ในที่สุด เราก็เห็น ตัวจริงของดาวพฤหัสบดี

โดย 0000000

เมื่อฤดูร้อนปี 2016 ยานสำรวจจูโนท่องอวกาศ มาแล้ว 5 ปี และเดินทางเป็นระยะทางกว่า 2,800 ล้านกิโลเมตร มันกำลังเข้าใกล้ดาวพฤหัสบดีด้วยความเร็ว 2.5 แสนกิโลเมตร/ชั่วโมง ณ จุดนี้ยานเริ่มเข้าสู่วงโคจรรูปวงรี ที่บินข้ามเมฆริ้วขาวสลับน้ำตาลของดาวยักษ์ก๊าซ ดวงนี้ได้ต่ำถึง 4,200 กิโลเมตร ระหว่างทางยานต้องผ่านแถบรังสีมฤตยูที่ทำให้นักดาราศาสตร์ที่ติดตามการเดินทางของมันใจไม่ดี เพราะรังสีที่นี่ เข้มข้นกว่าโลก 1 หมื่นเท่า ต่อให้ป้องกันดีแค่ไหน รังสีก็อาจทำลายอุปกรณ์บนยานได้โดยง่าย

ยานสำรวจจูโนถูกส่งขึ้นจากแหลมแคนาเวอรัลเมื่อเดือน ส.ค. ปี 2011 มันเป็นส่วนหนึ่งใน โครงการนิวฟรอนเทียร์สอันทรงเกียรติขององค์การนาซ่า ยานสำรวจจูโนเป็นยานลำแรกที่จะมองทะลุม่านเมฆหนาที่ห่อหุ้มดาวพฤหัสบดีเพื่อเผยให้เห็นองค์ประกอบภายในของดาวยักษ์ดวงนั้นผลลัพธ์ที่ออกมานั้นได้เปลี่ยนความรู้ของเราเกี่ยวกับดาวเคราะห์ดวงใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะไปอย่างสิ้นเชิง เพราะทั้งภายนอกและภายในของดาวไม่ใช่สิ่งที่นักดาราศาสตร์คาดไว้แม้แต่น้อย

ยานสำรวจจูโนใช้พลังสุริยะในความมืด

ดาวพฤหัสบดีเป็นเพื่อนเก่าที่นักดาราศาสตร์โบราณพบเห็นด้วยตาเปล่าเมื่อ 3,000 ปีมาแล้ว ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา ยานอวกาศ 5 ลำได้ให้ภาพละเอียดขึ้นของเมฆที่ปกคลุมพื้นผิวดาวก๊าซ แต่ไม่มีลำไหนเข้าใกล้เท่ายานสำรวจจูโน

วิศวกรของนาซาทำงานหนัก 10 ปี เพื่อพัฒนายานสำรวจจูโน ในที่สุดจึงได้สร้างยานอวกาศที่เร็ว ที่สุดในประวัติศาสตร์การท่องอวกาศ เครื่องยนต์หลักของยานคือเครื่องยนต์จรวดซึ่งจะเดินเครื่องเฉพาะเวลาวิกฤตเพื่อเพิ่มความเร็วหรือเพื่อชะลอยาน ในการเดินทางไกลของมัน ยานสำรวจจูโนได้พลังจากแผงสุริยะ 3 ชุด แต่ละชุดยาว 9 เมตร และประกอบด้วยเซลล์สุริยะ 18,698 ชิ้น แม้ว่าแผงทั้งหมดจะให้พลังงานเพียง 400 วัตต์ เมื่อยานไปถึงดาวพฤหัสบดี คือพอใช้กับเครื่องปั่นอาหาร มือถือเครื่องเดียว แต่แค่นี้ก็ตื่นเต้นมากแล้วเพราะนี่เป็นยานลำแรกที่ขับเคลื่อนด้วยเซลล์สุริยะในความมืดมิดของระบบสุริยะชั้นนอก

นอกจากนั้น ยานสำรวจยังเต็มไปด้วยอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ซึ่งสร้างขึ้นเพื่อเผยภาพที่แท้จริงของ ดาวยักษ์ก๊าซดวงนี้ มาตรรังสีสามารถมองลงไปไกลหลายร้อยกิโลเมตรใต้แผงเมฆโดยการวัดคลื่น ไมโครเวฟซึ่งแผ่ทะลุเมฆได้มาตรความโน้มถ่วง มองลึกลงไปอีกเพื่อวิเคราะห์องค์ประกอบภายในดาว แมกนิโทมิเตอร์วัดความเข้มและทิศทางของสนามแม่เหล็กเข้มข้นรุนแรงของดาว และอุปกรณ์อีกสามชิ้นที่ใช้เพื่อตรวจสอบแสงเหนือของดาว ในแต่ละคาบวงโคจร กล้องมุมกว้างจะถ่ายภาพสีของมุ่นเมฆเหนือบรรยากาศและภาพขั้วทั้งสอง

แก่นยักษ์กำลังละลาย

ดาวพฤหัสบดีเป็นดาวเคราะห์ใหญ่กว่าใครทั้งหมด ในระบบสุริยะ มันบรรจุโลกได้จำนวน1,321 ใบ นักดาราศาสตร์รู้ว่าบรรยากาศใต้เรือนเมฆของดาวหนาราว 1,000 กิโลเมตร ประกอบด้วยชั้นก๊าซไฮโดรเจนมีประจุอันหนาแน่น แล้วจึงเป็นมหาสมุทรไฮโดรเจนเหลว ลึกลงไปอีกอุณหภูมิยิ่งสูงมากจนนักดาราศาสตร์บอกว่าไฮโดรเจนยังกลายสภาพเป็นโลหะเหลวลงไปจนถึงแก่นดาว

