ภูเขาไฟน้ำแข็งบนพลูโต

 

ภาพเร่งสีธรรมชาติของพลูโต โดยยานนิวฮฮไรซันส์ แสดงภูมิประเทศที่โดดเด่นที่สุดของดาวเคราะห์แคระ เป็นรายละเอียดคล้ายรูปหัวใจ

     ในปลายด้านไกลของระบบสุริยะ ไกลจากความอบอุ่นและแสงสว่างของดวงอาทิตย์ มีพิภพอันเป็นอัตลักษณ์แห่งหนึ่งลอยอยู่ท่ามกลางความเวิ้งว้างมืดมิด งานวิจัยใหม่ได้บอกว่า พลูโตมีภูมิประเทศที่สลักเสลาโดยภูเขาไฟน้ำแข็ง ในแบบและขนาดที่ไม่เคยพบที่ใดในระบบสุริยะมาก่อน ทางตะวัตกเฉียงใต้ของ Sputnik Planita “หัวใจ” ของพลูโต มีลาวาน้ำผสมน้ำแข็งมากมายเอ่อจากข้างใต้พื้นผิวพลูโต ภูเขาไฟน้ำแข็งมีความสูง 7 กิโลเมตร

      หนึ่งในพื้นที่ที่มีหลุมอุกกาบาตเพียงเล็กน้อยนั้นกลับเต็มไปด้วยพื้นผิวคลื่นขรุขระที่ยกตัวสูง ไม่เคยปรากฏรายละเอียดคล้ายๆ กันนี้ในที่แห่งใดในระบบสุริยะมาก่อน ทีมนักวิจัยที่นำโดย Kelsi Singer นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์จากสถาบันวิจัยเซาธ์เวสต์ เขียนไว้ในรายงาน การมีอยู่ของรายละเอียดขนาดใหญ่เหล่านี้บอกได้ว่าโครงสร้างภายในและวิวัฒนาการของพลูโต อาจจะเก็บงำความร้อนได้มากพอ หรือมีความร้อนมากกว่าที่เคยคิดไว้ก่อนยานนิวฮอไรซันส์(New Horizons) จะบินไปเยี่ยมเยือน

      กิจกรรมภูเขาไฟน้ำแข็ง(cryovolcanism) ก็เป็นไปตามทื่ชื่อบอกว่า โดยแทนที่จะปะทุลาวาร้อนออกมา แต่พวกมันกลับปะทุน้ำแข็งที่ละลายปนกับของเหลว(slush) ปนกับสารประกอบที่ระเหยง่ายเช่น อัมโมเนีย และมีเธน เมื่อของผสมออกมาเจอกับสภาพชั้นบรรยากาศที่เย็นเยือกเหนือพื้น พวกมันจะแข็งตัวและสะสมบนพื้นผิว เหมือนกับลาวาที่สามารถสร้างภูเขาและปล่องภูเขาไฟ(caldera) เพียงแต่ว่า เย็นกว่ามาก

      ร่องรอยของภูเขาไฟน้ำแข็งแห่งแรกบนพลูโตถูกพบในปี 2015 เมื่อนิวฮอไรซันส์บินผ่านระบบพลูโต นักวิทยาศาสตร์ไม่เคยเข้าถึงข้อมูลมากมายเกี่ยวกับผู้อาศัยที่มีขนาดใหญ่ที่สุดแถบไคเปอร์(Kuiper Belt) มาก่อนเลย และไม่ไกลจากหัวใจพลูโต ก็มีรายละเอียดบางอย่างที่ดูน่าสนใจอย่างมาก ในบรรดารายละเอียดเหล่านั้นคือ Wright Mons และ Piccard Mons ซึ่งเคยจำแนกคร่าวๆ ว่าน่าจะเป็นภูเขาไฟน้ำแข็ง ซึ่งเป็นกองพูน(mound) ขนาดใหญ่โดยมีรูลึกอยู่ตรงกลาง ซึ่งคล้ายกับรายละเอียดภูเขาไฟในที่อื่นๆ ในระบบสุริยะอย่างมาก(ไรท์สูง 4-5 กิโลเมตรกว้าง 150 กิโลเมตร, พิคคาร์ดสูง 7 กิโลเมตร กว้าง 250 กิโลเมตร)

