20 ปีของฤดูใบไม้ผลิซีกเหนือยูเรนัส
ยูเรนัส ดาวเคราะห์น้ำแข็งยักษ์ซึ่งเดินทางรอบดวงอาทิตย์แบบตะแคงข้างไป เป็นพิภพที่แปลกประหลาดและน่าพิศวง ขณะนี้ ด้วยการศึกษาที่กินเวลาสองศตวรรษ นักวิจัยที่ใช้กล้องฮับเบิลได้พบแง่มุมใหม่สู่องค์ประกอบและพลวัตในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์นี้ ซึ่งเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อด้วยความละเอียดที่คมชัด, ความสามารถในการแยกสเปคตรัมและความยาวนานของปฏิบัติการฮับเบิลเท่านั้น
ผลสรุปของทีมจะช่วยนักดาราศาสตร์ให้เข้าใจว่าชั้นบรรยากาศยูเรนัสทำงานและตอบสนองต่อแสงอาทิตย์ที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างไร การสำรวจระยะยาวเหล่านี้ได้ให้ข้อมูลอันทรงคุณค่าต่อความเข้าใจพลวัตในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์น้ำแข็งยักษ์ที่ห่างไกลดวงนี้ ซึ่งยังสามารถทำหน้าที่เป็นหน้าต่างสู่การศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบที่มีขนาดและองค์ประกอบใกล้เคียงกัน
เมื่อวอยยาจเจอร์ 2(voyager 2) บินผ่านยูเรนัสในปี 1986 มันได้ให้ภาพดาวเคราะห์ที่ตะแคงดวงนี้ในระยะใกล้ สิ่งที่ยานได้เห็นดูคล้ายเป็นลูกบิลเลียดสีฟ้าเขียวโล้นๆ แต่เมื่อเปรียบเทียบแล้ว ฮับเบิลซึ่งตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงฤดูกาลอย่างยาวนานเป็นเวลา 20 ปีตั้งแต่ 2002 ถึง 2022
ตลอดช่วงเวลาดังกล่าว ทีมที่นำโดย Erich Karkoschka จากมหาวิทยาลัยอริโซนา และ Larry Sromovsky และ Pat Fry จากมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน ได้ใช้อุปกรณ์เดิมบนฮับเบิล คือ STIS(Space Telescope Imaging Spectrograph) เพื่อสร้างภาพของโครงสร้างชั้นบรรยากาศยูเรนัสอย่างเที่ยงตรงชั้นบรรยากาศยูเรนัสเป็นไฮโดรเจนและฮีเลียมเกือบทั้งหมด โดยมีมีเธนเล็กน้อย และมีร่องรอยของน้ำและอัมโมเนียอีกน้อยนิด มีเธนทำให้ยูเรนัสมีสีเขียวฟ้า โดยดูดกลืนแสงอาทิตย์ในช่วงความยาวคลื่นสีแดงไว้
การสำรวจยูเรนัส ในช่วงเวลา 20 ปีโดยกล้องฮับเบิล ภาพปก image credit: sou.com
ทีมฮับเบิลสำรวจยูเรนัส 4 ครั้งในช่วงเวลา 20 ปีคือในปี 2002, 2012, 2015 และ 2022 พวกเขาพบว่ามันไม่เหมือนกับสภาวะบนดาวพฤหัสฯ และดาวเสาร์ มีเธนไม่ได้กระจายไปทั่วยูเรนัสอย่างสม่ำเสมอ แต่มันกลับขาดแคลนอย่างรุนแรงที่บริเวณขั้วดาวเคราะห์
การขาดแคลนนี้ค่อนข้างคงที่ตลอดสองทศวรรษ อย่างไรก็ตาม โครงสร้างของแอโรซอล(aerosol) และหมอก(haze) เปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงมาก โดยสว่างขึ้นพอสมควรในพื้นที่ขั้วเหนือ เมื่อดาวเคราะห์ขยับเข้าใกล้ครีษมายัน( summer solstice; ช่วงกลางวันบนดาวเคราะห์จะยาวนานที่สุด) ของซีกโลกเหนือในปี 2030
