เอนเซลาดัส
ลิงก์ข้ามภาษาในบทความนี้ มีไว้ให้ผู้อ่านและผู้ร่วมแก้ไขบทความศึกษาเพิ่มเติมโดยสะดวก เนื่องจากวิกิพีเดียภาษาไทยยังไม่มีบทความดังกล่าว กระนั้น ควรรีบสร้างเป็นบทความโดยเร็วที่สุด |
เอนเซลาดัส (อังกฤษ: Enceladus) หรือ Saturn II เป็นดาวบริวารขนาดใหญ่อันดับที่ 6 ของดาวเสาร์ ค้นพบโดยนักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษเชื้อสายเยอรมันนาม วิลเลียม เฮอร์เชล เมื่อ ค.ศ. 1789 (พ.ศ. 2332) นักดาราศาสตร์คาดว่าดวงจันทร์ดวงนี้อาจมีน้ำในสถานะของเหลวใต้แผ่นน้ำแข็งที่ปกคลุมผิวดาว บริเวณขั้วใต้ของดาวยังปรากฏภูเขาไฟน้ำแข็ง (cryovolcano) พ่นอนุภาคน้ำแข็งขนาดเล็กขึ้นสู่ท้องฟ้า ซึ่งอนุภาคบางส่วนตกกลับสู่พื้นผิวดวงจันทร์ในรูปของหิมะ บางส่วนกระจายสู่อวกาศเข้าไปเป็นส่วนหนึ่งของวงแหวนดาวเสาร์ แม้กระทั่งบางส่วนได้กระจายไปถึงดาวเสาร์ เนื่องจากดวงจันทร์เอนเซลาดัสมีหลักฐานการปรากฏอยู่ของน้ำ ดาวดวงนี้จึงเป็นสถานที่น่าสนใจมากที่สุดแห่งหนึ่งในการค้นหารูปแบบของสิ่งมีชีวิตนอกโลก เช่นเดียวกับยูโรปา ดาวบริวารของดาวพฤหัสบดี ซึ่งนักดาราศาสตร์คาดว่าน้ำในดาวดวงนี้ถูกปิดกั้นภายใต้ชั้นน้ำแข็งที่หนามาก เมื่อเดือนพฤษภาคม ค.ศ. 2011 ทีมนักวิทยาศาสตร์จากนาซาได้จัดการประชุม Enceladus Focus Group Conference และประกาศว่าดวงจันทร์เอนเซลาดัสเป็น "สถานที่นอกโลกที่เอื้อต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตมากที่สุดในระบบสุริยะเท่าที่รู้จักมา"
| ถ่ายโดยยานแคสซีนี–ไฮเกนส์ เมื่อ พ.ศ. 2548 (เทคนิค False-color mosaic) | ||||||||||
| การค้นพบ | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ค้นพบโดย: | วิลเลียม เฮอร์เชล | |||||||||
| ค้นพบเมื่อ: | 28 สิงหาคม ค.ศ. 1789 (พ.ศ. 2332) | |||||||||
| ชื่ออื่น ๆ: | Saturn II | |||||||||
| ลักษณะของวงโคจร | ||||||||||
| กึ่งแกนเอก: | 237,948 กิโลเมตร | |||||||||
| ความเยื้องศูนย์กลาง: | 0.0047 | |||||||||
| คาบดาราคติ: | 1.370217824 วัน (synchronous[ก]) (1 วัน 8 ชั่วโมง 53 นาที 6.82 วินาที) | |||||||||
| ความเอียง: | 0.019° | |||||||||
| ดาวบริวารของ: | ดาวเสาร์ | |||||||||
| ลักษณะทางกายภาพ | ||||||||||
| มิติ: | 513.2 × 502.8 × 496.6 กิโลเมตร | |||||||||
| เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย: | 504.2 ± 0.4 กิโลเมตร (0.0395 เท่าของโลก) | |||||||||
