ถ้าพูดถึงดาวเคราะห์ที่โดดเด่นที่สุดในระบบสุริยะ แน่นอนว่าไม่มีใครเกินดาวเสาร์ แม้ดาวเคราะห์ดวงอื่นอาจแข่งกันที่ได้สีสันและขนาด แต่ดาวเสาร์ย่อมยืนหนึ่งด้วยระบบวงแหวนขนาดใหญ่ที่สวยงามไม่เหมือนใคร
ดาวเสาร์มีวงแหวนไม่ต่ำกว่า 8 วง เล็กบ้างใหญ่บ้างซ้อนกันเป็นชั้นๆ โดยจะมี 3 วงที่เห็นชัดเจนจากระยะไกลและมีพื้นที่กว้างใหญ่กว่าวงอื่น นอกนั้นก็จะเป็นวงแหวนขนาดเล็กและมีความบางมากกว่า ระบบวงแหวนที่แผ่กว้างจากดาวเสาร์ถึง 282,000 กิโลเมตรนี้ประกอบขึ้นด้วยอนุภาคน้ำแข็งขนาดต่างๆ กันจำนวนนับไม่ถ้วน ตั้งแต่ขนาดเล็กกว่าเม็ดทรายไปจนถึงขนาดใหญ่กว่าภูเขา แต่เชื่อไหมว่า วงแหวนอันสวยงามนั้นไม่ใช่ลักษณะอันถาวรของดาวเสาร์
งานวิจัยล่าสุด 3 ชิ้นที่ตีพิมพ์ในเดือนพฤษภาคม ระบุตรงกันว่า ดาวเสาร์ไม่ได้มีวงแหวนมาแบบนี้ตั้งแต่ยุคแรกเริ่มพร้อมการก่อตัวของระบบสุริยะเมื่อ 4,600 ล้านปีก่อน แท้จริงแล้วดาวเสาร์เพิ่งมีวงแหวนปรากฏขึ้นเมื่อ 100-300 ล้านปีที่ผ่านมานี้เอง ซึ่งก็จะตรงกับยุคที่มีไดโนเสาร์เดินอยู่บนโลกของเรา และข่าวร้ายคือ วงแหวนแสนสวยเหล่านี้จะไม่ได้คงอยู่ตลอดไป ด้วยเหตุที่มันกำลังสูญสลายด้วยการกลายสภาพเป็น ‘ฝนวงแหวน’ ตกลงสู่ชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์อย่างรวดเร็ว
ริชาร์ด เดอริเซ็น ศาสตราจารย์กิตติคุณด้านดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยอินเดียนา บลูมิงตัน ผู้นำทีมวิจัยที่ตีพิมพ์ 2 ใน 3 ชิ้น อธิบายถึงการวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้จากยานแคสสินีระหว่างที่โคจรสำรวจดาวเสาร์ช่วงระหว่างปี 2004-2017 ได้ผลว่า อนุภาคน้ำแข็งของวงแหวนดาวเสาร์นั้นได้หายไปเป็นน้ำหนักหลายตันต่อวินาที ด้วยอิทธิพลของสะเก็ดฝุ่นดาวขนาดเล็กจิ๋วจากอวกาศภายนอกที่พุ่งเข้าสู่ระบบวงแหวนตลอดเวลา ฝุ่นเหล่านี้จะเข้าไปปะปนกับอนุภาคน้ำแข็งของวงแหวนในปริมาณตั้งแต่ 0.1-2%
การไหลไปรอบวงแหวนของสิ่งแปลกปลอมเหล่านี้ด้วยความเร็วสัมพัทธ์ที่แตกต่างทำให้เกิดโมเมนตัมเชิงมุม และได้ผลักเอาอนุภาคน้ำแข็งจากวงแหวนด้านในสุดพุ่งเข้าหาดาวเสาร์ ในที่สุดอนุภาคน้ำแข็งก็จะสลายตัวแล้วตกลงไปสู่บรรยากาศชั้นบนไม่ต่างจากสายฝน ด้วยอัตราเร็วเช่นนี้ ดาวเสาร์จะกลายเป็นดาวเคราะห์กลมๆ ไร้วงแหวนในเวลาไม่เกิน 100-400 ล้านปีข้างหน้า หรืออย่างดีก็อาจแค่คงเหลือวงแหวนวงนอกสุดไว้
ระยะเวลาในหลัก 100 ล้านปี อาจดูเหมือนนานมากเมื่อเทียบกับช่วงชีวิตมนุษย์ แต่มันเร็วมากเมื่อมองในสเกลเวลาระดับจักวาล
“ผมคิดว่าหลังจากที่วงแหวนของดาวเสาร์สลายตัวไปถึงระดับหนึ่งแล้ว มันจะเหลือเพียงวงแหวนบางๆ ที่ดูคล้ายกับวงแหวนดาวยูเรนัสในที่สุด” พอล เอสตราดา นักวิทยาศาสตร์วิจัยจากศูนย์วิจัยเอมส์ของนาซ่าในเมาน์เทนวิว แคลิฟอร์เนีย หนึ่งในทีมวิจัยกล่าว
นั่นทำให้เราอดคิดไม่ได้ว่า เมื่อมองไปที่วงแหวนบางๆ ของดาวยูเรนัสและเนปจูน ครั้งหนึ่งดาวแก๊สยักษ์ทั้งสองอาจเคยมีวงแหวนใหญ่โตสวยงามแบบดาวเสาร์ ก่อนจะเหลือเพียงวงแหวนบางๆ แทบมองไม่เห็นแบบทุกวันนี้
แล้ววงแหวนที่เป็นสัญลักษณ์ของดาวเสาร์มาจากไหน?
