ดาวลาวาเปียก:รักษาสภาพอากาศไว้ได้อย่างไร?

นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบหลักฐานที่แข็งแกร่งที่สุดของดาวเคราะห์หินที่มีชั้นบรรยากาศนอกระบบสุริยะ ซึ่งท้าทายความเชื่อเดิมที่ว่าดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่โคจรรอบดาวฤกษ์ในระยะใกล้ไม่สามารถรักษาก๊าซที่หนาแน่นได้

TOI-561 b โคจรรอบดาวฤกษ์ที่มีอายุ 1 หมื่นล้านปี ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 280 ปีแสง และมีมหาสมุทรแมกมาขนาดใหญ่ ทีมงานวิจัยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ของ NASA ตรวจสอบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะซูเปอร์เอิร์ธที่ร้อนจัด และพบหลักฐานที่บ่งชี้ว่ามันถูกล้อมรอบด้วยชั้นบรรยากาศที่หนาแน่น การค้นพบใหม่นี้อธิบายถึงความหนาแน่นที่ต่ำผิดปกติของดาวเคราะห์ และช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจโลกหินที่อยู่ไกลเกินเอื้อมของระบบสุริยะของเราได้ดีขึ้น

โลกที่แปลกประหลาดนี้ถูกค้นพบครั้งแรกในปี 2020 และเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์โบราณชนิด G มากที่สุดในบรรดาดาวเคราะห์อย่างน้อยสามดวง แม้ว่าดาวฤกษ์ของมันจะมีขนาดเล็กกว่าและเย็นกว่าดวงอาทิตย์ของเราเล็กน้อย แต่ TOI-561 b โคจรใกล้กับดาวฤกษ์มาก (น้อยกว่าหนึ่งล้านไมล์) จนน่าจะเป็น tidally locked เมื่อมันโคจรรอบดาวฤกษ์ครบ 1 รอบใน 11 ชั่วโมง ด้านหนึ่งของดาวเคราะห์จะหันหน้าเข้าหาดาวฤกษ์อย่างถาวร

โจฮันนา เทสเก นักวิทยาศาสตร์ประจำห้องปฏิบัติการ Carnegie Science Earth and Planets และผู้เขียนนำของบทความที่ตีพิมพ์ใน The Astrophysical Journal Letters กล่าวในแถลงการณ์ว่า “สิ่งที่ทำให้ดาวเคราะห์ดวงนี้แตกต่างออกไปคือความหนาแน่นที่ต่ำผิดปกติของมัน” “มันไม่ใช่ super-puff แต่มีความหนาแน่นน้อยกว่าที่คุณคาดหวังหากมันมีองค์ประกอบคล้ายโลก”

การอยู่ใกล้กับดาวฤกษ์มากเกินไปจะส่งผลให้อุณหภูมิสูงเกินไปจนไม่สามารถรักษาสภาพอากาศได้ รังสีจากดาวฤกษ์จะทำให้ก๊าซในชั้นบรรยากาศหนีออกไปในอวกาศ อย่างไรก็ตาม ความหนาแน่นที่ต่ำของดาวเคราะห์บ่งชี้ว่ามันไม่ใช่โลกหินอย่างแท้จริง

ทีมงานนักวิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังการศึกษาใหม่นี้ตั้งเป้าหมายที่จะทำความเข้าใจว่า TOI-561 b เป็นเพียงหินเปล่าๆ หรือลาวา หรือมีอะไรอื่นที่เกิดขึ้น นักวิทยาศาสตร์ใช้ NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) ของ Webb เพื่อวัดอุณหภูมิด้านกลางวันของดาวเคราะห์ (ด้านของดาวเคราะห์ที่หันหน้าเข้าหาดาวฤกษ์) โดยพิจารณาจากความสว่างใกล้รังสีอินฟราเรด

หาก TOI-561 b ไม่มีชั้นบรรยากาศสำหรับนำความร้อนจากด้านกลางวันไปยังด้านกลางคืน อุณหภูมิในด้านที่หันหน้าเข้าหาดาวฤกษ์ของดาวเคราะห์ควรจะเข้าใกล้ 4,900 องศาฟาเรนไฮต์ (2,700 องศาเซลเซียส) อย่างไรก็ตาม การสังเกตของ Webb บอกเล่าเรื่องราวที่แตกต่างออกไป โดยเผยให้เห็นว่าด้านกลางวันของดาวเคราะห์ดูเหมือนจะใกล้เคียงกับ 3,200 องศาฟาเรนไฮต์ (1,800 องศาเซลเซียส) นั่นยังคงร้อนมาก แต่ไม่เพียงพอที่จะอธิบายถึงการขาดชั้นบรรยากาศ

