ดาวลาวาเปียก? รักษาสภาพอากาศไว้ได้อย่างไร
นักวิทยาศาสตร์ค้นพบหลักฐานที่แข็งแกร่งที่สุดของดาวเคราะห์หินที่มีชั้นบรรยากาศนอกระบบสุริยะ ซึ่งท้าทายแนวคิดเดิมที่ว่าดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่โคจรรอบดาวฤกษ์อย่างใกล้ชิดไม่สามารถรักษาก๊าซที่หนาแน่นไว้ได้
TOI-561 b โคจรรอบดาวฤกษ์อายุ 1 หมื่นล้านปี ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 280 ปีแสง และมีมหาสมุทรแมกมาขนาดใหญ่ ทีมงานวิจัยใช้กล้องโทรทรรศน์ Webb Space ของ NASA ตรวจสอบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ super-Earth ที่ร้อนจัดนี้ และพบหลักฐานที่บ่งชี้ว่ามันถูกล้อมรอบด้วยชั้นบรรยากาศที่หนาแน่น การค้นพบใหม่นี้อธิบายถึงความหนาแน่นที่ต่ำผิดปกติของดาวเคราะห์ และช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจโลกหินที่อยู่ไกลเกินเอื้อมของระบบสุริยะของเราได้ดีขึ้น
โลกที่แปลกประหลาดนี้ถูกค้นพบครั้งแรกในปี 2020 และเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ที่สุดในบรรดาดาวเคราะห์อย่างน้อยสามดวงที่โคจรรอบดาวฤกษ์ชนิด G โบราณ แม้ว่าดาวฤกษ์ของมันจะมีขนาดเล็กกว่าและเย็นกว่าดวงอาทิตย์ของเราเล็กน้อย แต่ TOI-561 b โคจรใกล้กับดาวฤกษ์มาก (น้อยกว่าหนึ่งล้านไมล์) จนน่าจะถูกล็อกด้วยกระแสน้ำ เมื่อโคจรครบวงใน 11 ชั่วโมง ด้านหนึ่งของดาวเคราะห์จะหันหน้าเข้าหาดาวฤกษ์อย่างถาวร
โจฮันนา เทสเก นักวิทยาศาสตร์ประจำห้องปฏิบัติการ Carnegie Science Earth and Planets และผู้เขียนนำของบทความที่ตีพิมพ์ใน The Astrophysical Journal Letters กล่าวในแถลงการณ์ว่า “สิ่งที่ทำให้ดาวเคราะห์ดวงนี้แตกต่างอย่างแท้จริงคือความหนาแน่นที่ต่ำผิดปกติของมัน” “มันไม่ใช่ super-puff แต่มันมีความหนาแน่นน้อยกว่าที่คุณคาดหวังหากมันมีองค์ประกอบคล้ายโลก”
การอยู่ใกล้กับดาวฤกษ์มากเกินไปจะส่งผลให้อุณหภูมิสูงเกินไปจนไม่สามารถรักษาสภาพอากาศไว้ได้ รังสีจากดาวฤกษ์จะทำให้ก๊าซในชั้นบรรยากาศหลุดออกไปในอวกาศ อย่างไรก็ตาม ความหนาแน่นที่ต่ำของดาวเคราะห์บ่งชี้ว่ามันไม่ใช่โลกหินล้วนๆ
ทีมงานนักวิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังการศึกษาใหม่นี้ตั้งใจที่จะทำความเข้าใจว่า TOI-561 b เป็นเพียงหินเปล่าๆ หรือลาวา หรือมีอะไรอื่นอีกหรือไม่ นักวิทยาศาสตร์ใช้ NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) ของ Webb เพื่อวัดอุณหภูมิด้านกลางวันของดาวเคราะห์ (ด้านของดาวเคราะห์ที่หันหน้าเข้าหาดาวฤกษ์) โดยพิจารณาจากความสว่างอินฟราเรดใกล้