แม้ทุกวันนี้ดาวเสาร์มีดวงจันทร์บริวารที่ยืนยันแล้วมากกว่า 82 ดวง แต่งานวิจัยก่อนหน้านี้ของ แจ็ค วิสดอม จากมหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์ ได้กล่าวถึงดวงจันทร์ในยุคก่อนหน้านี้ที่มีจำนวนมากกว่านี้มาก ดวงจันทร์เหล่านี้ต่างก็มีขนาดใหญ่-เล็กแตกต่างกัน แต่ดวงจันทร์ดวงที่มีอิทธิพลมากกว่าเพื่อนคือ ‘ไททัน’ ที่มีขนาดใหญ่กว่าดาวพุธ และถือได้ว่ามีขนาดใหญ่เป็นอันดับ 2 เมื่อเทียบกับดวงจันทร์ทุกดวงในระบบสุริยะ (เป็นรองเพียงดวงจันทร์แกนนีมีดของดาวพฤหัส)
จนเมื่อ 160 ล้านปีที่ผ่านมามา ดวงจันทร์น้ำแข็งดวงหนึ่งของดาวเสาร์ถูกแรงโน้มถ่วงของไททันรบกวนจนเปลี่ยนวิถีโคจร และในที่สุดดวงจันทร์โชคร้ายดวงนี้ก็ถูกแรงไทดัลของดาวเสาร์ฉีกเป็นชิ้นๆ ซากดวงจันทร์ที่แตกสลายส่วนใหญ่ถูกดาวเสาร์ดูดกลืนเข้าไปหมด เหลือเพียงส่วนของน้ำแข็งที่ค่อยๆ กลายสภาพมาเป็นวงแหวนที่น่าจดจำของดาวเสาร์ในเวลาต่อมา
นอกจากเป็นต้นเหตุของการเกิดวงแหวนในอดีตแล้ว ในอนาคตดวงจันทร์ยักษ์อย่างไททันก็อาจส่งอิทธิพลต่อดวงจันทร์ดวงอื่นของดาวเสาร์ได้อีก
จากงานวิจัยอีกชิ้นที่พบว่า ดวงจันทร์ไททันกำลังเคลื่อนห่างออกจากดาวเสาร์ปีละ 11 เซนติเมตร การเปลี่ยนแปลงนี้อาจทำให้เกิดเหตุการณ์วนซ้ำ จนก่อให้เกิดวงแหวนใหม่ขึ้นมาอีกครั้งก็เป็นไปได้
ภาพ:
- 10-28-80 Washington: Image of Saturn taken by the Voyager Spacecraft at a distance of 21.1 million miles. Color enhanced by NASA.UPI COLOR PHOTO via Getty Images
- https://solarsystem.nasa.gov/missions/cassini/science/rings/
อ้างอิง:
- https://edition.cnn.com/2023/05/24/world/saturn-rings-disappearing-scn/index.html
- Richard H. Durisen ในวารสาร Icarus ลงวันที่ 12 พฤษภาคม 2023 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019103522003177
- Sascha Kempf ลงวันที่ 12 พฤษภาคม 2023 https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf8537
- Paul R. Estrada ลงวันที่ 15 พฤษภาคม 2023 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019103522003888
- งานวิจัยที่มาของวงแหวนของ Jack Wisdom https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn1234
- งานวิจัยการเคลื่อนออกห่างดาวเสาร์ของไททัน https://phys.org/news/2020-06-titan-migrating-saturn-faster-previously.html
