง บริเวณ F ring
(วงแหวน F ส่วนนอกของดาวเสาร์) ส่งพลังงานผ่านเข้ามาที่ขอบวงแหวน

นับจากนี้ อาจประมาณอีกหลายพันปี หากพลังงานแสงของ Stella หมดลง
วงแหวนของดาวเสาร์อาจจะไม่มีสภาพ แบบที่เราคาดคิดเกิดขึ้นและจะไม่
เหมือนเช่นที่เราเห็นในวันนี้