ไอน้ำปริศนาบนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ หมายถึงอะไร

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ ได้ตรวจพบไอน้ำ บริเวณรอบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงหนึ่ง ที่โคจรอยู่รอบดวงดาวที่อยู่ห่างจากโลก 26 ปีแสง

นักดาราศาสตร์กำลังตรวจสอบว่า ไอน้ำรอบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ (exoplanet) เป็นตัวชี้วัดถึงการค้นพบ “ชั้นบรรยากาศ” แรก ที่ค้นพบบนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะหรือไม่

ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงนี้ ถูกเรียกว่า จีเจ 486 บี (GJ 486 B) มีลักษณะขรุขระ เต็มไปด้วยก้อนหิน ซึ่งถือเป็นลักษณะดาวเคราะห์คล้ายโลก แต่มีขนาดใหญ่กว่าโลกราว 30% และมีแรงโน้มถ่วงสูงกว่าโลกของเรา

ดาวเคราะห์ GJ 486 B พบอยู่ใน “เขตอาศัยได้” (habitable zone) ซึ่งในทางดาราศาสตร์ คือ เขตที่มีดาวเคราะห์คล้ายโลก และมีระยะห่างจากดาวฤกษ์ในระยะที่เหมาะสม จนมีโอกาสที่สิ่งมีชีวิตสามารถอาศัยอยู่ได้

ดาวเคราะห์ดวงนี้ โคจรอยู่รอบดาวแคระแดง (red dwarf คือ ดาวฤกษ์ขนาดเล็ก ซึ่งไม่ได้มีความร้อนสูงเท่ากับดวงอาทิตย์) อย่างใกล้ชิด ทำให้ 1 วันบนดาวเคราะห์ GJ 486 B จะคิดเป็น 1.5 วันบนโลก

แต่การที่ดาวแคระแดง ปล่อยรังสีอัลตราไวโอเล็ต และรังสีเอกซ์เรย์ ซึ่งมีศักยภาพทำลายชั้นแก๊สของดาวเคราะห์ได้ ทำให้นักวิทยาศาสตร์ตั้งคำถามว่า ดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวแคระแดง จะรักษาหรือฟื้นฟูชั้นบรรยากาศได้หรือไม่ โดยอุณหภูมิบนดาวเคราะห์แห่งนี้ สูงถึง 430 องศาเซลเซียส (800 องศาฟาเรนไฮต์)

นักวิทยาศาสตร์ยังพบว่า ดาวเคราะห์ GJ 486 B มีการโคจรในลักษณะนี้ ฟากหนึ่งของดาวจะเผชิญหน้ากับดาวฤกษ์เสมอ ทำให้อีกฟากหนึ่งเป็นกลางคืนตลอดเวลา คล้ายกับการโคจรรอบโลกของดวงจันทร์

อย่างไรก็ดี แม้อุณหภูมิที่สูงมาก จะทำให้ดาวเคราะห์ GJ 486 B ไม่เหมาะต่อการดำรงชีวิต แต่การสำรวจดวงดาวด้วยสเปกโตรกราฟที่ติดตั้งอยู่บนกล้องโทรทรรศน์เจมส์เว็บบ์ ได้ตรวจพบร่องรอยของไอน้ำ

การดำรงอยู่ของไอน้ำ อาจบ่งชี้ว่า ดาวเคราะห์ GJ 486 B มีชั้นบรรยากาศ แม้จะมีความร้อนสูงและมีระยะห่างจากดาวฤกษ์ไม่มากนัก

ปริศนาไอน้ำ

แม้นักวิทยาศาสตร์จะเคยตรวจพบไอน้ำ บนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่เต็มไปด้วยแก๊สมาแล้ว แต่พวกเขายังไม่เคยค้นพบชั้นบรรยากาศบนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะแบบที่เต็มไปด้วยหิน (rocky exoplanet) ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ลักษณะเดียวกับโลกและดาวอังคาร

ดังนั้น การค้นพบชั้นบรรยากาศบนดาวเคราะห์เหล่านี้ จะถือเป็นการค้นพบยิ่งใหญ่

“ไอน้ำในชั้นบรรยากาศบนดาวเคราะห์ที่เต็มไปด้วยหิน จะเป็นการค้นพบครั้งยิ่งใหญ่ในวงการวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ” เควิน สตีเวนสัน นักวิจัยหลักโครงการกล้องโทรทรรศน์เจมส์เว็บบ์ จากห้องวิจัยฟิสิกส์ประยุกต์ มหาวิทยาลัยจอห์นฮอปกินส์ กล่าวในแถลงการณ์

