ดวงจันทร์น้ำแข็งหลายดวงในระบบดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ดูเหมือนจะมีมหาสมุทรที่เป็นของเหลวอยู่ภายใน ความรู้ของเราเกี่ยวกับดวงจันทร์ยูเรเนียนนั้นมีจำกัดมากขึ้น แต่การเดินทางสำรวจระบบดาวยูเรนัสในอนาคตมีศักยภาพในการตรวจจับมหาสมุทรใต้ผิวดิน การวางแผนสำหรับสิ่งนี้ต้องอาศัยความเข้าใจว่าโครงสร้างภายในของดวงจันทร์ทั้งที่มีและไม่มีมหาสมุทรเกี่ยวข้องกับปริมาณที่สังเกตได้อย่างไร งานวิจัยใหม่จากสถาบันธรณีฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยเท็กซัสและมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาครูซ แสดงให้เห็นว่าลักษณะบางประการของสถานะการหมุนของพวกมันสามารถวินิจฉัยการมีหรือไม่มีมหาสมุทรน้ำของเหลวภายในภายในดวงจันทร์ยูเรเนียนหลายดวง เช่น มิแรนดา เอเรียล และอัมเบรียล และการที่รวมสิ่งนี้เข้ากับการวัดสนามแรงโน้มถ่วงสามารถให้ข้อจำกัดที่ครอบคลุมเกี่ยวกับโครงสร้างภายในและประวัติของดวงจันทร์ยูเรเนียน
มีแนวโน้มว่าจะมีชั้นมหาสมุทรอยู่ในดวงจันทร์สำคัญของดาวยูเรนัส 4 ดวง ได้แก่ เอเรียล อัมเบรียล ไททาเนีย และโอเบรอน; มหาสมุทรที่มีรสเค็มหรือเค็มจัดอยู่ใต้น้ำแข็งและบนชั้นหินที่อุดมด้วยน้ำและหินแห้ง มิแรนดามีขนาดเล็กเกินไปที่จะกักเก็บความร้อนเพียงพอสำหรับชั้นมหาสมุทร เครดิตรูปภาพ: NASA / JPL-Caltech
เมื่อยานโวเอเจอร์ 2 ของ NASA บินผ่านดาวยูเรนัสในปี 1986 มันจับภาพที่มีเม็ดละเอียดของดวงจันทร์ขนาดใหญ่ที่ปกคลุมไปด้วยน้ำแข็ง
ตอนนี้ NASA วางแผนที่จะส่งยานอวกาศอีกลำไปยังดาวยูเรนัส โดยคราวนี้จะติดตั้งเพื่อดูว่าดวงจันทร์น้ำแข็งเหล่านั้นซ่อนมหาสมุทรที่เป็นของเหลวหรือไม่
ภารกิจยังอยู่ในขั้นตอนการวางแผนขั้นต้น แต่นักวิจัยดาวเคราะห์กำลังเตรียมพร้อมโดยการสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ใหม่ที่สามารถใช้เพื่อตรวจจับมหาสมุทรใต้น้ำแข็งโดยใช้เพียงกล้องของยานอวกาศ
แบบจำลองคอมพิวเตอร์ของพวกเขาทำงานโดยการวิเคราะห์การสั่นหรือการสั่นไหวเล็กน้อยในลักษณะที่ดวงจันทร์หมุนรอบเมื่อมันโคจรรอบดาวเคราะห์ดวงแม่ของมัน
จากนั้นจะสามารถคำนวณปริมาณน้ำ น้ำแข็ง และหินที่อยู่ภายในได้ การโยกเยกน้อยลงหมายถึงดวงจันทร์ส่วนใหญ่แข็ง ในขณะที่การโยกเยกขนาดใหญ่หมายถึงพื้นผิวน้ำแข็งลอยอยู่ในมหาสมุทรที่มีน้ำเป็นของเหลว
เมื่อรวมกับข้อมูลแรงโน้มถ่วง แบบจำลองจะคำนวณความลึกของมหาสมุทรและความหนาของน้ำแข็งที่อยู่ด้านบน