เส้นขอบฟ้าของพลูโต โดยที่มี Sputnik Planitia และพื้นที่รอบๆ อยู่ทางตะวันตก

     การวิเคราะห์ล่าสุดโดย Singer และเพื่อนร่วมงานได้เผยให้เห็นว่าการยกตัวของลักษณะภูมิประเทศ น่าจะชัดเจนมากกว่าที่เป็น เนื่องจากแสงที่ริบหรี่ที่รอยต่อกลางวัน-กลางคืน(terminator) ทำให้สับสนในรายละเอียดอยู่บ้าง เนื่องจาก Piccard Mons อยู่ในความมืดในช่วงเวลาที่ถ่ายภาพ ทีมจึงหันเหความสนใจไปที่ Wright Mons แทน ซึ่งเห็นก่อนได้ก่อนที่แสงอาทิตย์จะลับไป ขณะนี้ทีมได้ทำการวิเคราะห์ในเบื้องลึกและพบว่าพื้นที่ยังคงน่าจะเป็นผลจากกิจกรรมภูเขาไฟน้ำแข็ง เหตุผลที่มันดูแตกต่างจากพื้นที่อื่นในลักษณะคล้ายกันในระบบสุริยะ ก็คือ กระบวนการและสภาพแวดล้อมที่แตกต่างออกไป ซึ่งเป็นอัตลักษณ์ของพลูโตเอง

     Wright Mons มีส่วนยอดที่ต่ำลงไปมาก น่าจะพอๆ กับความสูงของมัน ในพื้นที่นี้มีหลายส่วนที่มีลักษณะปรากฏขรุขระ(hummocky) อย่างไม่ปกติ ซึ่งเกิดจากกองพูนกลมที่ทับถมซ้อนกัน ยิ่งกว่านั้น มันยังเพิ่งเกิดกิจกรรมภูเขาไฟน้ำแข็งขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ในความเป็นมาของดาวเคราะห์แคระนี้ นั้นเป็นเพราะมีหลุมอุกกาบาตเพียงแห่งเดียวที่ด้านข้างของ Wright Mons ซึ่งบอกว่าจะต้องมีเวลานานไม่พอที่จะปุปะและมีรอยแผลจากการชนมากมาย พื้นที่ไม่น่าจะเก่าแก่กว่าหนึ่งหรือสองพันล้านปี แต่บางพื้นที่อาจจะมีอายุไม่ถึง 2 ร้อยล้านปี

     มีการพบรายละเอียดที่คิดว่าเป็นภูเขาไฟน้ำแข็งอยู่บนพิภพหลายดวงในระบบสุริยะซึ่งรวมถึงดาวเคราะห์แคระ เซเรส(Ceres), ดวงจันทร์ไททัน(Titan) ของดาวเสาร์, ดวงจันทร์ยูโรปา(Europa) ของดาวพฤหัสฯ และแม้แต่ดวงจันทร์คารอน(Charon) ของพลูโต แต่ก็ยากที่จะจำแนกกิจกรรมภูเขาไฟน้ำแข็งได้อย่างแน่ชัดเนื่องจากเราไม่พบกิจกรรมนี้บนโลกในธรรมชาติเดียวกับบนพลูโต ที่เราจะเปรียบเทียบมันได้

     ทีมพบว่า ในภูมิประเทศจากภูเขาไฟน้ำแข็งที่ขอบของสปุตนิค มีกองพูนมากมายหลายแห่งให้เห็น การสร้างพื้นที่เหล่านี้ต้องการพื้นที่ปะทุหลายจุด และมีวัสดุสารที่ปะทุออกมาจำนวนมากราว 1 หมื่นลูกบาศก์กิโลเมตร หรือเทียบเท่ากับ 4 พันล้านเท่าน้ำในสระว่ายน้ำโอลิมปิก ปริมาตรของ Wright Mons เพียงลูกเดียวก็เทียบเท่ากับภูเขาไฟเมานาโลอา(Mauna Loa) ในฮาวายได้

ภาพพื้นที่ภูเขาไฟน้ำแข็งบนพลูโต พื้นผิวและชั้นหมอกในชั้นบรรยากาศพลูโตก็แสดงในภาพ การแปลผลของศิลปินกระบวนการทางภูเขาไฟ(น้ำแข็ง) เมื่อไม่นานมานี้อาจจะเกิดขึ้นอย่างไร

     ภูเขาไฟน้ำแข็งก็มีความคล้ายกับภูเขาไฟ(ธรรมดา) บนโลกในบางมุมมอง เนื่องจากพื้นผิวพลูโตประกอบด้วยน้ำแข็งและอุณหภูมิบนพื้นผิวก็ต่ำกว่าจุดเยือกแข็งของน้ำอย่างมาก นี่หมายความว่า น้ำของเหลวหรือบางสิ่งที่คล้าย อย่างน้อยก็อาจเป็นของไหลบางส่วนหรือเคลื่อนที่ได้ เหมือนกับแมกมาบนโลกที่ขึ้นมาถึงพื้นผิวหลังการปะทุและแข็งตัว Singer กล่าวว่า มันอาจจะไม่ได้เป็นของเหลวทั้งหมด เป็นหิมะปนน้ำละลายซึ่งมีทั้งน้ำและน้ำแข็งอยู่ หรืออาจจะแม้แต่เป็นของแข็งที่ไหลได้ คล้ายๆ กับยาสีฟัน มีพฤติกรรมเหมือนกับธารน้ำแข็งที่ไหลได้บนโลก