| พื้นที่ผิว: | 798,648 km² | |||||||||
| มวล: | (1.08022 ± 0.00101) × 1020 kg (1.8 × 10−5 เท่าของโลก) | |||||||||
| ความหนาแน่นเฉลี่ย: | 1.609 ± 0.005 g/cm³ | |||||||||
| ความโน้มถ่วง ที่ศูนย์สูตร: | 0.114 m/s² (0.0113 g) | |||||||||
| ความเร็วหลุดพ้น: | 0.239 km/s (860.4 km/hr) | |||||||||
| คาบการหมุน รอบตัวเอง: | 1.370217824 วัน | |||||||||
| ความเอียงของแกน: | 0° | |||||||||
| อัตราส่วนสะท้อน: | 0.99 | |||||||||
| อุณหภูมิพื้นผิว: เคลวิน องศาเซลเซียส |
| |||||||||
| โชติมาตรปรากฏ: | +11.7 | |||||||||
| ลักษณะของบรรยากาศ | ||||||||||
| ความดันบรรยากาศ ที่พื้นผิว: | แต่ละพื้นที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ แต่คาดว่าอาจน้อยกว่า 10-6 Pa | |||||||||
| องค์ประกอบ: | ไอน้ำ 91% ไนโตรเจน 4% คาร์บอนไดออกไซด์ 3.2% มีเทน 1.7% อ้างอิง: | |||||||||
ยานอวกาศที่เคยสำรวจดาวเอนเซลาดัสในระยะใกล้ ได้แก่ ยานในโครงการวอยเอจเจอร์ทั้ง 2 ลำ ได้แก่ วอยเอจเจอร์ 1 และวอยเอจเจอร์ 2 ที่โคจรผ่านเมื่อช่วงทศวรรษที่ 1980 และยานแคสซีนี–ไฮเกนส์ ในปี ค.ศ. 2005
ประวัติ
การค้นพบ
เอนเซลาดัสถูกค้นพบโดยนักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษเชื้อสายเยอรมันนาม วิลเลียม เฮอร์เชล เมื่อวันที่ 28 สิงหาคม ค.ศ. 1789 (พ.ศ. 2332) นับเป็นดวงจันทร์ของดาวเสาร์ดวงที่ 6 ที่ถูกค้นพบ และเป็นดวงจันทร์ในระบบสุริยะดวงที่ 12 ที่ถูกค้นพบ เฮอร์เชลค้นพบโดยการใช้กล้องโทรทรรศน์ตัวใหม่ขนาด 1.2 เมตรของเขา ซึ่งเป็นกล้องที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในสมัยนั้น เนื่องจากเอนเซลาดัสมีค่าโชติมาตรปรากฏสูงถึง +11.7 (ยิ่งค่ามากยิ่งสว่างน้อย) ประกอบกับถูกแสงสว่างกว่าจากดาวเสาร์และวงแหวนบดบัง ทำให้ยากต่อการสังเกตจากภาคพื้นโลก ซึ่งกล้องโทรทรรศน์ที่จะสามารถสังเกตเห็นได้ต้องมีกระจกรัศมีระหว่าง 15–30 เซนติเมตร และยังขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและมลภาวะทางแสงในขณะนั้น สิ่งเหล่านี้เป็นปัจจัยสำคัญต่อการสำรวจและค้นพบวัตถุบนท้องฟ้าก่อนยุคอวกาศ อันเป็นยุคที่มีกล้องโทรทรรศน์ลอยอยู่ในอวกาศปราศจากการรบกวนของชั้นบรรยากาศโลก เอนเซลาดัสถูกค้นพบครั้งแรกในขณะที่ดาวเสาร์กำลังอยู่ในช่วงวิษุวัต ซึ่งโลกอยู่ในระนาบเดียวกันกับวงแหวนของดาวเสาร์ ทำให้แสงรบกวนจากวงแหวนลดน้อยลงจนสามารถสังเกตดวงจันทร์ได้ง่ายขึ้น นับตั้งแต่สมัยที่เฮอร์เชลค้นพบเอนเซลาดัสจนถึงก่อนการสำรวจของยานวอยเอจเจอร์ มนุษย์รู้จักดวงจันทร์ดวงนี้เพียงแค่ลักษณะการโคจร ค่าประมาณของมวล ความหนาแน่น และอัตราส่วนสะท้อนของมันเท่านั้น
