เผยความลับใต้กลุ่มเมฆดาวพฤหัสบดี! แบบจำลองใหม่เผยดาวพฤหัสบดีมีออกซิเจนและคาร์บอนสูงกว่าที่คิด

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบเบาะแสสำคัญที่ซ่อนอยู่ภายใต้พายุหมุนและแถบเมฆหนาทึบของดาวพฤหัสบดี โดยแบบจำลองคอมพิวเตอร์ล่าสุดเผยให้เห็นว่า ภายในดาวเคราะห์ยักษ์ดวงนี้มีปริมาณออกซิเจนและคาร์บอนสูงกว่าทฤษฎีเดิมอย่างมาก การค้นพบนี้ไม่เพียงแต่ท้าทายความเข้าใจเกี่ยวกับโครงสร้างภายในของดาว แต่ยังอาจเปลี่ยนความเชื่อเรื่องการกำเนิดของระบบสุริยะของเราไปอย่างสิ้นเชิง

ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยชิคาโกและห้องปฏิบัติการแรงขับเคลื่อนไอพ่นของนาซา (NASA’s Jet Propulsion Laboratory) ได้พัฒนาแบบจำลองการคำนวณขั้นสูงเพื่อสำรวจพื้นที่ที่ยานอวกาศไม่สามารถเข้าไปสัมผัสได้โดยตรง ทีมงานได้ผสมผสานทั้งแบบจำลองทางเคมีและฟิสิกส์เข้าด้วยกัน เพื่อจำลองพฤติกรรมของก๊าซภายใต้ความกดดันและอุณหภูมิที่สูงยิ่งยวด ซึ่งความพิเศษของแบบจำลองนี้คือการที่มันสามารถวิเคราะห์ทั้งปฏิกิริยาทางเคมีและการเคลื่อนที่ของก๊าซไปพร้อมกัน ซึ่งเป็นสิ่งที่แบบจำลองในอดีตมักจะทำได้เพียงอย่างใดอย่างหนึ่งเท่านั้น

จากรายงานที่ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ (The Planetary Science Journal) ระบุว่า แบบจำลองนี้รวมปฏิกิริยาเคมีไว้เกือบ 2,000 รูปแบบ โดยมีการนำ "ปฏิกิริยาฮิดากะ" มาคำนวณอย่างแม่นยำ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เปลี่ยนเมทานอลให้กลายเป็นเมทเทนและน้ำภายใต้ความกดดันสูง ปฏิกิริยานี้เคยถูกละเลยในแบบจำลองสมัยก่อน ส่งผลให้การคาดการณ์องค์ประกอบของดาวพฤหัสบดีเกิดความคลาดเคลื่อนมาโดยตลอด

หนึ่งในประเด็นที่น่าสนใจที่สุดคือเรื่องของ "ออกซิเจน" เนื่องจากออกซิเจนส่วนใหญ่บนดาวพฤหัสบดีจะรวมตัวอยู่กับน้ำและจมลึกลงไปในบรรยากาศชั้นล่าง ทำให้ไม่สามารถสังเกตเห็นได้จากภายนอก นักวิทยาศาสตร์จึงต้องใช้ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ซึ่งมีความเสถียรในที่ร้อนจัดเป็นตัวบ่งชี้แทน ผลการจำลองชี้ว่าดาวพฤหัสบดีน่าจะมีปริมาณออกซิเจนมากกว่าดวงอาทิตย์ประมาณ 1 ถึง 1.5 เท่า ซึ่งสอดคล้องกับการตรวจวัดในระยะหลังและยืนยันว่าดาวดวงนี้มีทรัพยากรออกซิเจนที่เข้มข้นกว่าที่เคยเชื่อ

นอกจากนี้ แบบจำลองยังเผยให้เห็นว่าการผสมผสานของก๊าซภายในดาวพฤหัสบดีเกิดขึ้นช้ากว่าที่คิด จากเดิมที่เชื่อว่าก๊าซจะไหลเวียนในแนวตั้งโดยใช้เวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมง แต่ข้อมูลใหม่ชี้ว่ากระบวนการนี้อาจใช้เวลานานหลายสัปดาห์ ความล่าช้าในการเคลื่อนที่นี้เองที่เป็นคำตอบว่าทำไมเราจึงตรวจพบไอน้ำจากวงโคจรได้ยาก ทั้งที่มีน้ำอยู่มหาศาลในชั้นที่ลึกลงไป

ในส่วนของคาร์บอน ผลการจำลองพบว่าอัตราส่วนของคาร์บอนต่อออกซิเจนบนดาวพฤหัสบดีสูงกว่าดวงอาทิตย์เกือบ 3 เท่า ข้อมูลนี้เป็นหลักฐานสำคัญที่บ่งบอกว่า ดาวพฤหัสบดีอาจไม่ได้ก่อตัวขึ้นในบริเวณที่เต็มไปด้วยน้ำแข็งเหมือนทฤษฎีเดิม แต่กำเนิดขึ้นในพื้นที่ที่อุดมไปด้วยสารประกอบคาร์บอนที่เป็นของแข็งในยุคเริ่มแรกของระบบสุริยะ

บทสรุปของงานวิจัยชิ้นนี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้เราเข้าใจประวัติศาสตร์การก่อตัวของดาวเคราะห์ยักษ์ในระบบสุริยะได้ดีขึ้น แต่ยังเป็นเครื่องมือสำคัญในการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่อยู่ห่างไกลออกไป หากเราสามารถไขปริศนาสัดส่วนธาตุภายในดาวพฤหัสบดีได้อย่างแม่นยำ เราก็จะสามารถเข้าใจการก่อตัวของระบบดาวฤกษ์อื่น ๆ ในจักรวาลได้ดียิ่งขึ้นตามไปด้วย โดยการศึกษาในอนาคตจะมุ่งเน้นไปที่การนำข้อมูลจริงจากภารกิจสำรวจอวกาศมาปรับใช้กับแบบจำลองนี้ เพื่อสร้างภาพจำลองที่สมบูรณ์ที่สุดของโลกที่ซ่อนอยู่ใต้กลุ่มเมฆเหล่านั้น

ข้อมูลอ้างอิง: Daily Galaxy

• A Hidden World Under Jupiter’s Clouds? This New Model Just Uncovered the Planet’s Mysterious Interior