ปริศนาเกาะมหัศจรรย์ของไททัน

 

     การศึกษาใหม่ได้พบว่า “เกาะมหัศจรรย์” บนไททันน่าจะเป็นชิ้นส่วนของสารอินทรีย์เยือกแข็งที่มีรูพรุน ค้านกับงานก่อนหน้านี้ที่บอกว่าเป็นฟองก๊าซ หรือกระทั่งเกาะลวงตา

     ชั้นบรรยากาศสีส้มขุ่นของไททันมีความหนาแน่นสูงกว่าชั้นบรรยากาศโลก 50% และอุดมไปด้วยมีเธนและมักพบโมเลกุลอินทรีย์อื่นๆ ด้วย พื้นผิวของไททันปกคลุมด้วยสันทรายวัสดุสารอินทรีย์ และทะเลมีเธนและอีเธนเหลว ถ้ายังแปลกไม่พอ ในภาพจากเรดาร์ยังพบจุดสว่างที่ย้ายตำแหน่งได้บนพื้นผิวทะเล ซึ่งจุดสว่างอาจคงอยู่ตั้งแต่ไม่กี่ชั่วโมงจนถึงหลายสัปดาห์หรือมากกว่านั้น โผล่มาแล้วก็หายไปในการสำรวจแต่ละครั้ง

     นักวิทยาศาสตร์ได้พบ “เกาะมหัศจรรย์” เหล่านี้ครั้งแรกในปี 2014 ด้วยปฏิบัติการคาสสินี-ไฮเกนส์ และตั้งแต่นั้นมาก็พยายามจะระบุให้ได้ว่าพวกมันคืออะไร การศึกษาก่อนหน้านี้บอกว่าอาจจะเป็นเกาะล่องหนที่เกิดจากคลื่น หรือกระทั่งเกาะจริงๆ ที่เป็นของแข็งลอยน้ำได้ หรือฟองของก๊าซไนโตรเจน

     Xinting Yu นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์และผู้เขียนนำการศึกษาใหม่ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่แผนกฟิสิกส์และดาราศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทกซัส ซานอันโตนีโอ สงสัยว่าถ้าพิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างชั้นบรรยากาศไททัน, ทะเลสาบของเหลว และวัสดุสารแข็งบนพื้นผิวเหล่านั้น ก็น่าจะเผยให้เห็นที่มาของเกาะปริศนาได้หรือไม่ ฉันอยากจะตรวจสอบว่าเกาะมหัศจรรย์นั้นแท้จริงแล้วเป็นสสารอินทรีย์ที่ลอยอยู่บนผิวน้ำ เหมือนกับหินภูเขาไฟ(pumice) บนโลกที่สามารถลอยน้ำได้ก่อนที่สุดท้ายจะจมลง หรือไม่

เรดาร์บนยานคาสสินีซึ่งสามารถทะลุทะลวงชั้นบรรยากาศหนาทึบของไททัน เผยให้เห็นทะเลสาบและทะเลขนาดใหญ่ใกล้ขั้วเหนือของดวงจันทร์นี้ จุดสว่างที่ปรากฏขึ้นชั่วคราว หรือเกาะมหัศจรรย์ ปรากฏให้เห็นและหายไปใน Ligeia Mare

     ชั้นบรรยากาศส่วนบนของไททันนั้นหนาทึบด้วยสสารอินทรีย์ที่หลากหลาย โมเลกุลอาจเกาะกัน, เยือกแข็ง และตกลงบนพื้นผิวดวงจันทร์ ซึ่งรวมถึงลงบนแม่น้ำและทะเลสาบมีเธนและอีเธนเหลวด้วย โดยสร้างคลื่นที่สูงเพียงไม่กี่มิลลิเมตรเท่านั้น Yu และทีมของเธอสนใจในชะตากรรมของก้อนสสารอินทรีย์เหล่านี้ก่อนที่จะมาถึงทะเลสาบไฮโดรคาร์บอนของไททันว่า พวกมันจะจมหรือลอย

     เพื่อค้นหาคำตอบ ก่อนอื่นทีมก็สืบสวนว่าสารอินทรีย์แข็งบนไททันจะละลายได้ในทะเลสาบมีเธนเหลวหรือไม่ เนื่องจากทะเลสาบเหล่านี้อิ่มตัวไปด้วยอนุภาคสารอินทรีย์ ทีมพบว่าของแข็งที่ตกลงมาไม่น่าจะละลายได้เมื่อมันกระทบกับของเหลว สำหรับเราเพื่อที่จะได้เห็นเกาะมหัศจรรย์ พวกมันจะไม่ใช่แค่ลอยได้แค่หนึ่งวินาทีแล้วก็จมลงไป Yu กล่าว พวกมันจะต้องลอยอยู่นานพอดู แต่ไม่ได้ลอยอยู่ตลอดไปด้วย

     ทะเลสาบและทะเลบนไททันนั้นมีมีเธนและอีเธนเป็นหลัก ซึ่งแม้จะอยู่ในสภาพอิ่มตัวสูงแต่สารประกอบทั้งสองก็มีความตึงผิวที่ต่ำ ซึ่งทำให้ของแข็งยิ่งลอยตัวได้ยากขึ้น แบบจำลองบอกว่าของแข็งเยือกแข็งเกือบทั้งหมดเองก็มีความหนาแน่นสูงมากและมีความตึงผิวที่ต่ำเกินกว่าจะสร้างเกาะมหัศจรรย์ของไททันได้ ยกเว้นแต่ว่าก้อนเหล่านั้นจะมีรูพรุนเหมือนกับชีสสวิส

บทสรุปชะตากรรมของสารประกอบอินทรีย์แบบเรียบง่ายและเชิงซ้อนบนพื้นผิวไททัน

      ถ้าก้อนสสารเยือกแข็งนั้นมีขนาดใหญ่มากพอและมีอัตราส่วนรูและท่อแคบที่เหมาะสม มีเธนเหลวก็อาจจะซึมเข้าไปช้าเพียงพอที่ก้อนเยือกแข็งจะลอยอ้อยอิ่งบนผิวน้ำได้ แบบจำลองพบว่า ก้อนแต่ละก้อนน่าจะมีขนาดเล็กเกินกว่าจะลอยอยู่ได้ด้วยตัวมันเอง แต่อาจเกาะกลุ่มกันมีขนาดใหญ่มากพอบนชายฝั่ง ชิ้นที่ใหญ่กว่าก็อาจจะแตกออกและลอยหายไป(calving) เหมือนกับที่หิ้งน้ำแข็งแตกบนโลก เมื่อรวมขนาดที่ใหญ่ขึ้นและรูพรุนที่มากพอ ธารน้ำแข็งอินทรีย์เหล่านี้ก็อาจจะอธิบายปรากฏการณ์เกาะมหัศจรรย์ได้

     ทีมยังอธิบายปริศนาอีกประการบนไททันว่าเพราะเหตุใด แอ่งของเหลวจึงราบเรียบอย่างมากโดยมีคลื่นไม่สูงไปกว่าไม่กี่มิลลิเมตร นั้นเป็นเพราะมีชั้นของแข็งเยือกแข็งบางๆ ที่ปกคลุมทะเลและทะเลสาบของไททัน งานวิจัยของทีมเผยแพร่ในวารสาร Geophysical Research Letters  วันที่ 4 มกราคม

แหล่งข่าว phys.org : Titan’s “magic islands” are likely to be honeycombed hydrocarbon icebergs, finds study
                space.com : floating “magic islands” on Saturn’s moon Titan may be honeycombed-shaped snow
                iflscience.com : we may finally know what those “magic islands” are on Saturn’s moon Titan