แต่ตัวแก่นนั้นเองกลับเป็นเรื่องที่ถกเถียงกันในวงการวิทยาศาสตร์ในช่วงหลายปีมานี้ ทฤษฎีดั้งเดิมบอกว่าดาวพฤหัสบดีมีแก่นขนาดเล็กทำด้วย เหล็กกับหินและใหญ่กว่าโลกไม่มากนัก แบบจำลอง ทางเลือกบอกว่าดาวไม่มีแก่นเลย เพราะธาตุหนักทั้งหมดละลายอยู่ในไฮโดรเจนในสภาพโลหะเหลว เนื่องจากความดันและอุณหภูมิที่สูงสุดขั้วภายในแก่นดาว แต่ยานสำรวจจูโนเผยบางสิ่งที่ต่างไป

มวลภายในดาวยักษ์ก๊าซกระจายตัวกันอย่างไม่สม่ำเสมอ ซึ่งส่งผลต่อสนามความโน้มถ่วงอัน รุนแรงของดาวเคราะห์ ความแปรผันน้อยนิดของสนามความโน้มถ่วงมีผลต่อเส้นทางบินของยานสำรวจจูโน ทำให้ยานส่ายเล็กน้อย การเคลื่อนที่ของยานช่วยให้นักดาราศาสตร์
คำนวณองค์ประกอบดาวและพบว่าแก่นดาวอาจมีมวลมากกว่าโลกได้ถึง 25 เท่า แต่มีรูปร่างไม่ชัดเจน เหมือนแก่นโลก คือดูขยุกขยุยและอาจกำลังละลายเมฆเทฝนแอมโมเนีย

ข้อมูลเกี่ยวกับแก่นไม่ใช่เรื่องประหลาดใจเรื่องเดียวที่ยานสำรวจจูโนส่งกลับมา ก่อนยานจะออกจากโลก นักดาราศาสตร์เชื่อว่าบรรยากาศดาวพฤหัสบดี มีน้ำอยู่มาก เพราะขนาดใหญ่ของดาวดึงดูดดาวหางชุ่มน้ำจำนวนมากเข้าไปละลายตัวอยู่ในบรรยากาศ

แม้ค่าที่วัดได้แสดงว่าถึงบรรยากาศจะมีน้ำอยู่มาก แต่กลับมีปริมาณแอมโมเนียมากกว่าน้ำอย่างน้อย 10 เท่า เมฆจึงเทฝนลงมาเป็นผลึก แอมโมเนียซึ่งระเหยหมดเมื่อตกผ่านบรรยากาศที่ความกดและอุณหภูมิเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ การสังเกตยังแสดงให้เห็นด้วยว่าระบบลมของดาวพฤหัสบดีกับของโลกนั้นคล้ายกัน คือมีอากาศร้อนลอยขึ้นจากเส้นศูนย์สูตรแล้วพัดไปหาขั้ว เพียงแต่ของดาวพฤหัสบดีนั้นจะเป็นไอแอมโมเนียหนาแน่นที่ลอยขึ้นและพัดไปทางขั้วดาว

ยานสำรวจจูโนเผาไหม้ตัวเองในบรรยากาศ

ตั้งแต่ยานสำรวจจูโนเดินทางไปถึงดาวพฤหัสบดี เมื่อเดือน ก.ค. 2016 ยานได้โคจรรอบดาวเป็นวงรีคาบละ 53 วัน แผนกำหนดไว้ว่าในเดือน ต.ค. 2016 ยานจะทำการเดินเครื่องจรวดหลักนาน 34 วินาที เพื่อเปลี่ยนวงโคจรเป็นวงกลม คาบละ 14 วัน ซึ่งจะพายานเข้าใกล้ดาวพฤหัสบดีมากขึ้น แต่เมื่อเดือน ก.ย. 2016 กองทัพอเมริกันได้สูญเสียดาวเทียม 2 ดวงเนื่องมาจากความบกพร่องของเครื่องยนต์ โดยเครื่องยนต์ดังกล่าวเป็นเครื่องแบบเดียวกับที่ใช้งานในยานสำรวจจูโน ดังนั้นนาซ่าจึงไม่กล้าที่จะเดินเครื่อง เพราะมันมีความเสี่ยงที่ยานจะเข้าสู่วงโคจรที่ไม่ถูกต้องหรือพุ่งชนดาว วงโคจรของยานจึงต้องเป็นวงรีตามเดิมและได้เข้าไปใกล้ดาวพฤหัสบดี ทุก 53 วัน

ด้วยเหตุนี้ยานสำรวจจูโนจึงโคจรได้เพียงแค่ 12 รอบ แม้ภารกิจจะถูกขยายออกไปจนถึงเดือน ก.ค.แล้วก็ตาม หากนาซ่าไม่ต่ออายุภารกิจอีก ยานสำรวจจูโนจะดิ่งลงสู่บรรยากาศดาวพฤหัสบดีเหมือนกระสุนปืน ยานจะเผาไหม้จนหมดหลังจากส่งข้อมูลสุดท้ายเกี่ยวกับดาวยักษ์ของระบบสุริยะเสร็จสิ้น เมื่อข้อมูลมาถึงมือและแปลงรูปแบบเรียบร้อยแล้ว ในที่สุด นักวิทยาศาสตร์ก็จะสามารถกลับไปนั่งค้นคว้าต่อว่าดาวเคราะห์ยักษ์แห่งระบบสุริยะเกิดขึ้นมาได้อย่างไร