หาก TOI-561 b ไม่มีชั้นบรรยากาศที่จะนำความร้อนจากด้านกลางวันไปยังด้านกลางคืน อุณหภูมิบนฝั่งที่หันหน้าเข้าหาดาวฤกษ์ของดาวเคราะห์ควรจะอยู่ที่ประมาณ 4,900 องศาฟาเรนไฮต์ (2,700 องศาเซลเซียส) อย่างไรก็ตาม การสังเกตการณ์ของ Webb บอกเล่าเรื่องราวที่แตกต่างออกไป โดยเผยให้เห็นว่าด้านกลางวันของดาวเคราะห์ดูเหมือนจะใกล้เคียงกับ 3,200 องศาฟาเรนไฮต์ (1,800 องศาเซลเซียส) นั่นยังคงร้อนมาก แต่ไม่เพียงพอที่จะอธิบายถึงการขาดชั้นบรรยากาศ
ทีมงานสำรวจคำอธิบายอื่นๆ แต่ไม่มีคำอธิบายใดที่เข้าท่าเท่าที่ควร หากไม่มีชั้นบรรยากาศ ด้านกลางคืนของดาวเคราะห์อาจจะเป็นของแข็ง ซึ่งจะป้องกันการถ่ายเทความร้อนจากด้านกลางวัน มหาสมุทรแมกมาของดาวเคราะห์อาจมีส่วนร่วมได้เช่นกัน หากพื้นผิวมีชั้นไอหินบางๆ แต่ผลการระบายความร้อนจะน้อยที่สุด Anjali Piette นักวิจัยจาก University of Birmingham ประเทศอังกฤษ และผู้ร่วมเขียนงานวิจัยกล่าวในแถลงการณ์ว่า “เราต้องการชั้นบรรยากาศที่อุดมไปด้วยสารระเหยที่หนาแน่นเพื่ออธิบายการสังเกตการณ์ทั้งหมด”
แม้ว่าการมีอยู่ของชั้นบรรยากาศบน TOI-561 b อาจเป็นคำอธิบายที่เป็นไปได้เพียงอย่างเดียว แต่ก็ยังก่อให้เกิดปริศนาว่าดาวเคราะห์ขนาดเล็กเช่นนี้ที่ได้รับรังสีจำนวนมากจากดาวฤกษ์ที่เป็นเจ้าบ้านสามารถกักเก็บก๊าซที่หนาแน่นไว้ได้อย่างไร นักวิจัยเชื่อว่าคำตอบอาจอยู่ที่มหาสมุทรแมกมาของดาวเคราะห์
Tim Lichtenberg นักวิจัยจาก University of Groningen ในเนเธอร์แลนด์ และผู้ร่วมเขียนงานวิจัยกล่าวในแถลงการณ์ว่า “เราคิดว่ามีความสมดุลระหว่างมหาสมุทรแมกมาและชั้นบรรยากาศ” “ในขณะเดียวกันกับที่ก๊าซกำลังออกมาจากดาวเคราะห์เพื่อเลี้ยงชั้นบรรยากาศ มหาสมุทรแมกมากำลังดูดพวกมันกลับเข้าไปในภายใน”
เขาเสริมว่า “ดาวเคราะห์ดวงนี้ต้องอุดมไปด้วยสารระเหยมากกว่าโลกมากเพื่ออธิบายการสังเกตการณ์” “มันเหมือนกับดาวลาวาเปียกจริงๆ”
ดาวลาวาเปียก? รักษาสภาพอากาศไว้ได้อย่างไร
การค้นพบนี้ทำให้เกิดคำถามสำคัญเกี่ยวกับปัจจัยที่ทำให้ดาวเคราะห์สามารถรักษาสภาพอากาศไว้ได้ แม้ในสภาวะแวดล้อมที่รุนแรง การทำความเข้าใจกระบวนการเหล่านี้จะช่วยให้เราประเมินศักยภาพในการอยู่อาศัยของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะอื่นๆ ได้ดีขึ้น
อะไรทำให้ดาวลาวาเปียก TOI-561 b แตกต่าง
ความหนาแน่นที่ต่ำผิดปกติและอุณหภูมิที่ไม่สูงเท่าที่คาดการณ์ไว้ ทำให้ ดาวลาวาเปียก TOI-561 b เป็นวัตถุที่น่าสนใจในการศึกษา การมีอยู่ของมหาสมุทรแมกมาและความสมดุลระหว่างมหาสมุทรและชั้นบรรยากาศเป็นประเด็นที่นักวิทยาศาสตร์กำลังให้ความสนใจเป็นพิเศษ
การค้นพบครั้งนี้เป็นก้าวสำคัญในการทำความเข้าใจโลกนอกระบบสุริยะที่แปลกประหลาดเช่น ดาวลาวาเปียก และอาจนำไปสู่การค้นพบที่น่าตื่นเต้นยิ่งขึ้นในอนาคต การสำรวจดาวเคราะห์เหล่านี้จะช่วยให้เราเข้าใจวิวัฒนาการของดาวเคราะห์และเงื่อนไขที่เอื้อต่อการเกิดสิ่งมีชีวิต
ที่มา – This ‘Wet Lava Ball’ in Space Somehow Clings to an Atmosphere