ยูเรนัสและเนปจูนอาจไม่ใช่ดาวเคราะห์ฝาแฝด
พิภพสีเขียวฟ้าสองดวงใกล้กับขอบของระบบสุริยะอาจจะเก็บงำความเป็นมาที่แตกต่างกันไว้ภายใต้เมฆของพวกมัน ยูเรนัสและเนปจูนดูคล้ายกันทั้งขนาด, มวล และโครงสร้างดาวเคราะห์โดยกว้างๆ อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยาเคมีที่ซ่อนอยู่อาจจะรักษาเงื่อนงำว่าวัตถุดิบก่อตัวพวกมันมาจากสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันรอบๆ ดวงอาทิตย์ที่ยังอายุน้อย
การศึกษาที่เผยแพร่ใน Astronomy & Astrophysics ได้ตรวจสอบความน่าจะเป็นนี้โดยใช้ปฏิกิริยาเคมีในชั้นบรรยากาศและแบบจำลองการก่อตัวดาวเคราะห์ จากทีมนานาชาติที่นำโดย Tom Briand ผลสรุปบอกถึงชั้นบรรยากาศเบื้องลึกในเนปจูนที่อุดมด้วยออกซิเจนมากกว่า ดร Olivier Mousis นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันวิจัยเซาท์เวสต์(SwRI) สมาชิกทีม กล่าวว่า ยูเรนัสและเนปจูนอาจจะดูเหมือนเป็นฝาแฝดกันในทุกวันนี้ แต่องค์ประกอบเคมีของพวกมันกำลังบอกเราว่าพวกมันเป็นเหมือนลูกพี่ลูกน้องที่มีความเป็นมาที่แตกต่างกันอย่างมาก มากกว่า
ดาวเคราะห์ทั้งสองดวงไม่ได้มีพื้นผิวแข็งเหมือนโลกอยู่ใต้เมฆหนาทึบ ชั้นบรรยากาศส่วนนอกของพวกมันมีไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นหลัก ในขณะที่ชั้นที่ลึกลงไปกลับยากที่จะแจกแจงคุณสมบัติ องค์ประกอบของพวกมันจึงบอกได้แค่โดยอ้อมเท่านั้น ยิ่งถ้าเป็นน้ำ ก็ยิ่งยากที่จะตรวจสอบเนื่องจากชั้นเมฆของมันลงไปลึกกว่าระดับที่จะเข้าถึงด้วยการสำรวจใดๆ
นักวิทยาศาสตร์มักจะเรียกดาวเคราะห์น้ำแข็งยักษ์ยูเรนัสและเนปจูนว่าเป็นฝาแฝดเกิดขึ้นมาจากแหล่งวัสดุสารเดียวกัน แต่งานวิจัยใหม่บอกว่าวัสดุสารที่สร้างดาวเคราะห์ทั้งสอง มาจากพื้นที่ที่แตกต่างกันในดิสก์ก่อตัวดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ ภาพปก ยูเรนัสและเนปจูนในการสำรวจของกล้องเวบบ์
คาร์บอนมอนอกไซด์จึงเป็นเงื่อนงำทางเลือก ปริมาณของมันเชื่อมโยงกับน้ำ ผ่านปฏิกิริยาเคมีในชั้นบรรยากาศที่ลึกและร้อน ในระดับที่ลึกมากๆ ปฏิกิริยาจะดำเนินไปเร็วมากพอที่จะรักษาสมดุลทางเคมีไว้ได้ ก๊าซที่ลอยขึ้นก็เย็นตัวลงจนกว่าปฏิกิริยาเคมีเหล่านี้จะช้ากว่าการเคลื่อนย้ายในชั้นบรรยากาศ ปริมาณคาร์บอนมอนอกไซด์จึงคงที่ในก๊าซที่เคลื่อนที่นี้ รักษาข้อมูลเกี่ยวกับสภาวะข้างใต้ลงไปได้