ยูเรนัสใช้เวลา 84 ปีเศษเพื่อโคจรครบรอบดวงอาทิตย์ ดังนั้น ตลอดสองทศวรรษ ทีมฮับเบิลจึงได้มองเห็นเพียงฤดูร้อนบนซีกเหนือเมื่อดวงอาทิตย์ขยับจากที่ส่องอยู่เหนือศูนย์สูตรดาวเคราะห์โดยตรง มาสาดแสงเหนือขั้วเหนือเกือบพอดีในปี 2030 การสำรวจของฮับเบิลบอกถึงการไหลเวียนในชั้นบรรยากาศที่ซับซ้อนบนยูเรนัสในช่วงคาบเวลานี้ ข้อมูลซึ่งไวต่อการกระจายตัวของมีเธนมากที่สุด บ่งชี้ถึงระดับมีเธนที่หายไปในพื้นที่ขั้ว และเพิ่มขึ้นในพื้นที่อื่นๆ
ทีมวิเคราะห์ผลสรุปในหลากหลายทาง คอลัมน์ในภาพแสดงการเปลี่ยนแปลงของยูเรนัสในช่วง 4 ปีที่ STIS สำรวจยูเรนัสในช่วง 20 ปี ตลอดช่วงเวลาดังกล่าว นักวิจัยเฝ้าดูฤดูกาลของยูเรนัสเมื่อพื้นที่ขั้วใต้(ซ้าย) มืดลงจนเข้าสู่ความมืดของฤดูหนาว ในขณะที่พื้นที่ขั้วเหนือ(ขวา) สว่างขึ้นเมื่อมันเริ่มหันให้เห็นตรงมากขึ้นเมื่อฤดูร้อนซีกโลกเหนือค่อยๆ คืบคลานมา แถวบน(ในช่วงตาเห็น) แสดงว่าสีของยูเรนัสเปลี่ยนแปลงต่อสายตามนุษย์อย่างไรเมื่อมองผ่านกล้องดูดาวทั่วไป
ในแถวที่สองซึ่งเป็นภาพสีเพี้ยน(false-color image) รวบรวมจากการสำรวจช่วงตาเห็นและอินฟราเรดใกล้ สีและความสว่างเป็นไปตามปริมาณมีเธนและแอโรซอล แต่ปริมาณทั้งสองอย่างก็แยกแยะไม่ได้เมื่อ STIS สำรวจยูเรนัสครั้งแรกในปี 2002 โดยรวมแล้ว พื้นที่สีเขียวบ่งชี้ถึงมีเธนในปริมาณที่ต่ำกว่าพื้นที่สีฟ้า และพื้นที่สีแดงก็ไม่มีมีเธนอยู่เลย พื้นที่สีแดงที่ขอบซึ่งเป็นสตราโตสเฟียร์(stratosphere) ของยูเรนัสแทบจะไม่เหลือมีเธนอยู่เลย
สองแถวด้านล่างแสดงโครงสร้างความสูงของแอโรซอลและมีเธนจากควมยาวคลื่นที่แตกต่างกัน 1000 จุดตั้งแต่ช่วงตาเห็นจนถึงอินฟราเรดใกล้ ในแถวที่สาม พื้นที่สว่างบ่งชี้ถึงสภาวะที่มีเมฆมาก ในขณะที่พื้นที่มืดบอกถึงสภาวะที่ฟ้าโปร่งมากกว่า ในแถวที่สี่ พื้นที่สว่างบ่งชี้ว่าการขาดแคลนมีเธน ในขณะที่พื้นที่มืดแสดงปริมาณมีเธนที่สูง
ในละติจูดกลางและต่ำ แอโรซอลและการขาดแคลนมีเธนต่างก็มีโครงสร้างละติจูดของมันเอง ซึ่งก็ไม่ได้เปลี่ยนแปลงไปมากนักตลอด 2 ทศวรรษของการสำรวจ อย่างไรก็ตาม ในพื้นที่ขั้ว แอโรซอลและการขาดแคลนมีเธนมีพฤติกรรมที่แตกต่างกันอย่างมาก
ในแถวที่สาม แอโรซอลใกล้ขั้วเหนือเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งแสดงเป็นสีที่มืดมาก ในช่วงต้นฤดูใบไม้ผลิซีกเหนือ ได้เปลี่ยนเป็นสว่างมากในช่วงหลายปีหลังนี้ แอโรซอลเองก็ดูจะหายไปที่ขอบด้านซ้ายเมื่อการแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์หายไป นี่เป็นหลักฐานว่การแผ่รังสีของดวงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงหมอกแอโรซอลในชั้นบรรยากาศยูเรนัส ในทางตรงกันข้าม การขาดแคลนมีเธนก็ดูจะยังมีสูงในพื้นที่ขั้วทั้งสองตลอดช่วงเวลาการสำรวจ นักดาราศาสตร์จะยังคงสำรวจยูเรนัสต่อไปเมื่อดาวเคราะห์เข้าใกล้ฤดูร้อนของซีกเหนือ
แหล่งข่าว phys.org : Hubble’s 20-year study of Uranus yields new atmospheric insights
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