“หากพบว่าดวงจันทร์ของดาวยูเรนัสมีมหาสมุทรอยู่ภายใน นั่นอาจหมายความว่ามีโลกที่อาจเป็นแหล่งสิ่งมีชีวิตจำนวนมากมายทั่วทั้งกาแล็กซีของเรา” ดร. ดั๊ก เฮมิงเวย์ นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์แห่งสถาบันธรณีฟิสิกส์มหาวิทยาลัยเท็กซัสกล่าว
“การค้นพบมหาสมุทรน้ำของเหลวภายในดวงจันทร์ของดาวยูเรนัสจะเปลี่ยนความคิดของเราเกี่ยวกับความเป็นไปได้ต่างๆ ที่สิ่งมีชีวิตสามารถดำรงอยู่ได้”
ดวงจันทร์ขนาดใหญ่ทุกดวงในระบบสุริยะ รวมถึงดวงจันทร์ยูเรเนียน ถูกล็อคด้วยกระแสน้ำ
ซึ่งหมายความว่าแรงโน้มถ่วงตรงกับการหมุนของมัน เพื่อให้ด้านเดียวกันหันหน้าเข้าหาดาวเคราะห์แม่เสมอในขณะที่พวกมันโคจร
อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้หมายความว่าการหมุนของพวกมันคงที่อย่างสมบูรณ์ และดวงจันทร์ที่ถูกล็อคด้วยกระแสน้ำทั้งหมดจะแกว่งไปมาขณะโคจร
การกำหนดขอบเขตของการโยกเยกจะเป็นกุญแจสำคัญในการรู้ว่าดวงจันทร์ของดาวยูเรนัสมีมหาสมุทรอยู่หรือไม่ และหากเป็นเช่นนั้น พวกมันอาจมีขนาดใหญ่เพียงใด
ดวงจันทร์ที่มีน้ำในมหาสมุทรเหลวไหลอยู่ข้างในจะโยกเยกมากกว่าดวงจันทร์ที่แข็งตลอดทาง อย่างไรก็ตาม แม้แต่มหาสมุทรที่ใหญ่ที่สุดก็ยังทำให้เกิดการโยกเยกเพียงเล็กน้อยเท่านั้น การหมุนรอบของดวงจันทร์อาจเบี่ยงเบนไปเพียงไม่กี่ร้อยฟุตขณะเคลื่อนที่ผ่านวงโคจรของมัน
นั่นยังเพียงพอให้ยานอวกาศส่งผ่านเพื่อตรวจจับได้ ในความเป็นจริง เทคนิคนี้เคยใช้เพื่อยืนยันว่าดวงจันทร์เอนเซลาดัสของดาวเสาร์มีมหาสมุทรโลกอยู่ภายใน
เพื่อค้นหาว่าเทคนิคเดียวกันนี้จะใช้ได้กับดาวยูเรนัสหรือไม่ ดร.เฮมิงเวย์และเพื่อนร่วมงานของเขา ดร.ฟรานซิส นิมโมจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาครูซ ได้ทำการคำนวณทางทฤษฎีสำหรับดวงจันทร์ห้าดวงของมัน และเกิดสถานการณ์ที่เป็นไปได้หลายประการ
การตรวจจับมหาสมุทรขนาดเล็กหมายความว่ายานอวกาศจะต้องเข้าใกล้หรือแพ็คกล้องที่ทรงพลังเป็นพิเศษ
“ขั้นตอนต่อไปคือการขยายแบบจำลองให้รวมการวัดด้วยเครื่องมืออื่นๆ เพื่อดูว่าเครื่องมือเหล่านี้ปรับปรุงภาพภายในดวงจันทร์ได้อย่างไร” ดร. เฮมิงเวย์กล่าว
ของทีมงานได้รับการตีพิมพ์ในวารสารจดหมายวิจัยธรณีฟิสิกส์-
-
ดีเจ เฮมิงเวย์ และ เอฟ. นิมโม 2024. การค้นหามหาสมุทรใต้ผิวดินในดวงจันทร์ของดาวยูเรนัสโดยใช้การปลดปล่อยและแรงโน้มถ่วงจดหมายวิจัยธรณีฟิสิกส์51 (18): e2024GL110409; ดอย: 10.1029/2024GL110409
บทความนี้เป็นเวอร์ชันหนึ่งของข่าวประชาสัมพันธ์ที่จัดทำโดยมหาวิทยาลัยเท็กซัส