ถือเป็นสิ่งแปลกประหลาดในหมู่ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ
แม้ว่าแกนการหมุนของดาวเคราะห์ส่วนใหญ่จะตั้งฉากกับระนาบการโคจรของพวกมัน แต่ดาวยูเรนัสก็มีมุมเอียงมากถึง 98 องศา มันล้มตะแคง น่าจะเกิดจากการชนกันในสมัยโบราณ นอกจากนี้ยังมีการหมุนถอยหลังเข้าคลองซึ่งตรงกันข้ามกับดาวเคราะห์ส่วนใหญ่
ยักษ์น้ำแข็งยังมีความสัมพันธ์ที่ไม่ธรรมดากับดวงอาทิตย์ซึ่งทำให้มันแตกต่างจากดาวเคราะห์ดวงอื่น
ความเป็นเอกลักษณ์ของดาวยูเรนัสขยายไปถึงชั้นบรรยากาศชั้นบนที่เรียกว่าเทอร์โมสเฟียร์-โคโรนา อุณหภูมิของภูมิภาคนั้นสูงกว่า 500 องศาเซลเซียส และแหล่งความร้อนที่ทำให้นักดาราศาสตร์สับสน
โคโรนาทอดยาวไปไกลถึง 50,000 กม. เหนือพื้นผิว ซึ่งทำให้มันแตกต่างจากดาวเคราะห์ดวงอื่นด้วย ที่แปลกกว่านั้นก็คือ อุณหภูมิของมันกำลังลดลง
เมื่อยานโวเอเจอร์ 2 บินผ่านดาวยูเรนัสในปี 1986 มันจะวัดอุณหภูมิของเทอร์โมสเฟียร์ ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา กล้องโทรทรรศน์ได้วัดอุณหภูมิของดาวยูเรนัสอย่างต่อเนื่อง
การวัดทั้งหมดนี้แสดงให้เห็นว่าชั้นบรรยากาศชั้นบนของโลกกำลังเย็นลงและอุณหภูมิลดลงครึ่งหนึ่ง ไม่มีดาวเคราะห์ดวงอื่นใดที่ประสบกับการเปลี่ยนแปลงแบบเดียวกัน
นักวิทยาศาสตร์รู้ดีว่าเทอร์โมสเฟียร์ของดาวยูเรนัสนั้นเป็นชั้นบางๆ มีชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ฝังอยู่ และช่วยให้นักดาราศาสตร์วัดอุณหภูมิของเทอร์โมสเฟียร์ได้ เป็นชั้นไอออนที่แยกชั้นบรรยากาศด้านล่างออกจากแมกนีโตสเฟียร์ของดาวเคราะห์
ไอออน H3+ ในชั้นบรรยากาศรอบนอกจะเข้าสู่สมดุลทางความร้อนกับสารเป็นกลางที่อยู่รอบๆ อย่างรวดเร็ว ไอออนปล่อยโฟตอนในอินฟราเรดใกล้ (NIR) ซึ่งช่วยให้นักดาราศาสตร์ตรวจดูอุณหภูมิของเทอร์โมสเฟียร์ด้วยกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินเนื่องจากความยาวคลื่น NIR บางส่วนทะลุชั้นบรรยากาศของโลก
นั่นคือวิธีที่พวกเขารู้ว่าบรรยากาศชั้นบนกำลังเย็นลง ในขณะที่การสังเกตบรรยากาศด้านล่างแสดงว่าไม่เย็นลง
การระบายความร้อนเป็นเรื่องที่น่าสงสัย และผลกระทบตามฤดูกาลก็ถูกตัดออกไปอันเป็นสาเหตุของอุณหภูมิที่ลดลง วัฏจักรสุริยะ 11 ปีของดวงอาทิตย์ก็เช่นกัน ซึ่งเห็นระดับพลังงานจากดวงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงไป
งานวิจัยใหม่ที่ตีพิมพ์ใน Geophysical Review Letters มีคำอธิบายเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ มีชื่อว่า "พลังงานลมจากแสงอาทิตย์น่าจะควบคุมอุณหภูมิเทอร์โมสเฟียร์ของดาวยูเรนัส” ผู้เขียนนำคือ Dr. Adam Masters จากภาควิชาฟิสิกส์ที่ Imperial College
ตามที่อาจารย์และเพื่อนร่วมงานของเขา ลมสุริยะมีส่วนทำให้ดาวยูเรนัสเย็นลง ลมสุริยะคือกระแสอนุภาคที่มีประจุซึ่งมาจากโคโรนาซึ่งเป็นชั้นนอกสุดของดวงอาทิตย์ เป็นพลาสมาที่ประกอบด้วยอิเล็กตรอนและโปรตอนเป็นส่วนใหญ่ และยังประกอบด้วยนิวเคลียสของอะตอมและไอออนหนักอีกด้วย
“เห็นได้ชัดว่าการควบคุมบรรยากาศชั้นบนของดาวยูเรนัสด้วยลมสุริยะนั้นแข็งแกร่งมาก ไม่เหมือนสิ่งที่เราเคยเห็นบนดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะของเรา” อดัมส์กล่าว
ในขณะที่ลมสุริยะพัดไม่หยุด คุณสมบัติของลมจะค่อยๆ เปลี่ยนไปตามเวลาที่ตรงกับการเปลี่ยนแปลงในชั้นบรรยากาศชั้นบนของดาวยูเรนัส
นับตั้งแต่ประมาณปี 1990 ความกดอากาศภายนอกโดยเฉลี่ยของลมสุริยะได้ลดลงอย่างช้าๆ แต่มีนัยสำคัญ การลดลงไม่มีความสัมพันธ์กับวัฏจักร 11 ปีที่รู้จักกันดีของดวงอาทิตย์ แต่มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงของดาวยูเรนัส
