ตะลึง! นักดาราศาสตร์พบชั้นบรรยากาศปริศนาบนดาวเคราะห์น้ำแข็งขนาดเล็กพ้นขอบดาวเนปจูน

ทีมนักดาราศาสตร์จากประเทศญี่ปุ่นได้ค้นพบชั้นบรรยากาศที่เบาบางบนวัตถุพ้นดาวเนปจูนที่มีชื่อรหัสว่า "2002 XV93" ซึ่งเป็นเรื่องน่าประหลาดใจอย่างยิ่งเนื่องจากวัตถุดังกล่าวมีขนาดเล็กเกินกว่าที่จะมีแรงโน้มถ่วงมากพอสำหรับกักเก็บก๊าซไว้ได้ การค้นพบครั้งสำคัญนี้ถูกตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ Nature Astronomy เมื่อวันที่ 4 พฤษภาคม พ.ศ. 2569 ถือเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ที่มีการตรวจพบชั้นบรรยากาศบนวัตถุน้ำแข็งขนาดเล็กในระบบสุริยะรอบนอก (นอกจากดาวพลูโต) สิ่งนี้ได้เข้ามาท้าทายความเข้าใจเดิมของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการกำเนิดและวิวัฒนาการของเทหวัตถุในอวกาศอันหนาวเหน็บอย่างสิ้นเชิง

ทีมวิจัยนำโดย โค อะริมัตสึ จากหอดูดาวแห่งชาติญี่ปุ่น สังเกตการณ์ปรากฏการณ์นี้เมื่อวันที่ 10 มกราคม พ.ศ. 2567 โดยอาศัยช่วงเวลาที่วัตถุ 2002 XV93 เคลื่อนที่ผ่านหน้าดาวฤกษ์ที่อยู่ฉากหลัง ปรากฏการณ์นี้รู้จักกันในชื่อ "การบังของดาว" (Stellar occultation) ตามปกติแล้วหากวัตถุนั้นไม่มีชั้นบรรยากาศ แสงจากดาวฤกษ์จะดับวูบลงในทันทีที่ถูกบัง แต่ข้อมูลจากเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์กลับพบว่าแสงค่อย ๆ หรี่ลงอย่างช้า ๆ เป็นเวลาประมาณ 1.5 วินาที ซึ่งเป็นหลักฐานชัดเจนว่าแสงถูกหักเหขณะเดินทางผ่านชั้นก๊าซบาง ๆ วัตถุดังกล่าวมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงประมาณ 500 กิโลเมตร หรือเล็กกว่าดาวพลูโตเกือบ 5 เท่า ซึ่งตามหลักฟิสิกส์แล้วแรงโน้มถ่วงที่ต่ำมากระดับนี้ไม่สามารถรั้งชั้นบรรยากาศไว้ได้นาน

สิ่งที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ประหลาดใจยิ่งขึ้นคือ ชั้นบรรยากาศนี้มีมวลเบาบางและมีอายุสั้นมาก โดยการคำนวณชี้ว่าก๊าซเหล่านี้ควรจะสูญสลายไปในอวกาศภายในเวลาไม่ถึง 1,000 ปี นอกจากนี้ ข้อมูลล่าสุดจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ยังไม่พบร่องรอยของก๊าซแช่แข็งบนพื้นผิวที่อาจระเหิด (Sublimate) ขึ้นมาได้ ทีมผู้วิจัยจึงตั้งสมมติฐานว่าชั้นบรรยากาศนี้เพิ่งเกิดขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ หรือไม่ก็กำลังได้รับการเติมเต็มอยู่ตลอดเวลา โดยอาจเกิดจากกระบวนการทางธรณีวิทยา เช่น การมีภูเขาไฟน้ำแข็ง (Cryovolcano) ที่พ่นของเหลวและก๊าซจากใต้ดินขึ้นสู่พื้นผิว หรืออาจเกิดจากเหตุการณ์รุนแรงอย่างการพุ่งชนของดาวหางที่ทำให้ก๊าซปะทุขึ้นมาสร้างเป็นชั้นบรรยากาศแบบชั่วคราว

การค้นพบครั้งนี้แสดงให้เห็นว่า วัตถุพ้นดาวเนปจูนขนาดเล็กในระบบสุริยะรอบนอก ไม่ได้เป็นเพียงก้อนน้ำแข็งที่ตายแล้วและสงบนิ่งตามที่เคยเชื่อกัน แต่กลับมีพลวัตและซ่อนกิจกรรมทางธรณีวิทยาที่น่าสนใจไว้ นักดาราศาสตร์จำเป็นต้องติดตามสังเกตการณ์วัตถุ 2002 XV93 ต่อไปเพื่อค้นหาคำตอบที่แท้จริง หากชั้นบรรยากาศนี้ค่อย ๆ จางหายไปในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ก็จะเป็นเครื่องยืนยันสมมติฐานเรื่องการถูกวัตถุอื่นพุ่งชน แต่หากชั้นบรรยากาศยังคงสภาพอยู่ ก็อาจเป็นสัญญาณของกิจกรรมใต้พิภพที่ยังดำเนินต่อไป การศึกษาลงลึกในประเด็นนี้จะช่วยขยายกรอบความรู้ของเราเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมและองค์ประกอบของวัตถุที่อยู่ไกลสุดขอบระบบสุริยะได้สมบูรณ์มากยิ่งขึ้น

ข้อมูลอ้างอิง: NAOJ

• Icy object beyond Pluto has an atmosphere that shouldn't exist, study suggests