     และกิจกรรมภูเขาไฟน้ำแข็งของพลูโตยังมีความคล้ายกับภูเขาไฟแบบโล่(shield volcanoes) บนโลก ซึ่งเป็นภูเขาไฟแบบที่ไม่แสดงตัวแบบโจ่งแจ้งซึ่งก่อตัวขึ้นจากการสะสมแอ่งลาวาเป็นโครงสร้างรูปกลม แบบภูเขาไฟที่หมู่เกาะฮาวาย แทนที่จะปะทุแบบภูเขาไฟเซนต์เฮเลน หรือ วิสุเวียส แต่ภูเขาไฟแบบโล่ก็มักจะก่อตัวขึ้นจากลาวาที่เหลวมาก ซึ่งแตกต่างจากบนพลูโต

     แม้ว่านักวิทยาศาสตร์ยังไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ว่ากิจกรรมภูเขาไฟน้ำแข็งบนพลูโตเกิดขึ้นได้อย่างไร แต่ก็เป็นไปได้ที่ได้รับพลังจากความร้อนของการสลายตัวกัมมันตภาพรังสีจากภายในพลูโต ปรากฏการณ์ประหลาดคล้ายๆ กันนี้ก็เป็นหนึ่งในแหล่งความร้อนภายในของโลกด้วย แม้ว่าพลูโตจะไม่มีการแปรสัณฐานแผ่นเปลือก(plate tectonics) ซึ่งเป็นระบบการขยับแผ่นทวีปที่ผลักดันกิจกรรมทางธรณีวิทยาบนโลก นักวิทยาศาสตร์เรียกกิจกรรมทางธรณีวิทยาอย่างที่เกิดบนพลูโตคือ การแปรสัณฐานทั่วไป(general tectonics) ซึ่งยังสามารถสร้างรายละเอียดอย่างรอยเลื่อนในหินแม้ไม่มีแผ่นเปลือกแปรสัณฐานก็ตาม

     ยังคงไม่ชัดเจนถึงกระบวนการเบื้องลึกของพลูโตว่าอาจจะสร้างกิจกรรมภูเขาไฟน้ำแข็งในระดับนี้ เป็นไปได้ที่จะมีเครือข่ายของรอยแตกอยู่ใต้พื้นที่นี้ และถูกปกคลุมไว้โดยแมกม่าน้ำแข็ง(cryomagma) ที่เอ่อขึ้นมาและแข็งตัว การค้นพบใหม่ได้บอกว่า แม้ว่าจะเย็นเยือกแต่พลูโตก็ยังห่างไกลจากการตายและนิ่งเฉื่อย ในความเป็นจริง ดาวเคราะห์แคระขนาดเล็กดวงนี้อาจจะสอนเราได้มากมายเกี่ยวกับกิจกรรมภูเขาไฟน้ำแข็ง

     ระดับของรายละเอียดกิจกรรมภูเขาไฟน้ำแข็งทั่วระบบสุริยะนั้นหลากหลายอย่างมาก ด้วยสภาวะและวัสดุสารพื้นผิวที่แตกต่างกับที่ปรากฏบนพลูโต มันจึงเป็นไปได้ที่การเคลื่อนที่ของวัสดุสารใดๆ บนพื้นผิว(พลูโต) อาจจะไม่คล้ายกับบนวัตถุอื่น ทีมเขียนไว้

     การดันวัสดุสารน้ำแข็งออกสู่พื้นผิววัตถุที่มีอุณหภูมิที่ต่ำมาก, แรงดันชั้นบรรยากาศต่ำ, แรงโน้มถ่วงต่ำ และปริมาณของน้ำแข็งจากสารระเหยง่ายที่พบบนพื้นผิวพลูโต ทำให้มันมีอัตลักษณ์ท่ามกลางพิภพอื่นในระบบสุริยะที่เคยไปเยี่ยมเยือนมา งานวิจัยเผยแพร่ใน Nature Communications วันที่ 29 มีนาคม

แหล่งข่าว sciencealert.com : there’s something truly unique about Pluto’s landscape, new study says
                space.com : ice volcanoes on Pluto may still be erupting
                spaceref.com : Pluto’s giant ice volcanos may have formed from multiple eruption events