ลมที่ขอบ "จุดแดงใหญ่" ดาวพฤหัสฯ พัดเร็วมากขึ้น

จุดแดงใหญ่(Great Red Spot) ของดาวพฤหัสฯ เป็นระบบพายุหมุนที่มีขนาดใหญ่และมีอายุยาวนาน แม้จะหดตัวลงก็ยังมีขนาดใหญ๋กว่าโลก
  

    เหมือนกับความเร็วของคนขับรถแข่งมากประสบการณ์ ลมที่ “ลู่” นอกสุดของจุดแดงใหญ่ดาวพฤหัสฯ เองก็กำลังพัดเร็วขึ้นเรื่อยๆ โดยไม่ทราบสาเหตุ เป็นการค้นพบที่ทำได้เฉพาะเมื่อมีกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ซึ่งจับตาดูดาวเคราะห์มานานกว่าหนึ่งทศวรรษแล้ว

     นักวิจัยได้วิเคราะห์ “รายงานพายุ” จากฮับเบิลเป็นประจำ ได้พบว่าความเร็วลมเฉลี่ยเลยเข้ามาภายในขอบเขตของพายุเล็กน้อยซึ่งเรียกกันว่า วงแหวนความเร็วสูง(high-speed ring) เพิ่มขึ้นถึง 8% ตั้งแต่ปี 2009 ถึง 2020 เมื่อเทียบแล้ว ลมที่ใกล้พื้นที่ส่วนในสุดของจุดแดงใหญ่(Great Red Spot) กำลังเคลื่อนที่ช้ากว่าอย่างมาก กลุ่มเมฆสีแดงชาดในพายุยักษ์นั้นหมุนทวนเข็มนาฬิกาด้วยความเร็วมากกว่า 640 กิโลเมตรต่อชั่วโมงแล้ว และตัวพายุเองก็มีขนาดใหญ่กว่าโลกด้วย จุดแดงใหญ่เป็นตำนาน ส่วนหนึ่งก็เพราะมนุษยชาติสำรวจมันมานานกว่า 150 ปีแล้ว

     ตอนที่ผมได้เห็นผลสรุปเป็นครั้งแรก ผมก็ถามว่านี่มันจริงเหรอ ไม่มีใครสังเกตเห็นมาก่อนเลย Michael Wong จากมหาวิทยาลัยคาลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ ซึ่งนำงานวิเคราะห์ที่เผยแพร่ใน Geophysical Research Letters กล่าว แต่นี่ก็มีเฉพาะกล้องฮับเบิลที่ทำได้ การสำรวจของฮับเบิลที่ยาวนานและยังดำเนินการอยู่ทำให้ความจริงนี้หลุดออกมาได้

     เราใช้ดาวเทียมรอบโลกและบนเครื่องบินเพื่อตามรอยพายุขนาดใหญ่บนโลกอย่างใกล้ชิดในเวลาจริง เนื่องจากเราไม่มีเครื่องบินที่ไล่ตามพายุที่ดาวพฤหัสฯ เราจึงไม่สามารถตรวจสอบลม ณ พื้นที่นั้นได้อย่างต่อเนื่อง Amy Simon จากศูนย์การบินอวกาศกอดดาร์ดของนาซา อธิบาย ฮับเบิลเป็นกล้องเพียงตัวเดียวที่ครอบคลุมพื้นที่และยังให้ความละเอียดที่จับลมของดาวพฤหัสฯ ในรายละเอียดนี้ได้

ด้วยการวิเคราะห์ภาพที่ถ่ายโดยกล้องฮับเบิลจากปี 2009 ถึง 2020 นักวิจัยได้พบว่าความเร็วลมเฉลี่ยที่ชายขอบจุดแดงใหญ่ของดาวพฤหัสฯ ระบุเป็นวงรีรอบนอก ได้เพิ่มขึ้น 8% ในช่วงเวลาดังกล่าว และมีความเร็วเกิน 640 กิโลเมตรต่อชั่วโมงแล้ว แตกต่างจากลมใกล้ส่วนในสุดของพายุซึ่งระบุเป็นวงรีรอบใน ซึ่งเคลื่อนที่ช้ากว่าอย่างมาก แต่ทั้งสองวงก็เคลื่อนที่แบบทวนเข็มนาฬิกา  

     ระดับการเปลี่ยนแปลงความเร็วลมที่ฮับเบิลได้ตรวจสอบ เกิดขึ้นไม่ถึง 2.5 กิโลเมตรต่อชั่วโมงต่อปีโลก เรากำลังพูดถึงการเปลี่ยนแปลงที่เล็กน้อยมากจนถ้าคุณไม่มีข้อมูลฮับเบิลตลอด 11 ปี เราก็คงไม่รู้ว่าเกิดขึ้น Simon กล่าว ด้วยฮับเบิลเราจึงมีความแม่นยำที่ต้องการในการจับตาดูแนวโน้มนี้ การจับตาดูของฮับเบิลที่ยังดำเนินอยู่ช่วยให้นักวิจัยได้ย้อนกลับไปและวิเคราะห์ข้อมูลของมันได้อย่างแม่นยำมากๆ เมื่อเพิ่มข้อมูลเข้าไปเรื่อยๆ รายละเอียดที่เล็กที่สุดที่ฮับเบิลเผยให้เห็นในพายุ มีความกว้างราว 170 กิโลเมตร