ทีมวิจัยใช้วิธีสังเกตการณ์ดาวเคราะห์ GJ 486 b ในขณะเคลื่อนผ่านดาวฤกษ์ 2 ครั้ง ก่อนจะใช้กระบวนการอีกหลายแบบ เพื่อวิเคราะห์ข้อมูลที่กล้องโทรทรรศน์เจมส์เว็บบ์ บันทึกไว้ได้

เมื่อดาวเคราะห์เคลื่อนผ่านดาวฤกษ์ หรือที่เรียกว่า การเคลื่อนผ่านของดาว (transit) แสงจากดาวฤกษ์จะส่องผ่านชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถสังเกตเห็นถึงร่องรอยทางเคมีของแก๊สและองค์ประกอบต่าง ๆ ได้ โดยผลการวิเคราะห์ข้อมูลจากกล้องเจมส์เว็บบ์ ชี้ว่า มีไอน้ำปรากฎอยู่รอบดาวเคราะห์ GJ 486 b นั่นเอง

แต่นักดาราศาสตร์ต้องระมัดระวัง ไม่ตีความข้อมูลผิด เพราะมีความเป็นไปได้ว่า ไอน้ำนั้นจะมาจากดาวฤกษ์

“เราเห็นสัญญาณ และค่อนข้างแน่ชัดว่า เป็นไอน้ำที่เกิดจากน้ำ แต่เราชี้ชัดไม่ได้ว่า น้ำนั้นเป็นส่วนหนึ่งของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์หรือไม่ ถ้าใช่ นั่นหมายความว่า ดาวเคราะห์มีชั้นบรรยากาศ หรือเราเพียงแค่เห็นสัญญาณการมีอยู่ของน้ำที่มาจากตัวดาวฤกษ์” ซาราห์ โมรัน นักวิจัยหลัก และผู้ช่วยวิจัย มหาวิทยาลัยแอริโซนา กล่าว

ต้องยอมรับว่า ไอน้ำสามารถดำรงอยู่ได้บริเวณจุดมืดของดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ในระบบสุริยะ โดยจุดมืดบนดวงอาทิตย์ หรือดาวฤกษ์อื่น ๆ จะเป็นพื้นที่ที่มีความเย็นมากกว่าพื้นที่อื่น ๆ ของดาว

ดังนั้น การที่ดาวแคระแดงที่มีดาวเคราะห์ GJ 486 b โคจรอยู่ มีขนาดเล็กและเย็นกว่าดวงอาทิตย์ จึงอาจมีไอน้ำอยู่ในจุดมืดของดาวฤกษ์ได้ เป็นปัจจัยเพียงพอที่อาจทำให้ข้อสันนิษฐานถึงการค้นพบชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ คลาดเคลื่อน

และถึงแม้ ดาวเคราะห์ GJ 486 b จะมีชั้นบรรยากาศจริง แต่ความร้อนจากดาวแคระแดง จะบั่นทอนชั้นบรรยากาศนั้นอย่างต่อเนื่อง ทำให้หากดาวเคราะห์ GJ 486 b จะมีชั้นบรรยากาศที่ยั่งยืน มันจะต้องฟื้นฟูชั้นบรรยากาศด้วยตัวเองให้ได้จากแหล่ง อาทิ ไอน้ำจากภูเขาไฟ

ต่อจากนี้ นักวิทยาศาสตร์จะสังเกตการณ์ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงนี้ ด้วยอุปกรณ์อื่น ๆ บนกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ ซึ่งอาจเปิดเผยรายละเอียดน่าสนใจอื่น ๆ ถึงแหล่งที่มาของไอน้ำ

“การใช้อุปกรณ์อีกหลายประเภท เมื่อรวบรวมข้อมูลเข้าด้วยกันแล้ว จะชี้ชัดได้ว่า ดาวเคราะห์ดวงนี้มีชั้นบรรยากาศจริงหรือไม่” สตีเวนสัน กล่าว