การตั้งชื่อ
ชื่อของดวงจันทร์ดวงนี้ตั้งตามยักษ์ในเทพปกรณัมกรีกชื่อว่า เอนเซลาดัส (Enceladus หรือ Enkelados, Ἐγκέλαδος) ที่ จอห์น เฮอร์เชล ลูกชายของวิลเลียม ได้เสนอไว้ในหนังสือ Results of Astronomical Observations made at the Cape of Good Hope ซึ่งตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 1847 (พ.ศ. 2390) โดยกำหนดให้ชื่อดวงจันทร์ของดาวเสาร์เกี่ยวข้องกับเทพไททัน เนื่องจากชื่อของดาวเสาร์ (แซทเทิร์น) ในตำนานกรีกเปรียบได้กับเทพโครเนิส ซึ่งเป็นผู้นำสูงสุดของฝ่ายไททัน
ส่วนลักษณะทางกายภาพต่าง ๆ ที่ปรากฏบนดวงจันทร์เอนเซลาดัสถูกตั้งชื่อโดยสหพันธ์ดาราศาสตร์สากล (IAU) โดยกำหนดให้ใช้ชื่อจากตัวละครและสถานที่ในเรื่อง "อาหรับราตรี" โดยหลุมอุกกาบาตจะถูกตั้งจากชื่อตัวละคร ส่วนลักษณะทางกายภาพอื่น ๆ จะถูกตั้งตามชื่อสถานที่ ปัจจุบัน สหพันธ์ดาราศาสตร์สากลกำหนดชื่อสถานที่อย่างเป็นทางการแล้ว 57 แห่ง โดยตั้งชื่อเมื่อปี ค.ศ. 1982 จำนวน 22 แห่ง ตามผลการสำรวจของยานวอยเอจเจอร์ และเพิ่มเติมอีก 35 แห่งในปี ค.ศ. 2006 จากผลการสำรวจของยานแคสซีนีในปี ค.ศ. 2005
การสำรวจ
วอยเอจเจอร์
รูปถ่ายระยะใกล้ชุดแรกของเอนเซลาดัสถูกถ่ายจากยานอวกาศในโครงการวอยเอจเจอร์ โดยยานลำแรกที่โคจรผ่านดวงจันทร์เอนเซลาดัสมีชื่อว่า "วอยเอจเจอร์ 1" โดยเข้าใกล้สุดครั้งแรกเมื่อวันที่ 12 พฤศจิกายน ค.ศ. 1980 (พ.ศ. 2523) ที่ระยะห่าง 202,000 กิโลเมตรจากดวงจันทร์ ซึ่งภาพที่ถ่ายได้จากระยะนี้จะมองเห็นอวกาศที่ความละเอียดต่ำมาก แต่ภาพนี้ก็ได้เปิดเผยลักษณะพื้นผิวดวงจันทร์ที่สะท้อนแสงได้ดีมาก ปราศจากหลุมอุกกาบาตใด ๆ เป็นตัวบ่งชี้ว่าพื้นผิวดวงจันทร์ดวงนี้ยังมีอายุไม่มาก ยานวอยเอจเจอร์ 1 ยังยืนยันว่าเอนเซลาดัสโคจรอยู่ในส่วนหนาแน่นสุดของวงแหวนอี (E-ring) อันเบาบางของดาวเสาร์ ด้วยเหตุผลข้างต้นทั้งพื้นผิวที่มีอายุน้อยและที่ตั้งในวงแหวนอี นักวิทยาศาสตร์จึงคาดการณ์ว่าวงแหวนอีน่าจะประกอบไปด้วยอนุภาคที่ถูกขับออกมาจากเอนเซลาดัส