การแปลผลสัญญาณดังกล่าวต้องทำอย่างระมัดระวังเนื่องจาก อาจมีคาร์บอนมอนอกไซด์มาจากนอกดาวเคราะห์ด้วย การชนของดาวหางและแหล่งภายนอกอื่นๆ อาจส่งผลต่อชั้นบรรยากาศส่วนบนได้ การศึกษาจึงมุ่งเป้าไปที่องค์ประกอบในชั้นบรรยากาศเบื้องลึกแทน
การสำรวจล่าสุดจาก ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ระบุปริมาณคาร์บอนมอนอกไซด์ในชั้นโทรโปสเฟียร์(troposphere) ของยูเรนัส Briand และเพื่อนร่วมงานวิเคราะห์การสำรวจในปี 2022 อีกต่างหากเพื่อป้องกันการตรวจสอบที่ทำโดยใช้มุมมองทางเรขาคณิตที่แตกต่างกัน การประเมินให้ค่าคาร์บอนมอนอกไซด์ที่ 5.6 ส่วนในพันล้านส่วน(ppb)
สำหรับเนปจูน พวกเขาใช้ค่าประเมินที่ 200 ส่วนในพันล้านส่วน ความแตกต่างนี้ดูมากพอสมควร แต่ก็ยังไม่ได้แปลโดยตรงถึงความแตกต่างออกซิเจนที่มี ซึ่งทีมใช้แบบจำลองปฏิกิริยาเคมีและการเคลื่อนย้าย เพื่อเชื่อมโยงการสำรวจกับชั้นบรรยากาศที่ซ่อนอยู่ ซึ่งปล่อยให้อุณหภูมิ, ปริมาณมีเธนและประสิทธิภาพการผสมสาร เปลี่ยนแปลงได้ตามระดับความสูง มันยังบอกว่าการควบแน่นจะสามารถหยุดการพา(convection) และส่งผลต่อโครงสร้างอุณหภูมิใต้เมฆ อย่างไรบ้าง
จากแบบจำลอง บอกว่า ยูเรนัสมี อัตราส่วนออกซิเจนต่อไฮโดรเจน ที่ราว 62-177 เท่าระดับในดวงอาทิตย์ ส่วนเนปจูนอยู่ที่ 222-342 เท่า อัตราส่วนนี้เทียบกับองค์ประกอบในระบบสุริยะอายุน้อย ไม่ใช่การตรวจสอบปริมาณออกซิเจนโดยตรงแต่อย่างใด จากนั้น นักวิจัยรวมการประมาณค่าออกซิเจนกับปริมาณคาร์บอนจากแบบจำลอง ซึ่งได้อัตราส่วนคาร์บอนต่อออกซิเจน ที่ 0.06-0.52 ในยูเรนัส และ 0.02-0.12 ในเนปจูน อัตราส่วนที่ต่ำกว่าก็หมายถึง มีคาร์บอนต่อออกซิเจนที่น้อยกว่า
ในที่นี้ ออกซิเจนเป็นตัวระบุถึงสสารอย่างน้ำโดยอ้อม ผลที่ได้ไม่ได้บอกถึงแหล่งออกซิเจนที่ใช้หายใจได้แต่อย่างใด จากนั้น ทีมก็เปรียบเทียบอัตราส่วนเหล่านี้กับแบบจำลองดิสก์ก่อตัวดาวเคราะห์(protoplanetary disk) ซึ่งเป็นโครงสร้างก๊าซและฝุ่นที่ล้อมรอบดวงอาทิตย์อายุน้อย สารประกอบที่แตกต่างกันจะควบแน่นที่อุณหภูมิที่แตกต่างกัน เส้นหิมะจึงสร้างพื้นที่ที่มีส่วนผสมของของแข็งกับองค์ประกอบก๊าซที่แตกต่างกัน ในขณะที่การเย็นตัวลงและการเคลื่อนย้ายก็ขยับเส้นดังกล่าวไปตามช่วงเวลาด้วย
นักวิทยาศาสตร์มักจะเรียกดาวเคราะห์น้ำแข็งยักษ์ยูเรนัสและเนปจูนว่าเป็นฝาแฝดเกิดขึ้นมาจากแหล่งวัสดุสารเดียวกัน แต่งานวิจัยใหม่บอกว่าวัสดุสารที่สร้างดาวเคราะห์ทั้งสอง มาจากพื้นที่ที่แตกต่างกันในดิสก์ก่อตัวดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์