     เราพบว่าความเร็วลมเฉลี่ยในจุดแดงใหญ่นั้นเพิ่มขึ้นเล็กน้อยตลอดช่วงทศวรรษที่ผ่านมา Wong กล่าวเสริม เรามีตัวอย่างหนึ่งเมื่อมีการวิเคราะห์แผนที่ลมในแบบสองมิติ ก็พบการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันในปี 2017 เมื่อมีพายุหมุนขนาดใหญ่พอสมควรอยู่ใกล้ๆ ลูกหนึ่ง

     เพื่อให้วิเคราะห์ข้อมูลฮับเบิลได้ดีขึ้น Wong ใช้ความพยายามใหม่ในการวิเคราะห์ข้อมูล เขาใช้ซอฟท์แวร์ที่ตามรอยลมหลายแสนจุดทั้งทิศทางและความเร็ว ในแต่ละครั้งที่ฮับเบิลสำรวจดาวพฤหัสฯ Wong อธิบายว่า มันช่วยให้ผมมีชุดการตรวจสอบความเร็วที่สอคดล้องกันมากขึ้นเรื่อยๆ ผมยังทดสอบทางสถิติเพื่อยืนยันได้ว่านี่เป็นความเพิ่มความเร็วลมจริงๆ

     แล้วลมที่มีความเร็วเพิ่มขึ้นหมายถึงอะไร ก็ยากที่จะบอก เนื่องจากฮับเบิลไม่สามารถมองเห็นก้นของพายุได้ อะไรก็ตามที่อยู่ใต้ยอดเมฆจะมองไม่เห็นในข้อมูล เขาอธิบาย แต่ก็เป็นข้อมูลที่น่าสนใจที่สามารถช่วยเราให้เข้าใจว่าอะไรส่งพลังให้กับจุดแดงใหญ่ และมันรักษาพลังงานไว้ได้อย่างไร ยังมีงานอีกมากที่จะต้องทำเพื่อให้เข้าใจอย่างถ่องแท้

การสำรวจจุดแดงใหญ่โดยกล้องฮับเบิล แสดงให้เห็นว่าพายุกำลังหดตัวลง, มีรูปร่างกลมมากขึ้น และมีสีแดงจัดมากขึ้น

     นักดาราศาสตร์ทำการศึกษาราชาแห่งระบบสุริยะอย่างต่อเนื่องมาตั้งแต่ทศวรรษ 1870 เป็นเหตุการณ์ทางอุตุนิยมวิทยาที่มีขนาดใหญ่ที่สุดและมีอายุยืนยาวที่สุดบนดาวเคราะห์ดวงหนึ่งๆ ในระบบสุริยะ จุดแดงใหญ่เป็นการลอยขึ้นของวัสดุสารจากภายในของดาวพฤหัสฯ ถ้ามองจากด้านข้าง พายุก็น่าจะมีโครงสร้างเหมือนเค้กแต่งงานที่ซ้อนเป็นชั้นๆ โดยมีเมฆสูงที่ใจกลางและกระจายหายออกไปสู่ชั้นส่วนนอกๆ จากการสำรวจอย่างต่อเนื่องนานกว่าร้อยปี นักดาราศาสตร์บอกว่ามันกำลังมีขนาดเล็กลงและมีรูปร่างที่กลมมากขึ้นแทนที่จะเป็นรูปไข่ เส้นผ่าศูนย์กลางปัจจุบันอยู่ที่ 16000 กิโลเมตร ซึ่งหมายความว่าก็ยังมีขนาดใหญ่กว่าโลกอยู่ดี จากที่ครั้งหนึ่งมันเคยใหญ่ถึงขนาดเอาโลก 3 ใบมาวางต่อกัน  

     นอกเหนือจากการสำรวจพายุอายุยืนยาวจนเป็นตำนานนี้แล้ว นักวิจัยยังได้สำรวจพายุบนดาวเคราะห์อื่นๆ ซึ่งรวมถึงเนปจูน ซึ่งพวกมันดูจะเดินทางข้ามพื้นผิวดาวเคราะห์ และหายไปในเวลาไม่กี่ปี งานวิจัยเช่นนี้ช่วยนักวิทยาศาสตร์ไม่เพียงแต่ได้เรียนรู้เกี่ยวกับดาวเคราะห์แต่ละดวง แต่ยังให้ข้อสรุปเกี่ยวกับฟิสิกส์ที่ซ่อนอยู่ที่ขับเคลื่อนและรักษาพายุของดาวเคราะห์ต่างๆ ไว้

      ข้อมูลส่วนใหญ่ที่ทีมวิจัยใช้มาจากโครงการสำรวจ OPAL(Outer Planets Atmosphere Legacy) ของฮับเบิล ซึ่งจะใช้กล้องฮับเบิลเพื่อสำรวจดาวเคราะห์วงนอกเป็นประจำทุกปี ช่วยให้นักดาราศาสตร์ได้มองหาการเปลี่ยนแปลงพายุ, ลม และเมฆของดาวเคราะห์

แหล่งข่าว hubblesite.org : Hubble shows winds in Jupiter’s Great Red Spot are speeding up
                sciencealert.com : the winds near Jupiter’s Great Red Spot are speeding up, and no one is sure why  
                iflscience.com : the winds of Jupiter’s Great Red Spot are speeding up