Tech

ลมในจุดแดงใหญ่ของดาวพฤหัสบดีกำลังเร่งขึ้น

ใน Great Red Spot ของ Jupiter ซึ่งเป็นพายุที่โหมกระหน่ำมานานหลายศตวรรษ “เลนนอก” ของมันเคลื่อนที่เร็วกว่า “เลนใน” — และยังคงเพิ่มความเร็วต่อไป จากการวิเคราะห์ข้อมูลระยะยาวจากวงแหวนความเร็วสูงนี้ นักวิจัยพบว่าความเร็วลมเพิ่มขึ้นถึงร้อยละ 8 ระหว่างปี 2009 ถึง 2020 การค้นพบนี้สามารถทำได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของ NASA/ESA ที่รวบรวมไว้ กว่า 10 ปีของการสังเกตการณ์อย่างสม่ำเสมอ โดยทำหน้าที่เป็นผู้เฝ้าสังเกตพายุสำหรับดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเรา นักวิจัยวิเคราะห์ “รายงานพายุ” ตามปกติของฮับเบิลพบว่าความเร็วลมเฉลี่ยภายในขอบเขตของพายุหรือที่เรียกว่าวงแหวนความเร็วสูงนั้นเพิ่มขึ้นถึง 8 เปอร์เซ็นต์ระหว่างปี 2552 ถึง 2563 ในทางตรงกันข้าม ลมที่อยู่ใกล้ บริเวณด้านในสุดของจุดสีแดงเคลื่อนที่ช้ากว่าอย่างเห็นได้ชัด เมฆสีต่างๆ ของพายุขนาดใหญ่หมุนทวนเข็มนาฬิกาด้วยความเร็วเกิน 640 กิโลเมตรต่อชั่วโมง และกระแสน้ำวนนั้นใหญ่กว่าตัวโลกเอง จุดแดงเป็นตำนานส่วนหนึ่งเพราะมนุษย์ได้สังเกตมันมาเป็นเวลากว่า 150 ปีแล้ว “เมื่อแรกเห็นผลลัพธ์ ฉันถามว่า ‘สิ่งนี้สมเหตุสมผลหรือไม่’ ไม่มีใครเคยเห็นสิ่งนี้มาก่อน” Michael Wong จาก University of California, Berkeley ซึ่งเป็นผู้นำการวิเคราะห์กล่าว “แต่นี่เป็นสิ่งที่มีเพียงฮับเบิลเท่านั้นที่ทำได้ การมีอายุยืนยาวและการสังเกตการณ์อย่างต่อเนื่องของฮับเบิลทำให้การเปิดเผยนี้เป็นไปได้” ดาวเทียมและเครื่องบินที่โคจรรอบโลกติดตามพายุลูกใหญ่บนโลกอย่างใกล้ชิดแบบเรียลไทม์ “เนื่องจากเราไม่มีเครื่องบินขับไล่พายุที่ดาวพฤหัสบดี เราจึงไม่สามารถวัดลมบนไซต์ได้อย่างต่อเนื่อง” เอมี ไซมอนจากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซ่าในเมืองกรีนเบลท์ รัฐแมริแลนด์ ผู้ร่วมวิจัยอธิบาย “ฮับเบิลเป็นกล้องโทรทรรศน์เพียงตัวเดียวที่มีระยะครอบคลุมและความละเอียดเชิงพื้นที่ที่สามารถจับลมของดาวพฤหัสได้อย่างละเอียด” จากการวิเคราะห์ภาพที่ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของ NASA/ESA ระหว่างปี 2009 ถึง 2020 นักวิจัยพบว่าความเร็วลมเฉลี่ยภายในขอบเขตของ Great Red Spot ซึ่งกำหนดโดยวงกลมสีเขียวด้านนอกนั้นเพิ่มขึ้นถึง 8 เปอร์เซ็นต์ และ เกิน 640 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ในทางตรงกันข้าม ลมที่อยู่ใกล้บริเวณด้านในสุดของพายุซึ่งมีวงแหวนสีเขียวขนาดเล็กกำลังเคลื่อนตัวช้ากว่าอย่างเห็นได้ชัด ทั้งสองเคลื่อนทวนเข็มนาฬิกา เครดิต: NASA, ESA, Michael H. Wong (UC Berkeley) การเปลี่ยนแปลงความเร็วลมที่พวกเขาวัดด้วยฮับเบิลมีค่าน้อยกว่า 2.5 กิโลเมตรต่อชั่วโมงต่อปีโลก “เรากำลังพูดถึงการเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ ที่ว่าถ้าเราไม่มีข้อมูลฮับเบิล 11 ปี เราจะไม่รู้ว่ามันเกิดขึ้น” ไซม่อนกล่าว “ด้วยฮับเบิล เรามีความแม่นยำ เราจำเป็นต้องระบุเทรนด์” การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องของฮับเบิลช่วยให้นักวิจัยสามารถทบทวนและวิเคราะห์ข้อมูลได้อย่างแม่นยำมากในขณะที่พวกเขาเพิ่มเข้าไป คุณลักษณะที่เล็กที่สุดที่ฮับเบิลสามารถเปิดเผยได้ในพายุนั้นอยู่ห่างออกไปเพียง 170 กิโลเมตร เพื่อวิเคราะห์ข้อมูลมากมายของฮับเบิลให้ดียิ่งขึ้น Wong ได้ใช้แนวทางใหม่ในการวิเคราะห์ข้อมูลของเขา เขาใช้ซอฟต์แวร์เพื่อติดตามเวกเตอร์ลม (ทิศทางและความเร็ว) หลายหมื่นตัว (ทิศทางและความเร็ว) ทุกครั้งที่ฮับเบิลสังเกตเห็นดาวพฤหัสบดี ความเร็วที่เพิ่มขึ้นหมายถึงอะไร? “การวินิจฉัยนั้นยาก เนื่องจากฮับเบิลมองไม่เห็นก้นพายุเป็นอย่างดี สิ่งใดที่อยู่ใต้ยอดคลาวด์จะมองไม่เห็นในข้อมูล” Wong อธิบาย “แต่มันเป็นปริศนาชิ้นที่น่าสนใจที่จะช่วยให้เราเข้าใจว่าอะไรเป็นตัวกระตุ้นจุดแดงใหญ่ และมันรักษาพลังงานไว้อย่างไร” ยังมีงานอีกมากที่ต้องทำเพื่อให้เข้าใจอย่างถ่องแท้ นักดาราศาสตร์ได้ทำการศึกษาอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับ “ราชา” ของพายุระบบสุริยะตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1870 The Great Red Spot เป็นการพองตัวของวัสดุจากภายในของดาวพฤหัสบดี หากมองจากด้านข้าง พายุจะมีโครงสร้างเป็นชั้นๆ เป็นเค้กแต่งงาน มีเมฆสูงตรงกลางลดหลั่นลงมาเป็นชั้นนอก นักดาราศาสตร์ได้ตั้งข้อสังเกตว่าขนาดกำลังหดตัวและกลายเป็นวงกลมมากกว่าวงรีในการสังเกตการณ์ที่มีระยะเวลามากกว่าหนึ่งศตวรรษ เส้นผ่านศูนย์กลางปัจจุบันคือ 16,000 กิโลเมตร หมายความว่าโลกยังสามารถเข้าไปข้างในได้ นอกเหนือจากการสังเกตพายุในตำนานที่มีอายุยืนยาวนี้แล้ว นักวิจัยยังได้สังเกตพายุบนดาวเคราะห์ดวงอื่น รวมทั้งดาวเนปจูน ซึ่งพวกมันมักจะเดินทางข้ามพื้นผิวโลกและหายไปภายในเวลาเพียงไม่กี่ปี การวิจัยในลักษณะนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ไม่เพียงแต่เรียนรู้เกี่ยวกับดาวเคราะห์แต่ละดวงเท่านั้น แต่ยังได้ข้อสรุปเกี่ยวกับฟิสิกส์พื้นฐานที่ขับเคลื่อนและรักษาพายุของดาวเคราะห์ด้วย ข้อมูลส่วนใหญ่ที่สนับสนุนการวิจัยนี้มาจากโครงการ Outer Planets Atmospheres Legacy (OPAL) ของฮับเบิล ซึ่งให้มุมมองทั่วโลกประจำปีของฮับเบิลเกี่ยวกับดาวเคราะห์ชั้นนอก ซึ่งช่วยให้นักดาราศาสตร์ค้นหาการเปลี่ยนแปลงของพายุ ลม และเมฆของดาวเคราะห์ได้ Journal Reference Wong, MH, Marcus, PS, Simon, AA, de Pater, I. , Tollefson, JW, & Asay-Davis, X. (2021) วิวัฒนาการของลมแนวนอนใน Great Red Spot ของดาวพฤหัสบดีจากหนึ่งปี Jovian ของแผนที่ HST/WFC3 จดหมายวิจัยธรณีฟิสิกส์, 48, e2021GL093982. ดอย: 10.1029/2021GL093982

Back to top button