ที่ใกล้กับเส้นน้ำแข็ง(water ice line) ของแข็งก็จะอุดมไปด้วยน้ำ ในขณะที่คาร์บอนยังคงเป็นก๊าซอยู่ วัสดุสารเหล่านั้นน่าจะอธิบายอัตราส่วนคาร์บอนต่อออกซิเจนที่ต่ำของเนปจูนได้ ภายใต้การสันนิษฐานนี้ องค์ประกอบที่มีมาจากพื้นที่ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าวงโคจรปัจจุบันของเนปจูน การแปลผลสอดคล้องกับการก่อตัวขึ้นใกล้กับดวงอาทิตย์มากกว่าแล้วมีการอพยพออกไป
ส่วนอัตราส่วนของยูเรนัสก็สอดคล้องกับวัสดุสารที่ก่อตัวขึ้นภายในเส้นหิมะของ
มีเธน(methane ice line) Mousis กล่าวว่า องค์ประกอบเคมีของเนปจูนนั้นยากที่จะประสานกับแนวคิดที่ว่ามันก่อตัวขึ้นในตำแหน่งที่เราพบมันในปัจจุบัน จากแหล่งวัตถุดิบเดียวกันกับยูเรนัส แต่แบบจำลองของเราบอกว่า พิภพที่ดูคล้ายกันมากทั้งสองดวง อาจจะมาถึงตำแหน่งในปัจจุบันของพวกมัน และการก่อตัวผ่านเส้นทางวิวัฒนาการที่แตกต่างกัน 2 เส้น
การแปลผลแบบนี้ยังไม่ใช่จุดสิ้นสุด เมื่อยังคงขึ้นอยู่กับแบบจำลองชั้นบรรยากาศที่ยังคงเป็นปริศนา และดิสก์วัสดุสารที่ดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นมา แต่เนื่องจากไม่อาจตรวจสอบองค์ประกอบชั้นบรรยากาศของยูเรนัสและเนปจูนได้โดยตรง ความเข้าใจเกี่ยวกับองค์ประกอบ, สภาพภายใน และการก่อตัวจึงยังจำกัด
การค้นพบยังส่งนัยยะนอกเหนือจากยูเรนัสและเนปจูน และอาจไปไกลถึงนอกระบบสุริยะเมื่อพบดาวเคราะห์นอกระบบที่มีขนาดพอๆ กับยูเรนัสและเนปจูนได้ทั่วไปรอบดาวฤกษ์อื่น เป็นเหตุผลที่ใช้ยูเรนัสและเนปจูนเป็นขั้นบันไดสู่การเข้าใจว่าดาวเคราะห์ก่อตัวและพัฒนาตัวทั่วกาแลคซีได้อย่างไร
มีปฏิบัติการยานอวกาศลำเดียวคือ วอยยาจเจอร์ 2(Voyager 2) ที่ไปเยี่ยมเยือนพิภพทั้งสอง กล่าวคือ มันไปบินผ่านยูเรนัสในปี 1986 และเนปจูนในปี 1989 ควรที่จะมีปฏิบัติการอย่าง Uranus Orbiter and Probe ของนาซา ซึ่งคาดว่าจะส่งออกสู่อวกาศได้ในทศวรรษหน้า
แหล่งข่าว sci.news : Uranus and Neptune may have taken different paths to becoming ice giants
thebrighterside.news : Neptune and Uranus appear to have significantly different chemical origins
scitechdaily.com : Uranus and Neptune may have been cosmic strangers all along, new research reveals
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2026 Blockdit