ทีมงานได้สำรวจคำอธิบายอื่นๆ แต่ไม่มีคำอธิบายใดที่ได้ผลดีเท่าที่ควร หากไม่มีชั้นบรรยากาศ ด้านกลางคืนของดาวเคราะห์น่าจะเป็นของแข็ง ซึ่งจะป้องกันการถ่ายเทความร้อนจากด้านกลางวัน มหาสมุทรแมกมาของดาวเคราะห์อาจมีส่วนเกี่ยวข้องได้เช่นกัน หากมีชั้นไอหินบางๆ บนพื้นผิว แต่ผลการระบายความร้อนจะน้อยที่สุด Anjali Piette นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮม สหราชอาณาจักร และผู้ร่วมเขียนงานวิจัยกล่าวในแถลงการณ์ว่า “เราต้องการชั้นบรรยากาศที่อุดมไปด้วยสารระเหยที่หนาแน่นเพื่ออธิบายการสังเกตทั้งหมด”

แม้ว่าการมีอยู่ของชั้นบรรยากาศบน TOI-561 b อาจเป็นคำอธิบายที่เป็นไปได้เพียงอย่างเดียว แต่ก็ยังคงเป็นปริศนาว่าดาวเคราะห์ขนาดเล็กเช่นนี้ที่สัมผัสกับรังสีจำนวนมากจากดาวฤกษ์สามารถรักษาก๊าซที่หนาแน่นไว้ได้อย่างไร นักวิจัยเชื่อว่าคำตอบอาจอยู่ในมหาสมุทรแมกมาของดาวเคราะห์

ทิม ลิชเทนเบิร์ก นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโกรนิงเกนในเนเธอร์แลนด์ และผู้ร่วมเขียนงานวิจัยกล่าวในแถลงการณ์ว่า “เราคิดว่ามีความสมดุลระหว่างมหาสมุทรแมกมากับชั้นบรรยากาศ” “ในขณะเดียวกัน ก๊าซกำลังออกมาจากดาวเคราะห์เพื่อป้อนชั้นบรรยากาศ มหาสมุทรแมกมาก็กำลังดูดพวกมันกลับเข้าไปในภายใน”

เขาเสริมว่า “ดาวเคราะห์ดวงนี้จะต้องอุดมไปด้วยสารระเหยมากกว่าโลกมากเพื่ออธิบายการสังเกต” “มันเหมือนกับดาวลาวาเปียกจริงๆ”

ดาวลาวาเปียก:รักษาสภาพอากาศไว้ได้อย่างไร?

ทำไมดาวลาวาเปียกถึงน่าสนใจ?

การค้นพบนี้ท้าทายความเข้าใจเดิมเกี่ยวกับดาวเคราะห์นอกระบบ และบ่งชี้ว่าดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์อาจสามารถรักษาสภาพอากาศไว้ได้ การศึกษาดาวลาวาเปียกอย่าง TOI-561 b ช่วยให้เราเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิวัฒนาการของดาวเคราะห์ และความเป็นไปได้ในการค้นหาสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อการอยู่อาศัยในจักรวาล

การค้นพบหลักฐานของชั้นบรรยากาศบนดาวเคราะห์อย่าง TOI-561 b ซึ่งเป็นดาวลาวาเปียก ถือเป็นก้าวสำคัญในการทำความเข้าใจดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ การที่ดาวเคราะห์ที่อยู่ในสภาวะแวดล้อมที่รุนแรงเช่นนี้ยังสามารถรักษาสภาพอากาศไว้ได้ บ่งชี้ว่าความรู้ของเราเกี่ยวกับดาวเคราะห์และชั้นบรรยากาศอาจยังไม่สมบูรณ์ และจำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อไขปริศนาเหล่านี้

การศึกษาดาวลาวาเปียกไม่เพียงแต่ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับดาวเคราะห์นอกระบบเท่านั้น แต่ยังอาจช่วยให้เราเข้าใจวิวัฒนาการของโลกของเราเองได้ดีขึ้นอีกด้วย การเปรียบเทียบคุณสมบัติของดาวเคราะห์ต่างๆ เช่น TOI-561 b กับโลก อาจช่วยให้เราเข้าใจปัจจัยที่ส่งผลต่อการเกิดและการดำรงอยู่ของชั้นบรรยากาศ และเงื่อนไขที่จำเป็นต่อการอยู่อาศัย

ที่มา – This ‘Wet Lava Ball’ in Space Somehow Clings to an Atmosphere