สิ่งนี้เสนอแนะแก่นักวิจัยว่าอุณหภูมิของดาวยูเรนัสไม่ได้ถูกควบคุมโดยโฟตอนต่างจากโลก
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าโฟตอนจากดวงอาทิตย์ทำให้โลกร้อน เป็นพื้นฐานของชีวิต แม้ว่าสนามแมกนีโตสเฟียร์ของโลกจะปกป้องโลกจากลมสุริยะเป็นส่วนใหญ่ แต่โฟตอนก็ไม่หยุดนิ่ง
ดาวยูเรนัสอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากกว่าโลกมาก ประมาณ 3 พันล้านกิโลเมตร ในขณะที่โลกอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เพียง 228 ล้านกิโลเมตร จำนวนโฟตอนที่ไปถึงดาวยูเรนัสไม่เพียงพอที่จะทำให้โลกร้อนขึ้น แต่ลมสุริยะที่ลดลงทำให้สนามแม่เหล็กของดาวยูเรนัสขยายตัว
เนื่องจากแมกนีโตสเฟียร์ปกป้องดาวยูเรนัสจากลมสุริยะ การขยายตัวของมันทำให้ลมสุริยะเข้าถึงโลกได้ยากขึ้น พลังงานไหลผ่านอวกาศรอบโลก ในที่สุดก็ไปถึงเทอร์โมสเฟียร์และควบคุมอุณหภูมิของมัน
“พลังงานจลน์ของลมสุริยะที่ลดลงหรือพลังงานลมสุริยะทั้งหมดที่ใกล้เคียงกัน น่าจะหมายถึงความร้อนที่ลดลงของเทอร์โมสเฟียร์ของดาวยูเรนัส ส่งผลให้อุณหภูมิลดลงในระยะยาว” ผู้เขียนอธิบายในรายงานของพวกเขา
ซึ่งหมายความว่าสำหรับดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ๆ เช่น โลก แสงดาวจะควบคุมอุณหภูมิของเทอร์โมสเฟียร์ ในขณะที่ดาวเคราะห์ที่อยู่ไกลออกไป ลมสุริยะจะเข้าปกคลุม
การค้นพบนี้อาจส่งผลต่อภารกิจในอนาคตที่เสนอไปยังดาวยูเรนัส
การสำรวจ Decadal Science and Astrobiology Planetary Science and Astrobiology ปี 2023-2032 ระบุว่าภารกิจไปยังดาวยูเรนัสมีความสำคัญสูงสุด แม้ว่าจนถึงขณะนี้ยังไม่ได้รับการอนุมัติก็ตาม แนวคิดภารกิจนี้เรียกว่า Uranus Orbiter and Probe (UOP) และหนึ่งในเป้าหมายหลักคือเพื่อศึกษาบรรยากาศของยักษ์น้ำแข็ง
ภารกิจนี้จะกล่าวถึงความลึกลับของการเย็นตัวของดาวยูเรนัส แต่นักวิทยาศาสตร์พยายามดิ้นรนเพื่อทำความเข้าใจ การค้นพบนี้หมายความว่าเป้าหมายภารกิจสามารถปรับปรุงได้ และคำถามกลายเป็นว่าพลังงานจากลมสุริยะเข้าสู่สนามแม่เหล็กที่ผิดปกติของดาวยูเรนัสได้อย่างไร
การศึกษานี้ไม่เพียงแต่ตอบคำถามที่น่าสงสัยเกี่ยวกับดาวยูเรนัสเท่านั้น แต่ยังขยายไปถึงดาวเคราะห์นอกระบบด้วย หากการระบายความร้อนด้วยลมสุริยะสามารถเกิดขึ้นที่นี่ มันก็สามารถเกิดขึ้นที่อื่นได้
“นอกเหนือจากระบบสุริยะ คำอธิบายเรื่องการระบายความร้อนด้วยอุณหภูมิเทอร์โมสเฟียร์ของดาวยูเรนัสนี้บอกเป็นนัยว่าสหายดาวเคราะห์นอกระบบจะเป็นเจ้าภาพดาวฤกษ์โดยไม่ต้องมีแรงขับในพื้นที่ที่รุนแรง (เช่น) และเมื่อมีแมกนีโตสเฟียร์ขนาดใหญ่เพียงพอจะเกิดอันตรกิริยาทางไฟฟ้าไดนามิกกับดาวฤกษ์แม่เป็นส่วนใหญ่" ผู้เขียนเขียน
สำหรับดาวเคราะห์นอกระบบเหล่านี้ ลมดาวจะควบคุมวิวัฒนาการทางความร้อนของชั้นบรรยากาศชั้นบนอย่างเข้มงวด ไม่ใช่การแผ่รังสีของดาวฤกษ์ ลมดาวยังอาจขับเคลื่อนแสงออโรร่าบางประเภทด้วย
“ปฏิสัมพันธ์ระหว่างดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ที่รุนแรงที่ดาวยูเรนัสอาจมีผลกระทบต่อการสร้างถ้าดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่แตกต่างกันสร้างสนามแม่เหล็กแรงสูงภายในพวกมัน ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการค้นหาโลกที่สามารถอยู่อาศัยได้นอกระบบสุริยะของเรา” อดัมส์สรุป
บทความนี้เผยแพร่ครั้งแรกโดยจักรวาลวันนี้- อ่านบทความต้นฉบับ-
