ฮับเบิลพบคลื่นบรรยากาศ 10 เหลี่ยมขนาดยักษ์ที่ขั้วใต้ดาวเสาร์

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของนาซาพบลวดลายเรขาคณิตชวนตะลึงในบรรยากาศดาวเสาร์ นั่นคือคลื่นขนาดมหึมาที่มีลักษณะเป็น 10 เหลี่ยม โอบล้อมบริเวณขั้วใต้ของดาวเคราะห์ นักดาราศาสตร์เรียกมันว่า เดคากอน (decagon)

สิ่งที่เห็นไม่ใช่โครงสร้างแข็งหรือเส้นขอบที่วาดอยู่บนดาวเสาร์ แต่เป็นคลื่นบรรยากาศขนาดใหญ่ซึ่งก่อตัวอยู่ภายในกระแสลมกรดอันทรงพลังแถบขั้วโลกของดาวเสาร์ 45

ใหญ่กว่าโลก และไม่ได้อยู่แค่บนยอดเมฆ

เดคากอนมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 13,000 กิโลเมตร หรือ 8,100 ไมล์ กว้างกว่าโลกเล็กน้อย และมีศูนย์กลางอยู่ใกล้ละติจูด 63 องศาใต้ กล้อง Wide Field Camera 3 ของฮับเบิลถ่ายภาพโครงสร้างนี้ในหลายช่วงความยาวคลื่น จึงทำให้นักวิทยาศาสตร์มองเห็นมันในระดับความสูงของบรรยากาศที่ต่างกัน 34

ผลที่ได้สำคัญมาก เพราะตำแหน่งปรากฏของเดคากอนเลื่อนเล็กน้อยตามช่วงความยาวคลื่น และยังตรวจพบได้ตลอดหลายชั้นของบรรยากาศ นั่นเป็นหลักฐานว่าโครงสร้างนี้ทอดตัวในแนวดิ่ง ไม่ได้เป็นเพียงลวดลายที่จำกัดอยู่บนชั้นเมฆสูงสุดที่ตามองเห็น 45

นาซาระบุว่า นี่คือรูปแบบมีด้านสม่ำเสมอขนาดใหญ่และคงอยู่นานรูปแบบแรกที่พบในซีกใต้ของดาวเสาร์ ข้อมูลสังเกตการณ์หลายปีบ่งชี้ว่าเส้นขอบของมันชัดเจนขึ้นเรื่อย ๆ ตั้งแต่ปี 2023 3

คล้ายหกเหลี่ยมที่ขั้วเหนือ แต่ไม่ใช่แฝดกัน

ขั้วเหนือของดาวเสาร์มีชื่อเสียงมานานจากโครงสร้างกระแสลมกรดรูป หกเหลี่ยม หรือ “เฮกซากอน” ซึ่งตรวจพบครั้งแรกจากข้อมูลของยานวอยเอเจอร์ การพบเดคากอนจึงน่าตื่นเต้น เพราะแสดงว่าดาวเสาร์อาจสร้างคลื่นรูปหลายเหลี่ยมขนาดมหึมาได้ทั้งสองขั้ว 15

อย่างไรก็ดี ความคล้ายคลึงไม่ได้หมายความว่าทั้งสองโครงสร้างทำงานเหมือนกัน เฮกซากอนทางเหนือถูกติดตามมาเป็นเวลานาน ขณะที่เดคากอนทางใต้เพิ่งได้รับการยืนยันและยังอยู่ระหว่างวิวัฒน์ นาซามองว่าความแตกต่างระหว่างทั้งคู่จะช่วยให้นักวิจัยเข้าใจว่าเหตุใดกระแสลมกรดใกล้ขั้วจึงจัดตัวเป็นรูปแบบคลื่นที่ต่างกันได้ 35

เบาะแสจากนักดูดาวสมัครเล่น และข้อมูลฮับเบิลย้อนหลัง

ระหว่างฤดูหนาวของขั้วใต้ดาวเสาร์ในช่วงปี 2012–2023 ตำแหน่งของขั้วใต้ไม่เอื้อต่อการสังเกตจากโลก เมื่อมุมมองเริ่มดีขึ้น ผู้สังเกตการณ์ภาคพื้นดินพบแถบคลื่นเป็นระลอกใกล้ขั้วใต้ รวมถึงภาพที่เกี่ยวข้องกับ เทรเวอร์ แบร์รี นักดูดาวสมัครเล่น จากนั้นนักวิจัยจึงนำเบาะแสดังกล่าวไปเทียบกับข้อมูลติดตามระยะยาวของฮับเบิล เพื่อตามรอยการพัฒนาของเดคากอน 35

ข้อมูลที่มีในขณะนี้ชี้ว่าโครงสร้างดังกล่าวปรากฏอยู่แล้วในปี 2023 และเด่นชัดขึ้นหลังจากนั้น แต่เนื่องจากขั้วใต้ถูกบังจากมุมมองการสังเกตเป็นเวลานานก่อนหน้านั้น นักวิทยาศาสตร์จึงยังไม่เห็นช่วงเริ่มก่อตัวโดยตรง และยังระบุจังหวะกับกลไกการก่อกำเนิดที่แน่ชัดไม่ได้ 35

รูปทรง 10 เหลี่ยมบอกอะไรเกี่ยวกับลมบนดาวเสาร์

เดคากอนฝังตัวอยู่ในกระแสลมกรดขั้วใต้ที่ทรงพลัง การมีลอนคลื่นซ้ำกัน 10 ส่วนบ่งบอกว่ากระแสลมนี้สามารถกักและจัดระเบียบความแปรปรวนขนาดใหญ่ในบรรยากาศให้เป็นรูปแบบคลื่นที่ต่อเนื่อง แทนที่จะปล่อยให้สลายตัวไป 45

รูปทรงดังกล่าวจึงเป็นข้อมูลสำคัญต่อแบบจำลองการไหลเวียนบรรยากาศของดาวเสาร์ การเกิดคลื่นรูปหลายเหลี่ยมขึ้นกับปัจจัยอย่างความเร็ว ความกว้าง ความโค้งของกระแสลมกรด และพฤติกรรมของลมในระดับความสูงต่าง ๆ ภาพจากฮับเบิลจึงไม่ใช่แค่ภาพแปลกตา แต่เป็นข้อจำกัดเชิงข้อมูลสำหรับทดสอบทฤษฎีว่ากระแสลมบนดาวเคราะห์ยักษ์จัดระเบียบตัวเองอย่างไร 45

อย่างไรก็ตาม ข้อมูลปัจจุบันยัง ไม่ได้ ตอบว่าทำไมคลื่นนี้จึงมี 10 ด้าน หรือสิ่งใดเป็นตัวกระตุ้น อาจเกี่ยวข้องกับความไม่เสถียรในกระแสลมกรด พลวัตจากชั้นบรรยากาศลึก วัฏจักรฤดูกาล หรือหลายปัจจัยร่วมกัน ณ ตอนนี้ หลักฐานสนับสนุนการมีอยู่จริงและการทอดตัวผ่านหลายระดับบรรยากาศของเดคากอนได้ชัดเจนกว่าคำอธิบายต้นกำเนิดแบบใดแบบหนึ่ง 35

ทำไมข้อมูลจากแคสสินีและการติดตามต่อเนื่องจึงสำคัญ

ภารกิจแคสสินีของนาซาเคยเก็บข้อมูลบริบทของเมฆ บริเวณขั้ว และกระแสลมกรดบนดาวเสาร์ไว้หลายปี แต่รูปแบบขั้วใต้ที่เพิ่งได้รับการยอมรับนี้กำลังปรากฏจากบันทึกการสังเกตในยุคหลัง การเปรียบเทียบเดคากอนกับข้อมูลสมัยแคสสินีและเฮกซากอนที่ขั้วเหนืออาจช่วยตอบได้ว่า มันเป็นโครงสร้างที่เพิ่งเกิด ปรากฏซ้ำตามฤดูกาล หรือเป็นการจัดตัวชั่วคราวของบรรยากาศ 5

การติดตามด้วยฮับเบิลต่อไป การสังเกตด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ และการสร้างแบบจำลองบรรยากาศ จะเป็นกุญแจสำคัญในการตรวจสอบว่าเดคากอนหยั่งลึกลงไปเพียงใด เปลี่ยนไปตามฤดูกาลหรือไม่ และจะคงอยู่จนกลายเป็นรูปแบบถาวรคล้ายเฮกซากอนทางเหนือหรือเปล่า 5

สำหรับตอนนี้ ขั้วใต้ของดาวเสาร์ได้เพิ่มปริศนาใหม่ให้วงการดาราศาสตร์: คลื่น 10 เหลี่ยมขนาดระดับดาวเคราะห์ ที่ย้ำว่าสภาพอากาศบนดาวเคราะห์ยักษ์มีระเบียบซับซ้อนกว่าที่เรายังเข้าใจอยู่มาก