ต่อมาเมื่อยาน "วอยเอจเจอร์ 2" ออกปฏิบัติภารกิจ ยานลำนี้ได้โคจรผ่านเอนเซลาดัสในระยะห่างที่ใกล้กว่าวอยเอจเจอร์ 1 ที่ 87,010 กิโลเมตร เมื่อวันที่ 26 สิงหาคม ค.ศ. 1981 (พ.ศ. 2524) ภาพถ่ายที่ได้จึงมีความละเอียดสูงกว่ามาก ยิ่งเปิดเผยให้เห็นว่าพื้นผิวบนดวงจันทร์หลายแห่งมีอายุน้อยมาก นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นอีกว่า พื้นผิวบริเวณต่าง ๆ บนดวงจันทร์อาจมีอายุแตกต่างกันได้อย่างมาก ภาพถ่ายทำให้เรารู้ว่าพื้นที่ทางตอนบนของดาวมีหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่กระจายอยู่ทั่วไป ในขณะที่พื้นที่บริเวณเส้นศูนย์สูตรมีหลุมอุกกาบาตน้อยกว่ามาก ด้วยลักษณะทางธรณีวิทยาเหล่านี้ ทำให้นักวิทยาศาสตร์งุนงง เนื่องจากในขณะนั้นไม่มีทฤษฎีใดสามารถอธิบายว่าทำไมเทหวัตถุขนาดเล็กถึงมีพื้นผิวที่ใหม่เอี่ยมเช่นนี้ และก็ไม่สามารถอธิบายได้เช่นกันว่าทำไมเทหวัตถุที่เย็นเป็นน้ำแข็งถึงยังเกิดปรากฏการณ์ต่าง ๆ บนพื้นผิวได้ อย่างไรก็ตามยานวอยเอจเจอร์ 2 ก็ไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่าเอนเซลาดัสกำลังมีปรากฏการณ์บนพื้นผิวใด ๆ อยู่ในขณะนั้น หรือแม้แต่เรื่องที่เป็นต้นกำเนิดของวงแหวนอี
แคสซีนี-ไฮเกนส์
ข้อสงสัยจากโครงการวอยเอจเจอร์ได้รับการเปิดเผยเมื่อ "ยานแคสซีนี–ไฮเกนส์" เดินทางเข้าสู่วงโคจรรอบดาวเสาร์เมื่อวันที่ 1 กรกฎาคม ค.ศ. 2004 (พ.ศ. 2547) ยานแคสซีนีถูกกำหนดให้เอนเซลาดัสเป็นเป้าหมายสำคัญในการสำรวจ โดยให้ยานแคสซีนีโคจรเข้าใกล้ในระยะเพียง 1,500 กิโลเมตรหลายครั้ง รวมถึงโอกาสในการแล่นเฉียดในระยะ 100,000 กิโลเมตรอีกหลายครั้ง การสำรวจของยานแคสซีนีทำให้เราทราบข้อมูลสำคัญหลายอย่างเกี่ยวกับพื้นผิวของดวงจันทร์ รวมไปถึงการค้นพบไอน้ำและอนุภาคไฮโดรคาร์บอนที่ปะทุออกมาบริเวณขั้วใต้ ปรากฏการณ์เหล่านี้ทำให้ทีมควบคุมยานแคสซีนีเปลี่ยนแปลงเส้นทางการโคจรให้ยิ่งเข้าใกล้เอนเซลาดัสมากขึ้น ซึ่งในเดือนมีนาคม ค.ศ. 2008 (พ.ศ. 2551) ยานแคสซีนีแล่นเฉียดที่ระยะเพียง 52 กิโลเมตรจากพื้นผิวดวงจันทร์ นอกจากนี้ยานอวกาศยังปฏิบัติภารกิจพิเศษเพิ่มเติมในการแล่นเฉียดอีก 7 ครั้งตั้งแต่เดือนกรกฎาคม ค.ศ. 2008 ถึงกรกฎาคม ค.ศ. 2010 ซึ่งมีสองครั้งในเดือนสิงหาคมและตุลาคม ค.ศ. 2008 ยานโคจรเข้าใกล้ในระยะไม่ถึง 50 กิโลเมตร
โครงการสำรวจในอนาคต
การค้นพบสิ่งต่าง ๆ บนดวงจันทร์เอนเซลาดัสของยานแคสซีนีทำให้มีการศึกษาและเสนอโครงการต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องแทบทันที โดยในปี ค.ศ. 2007 นาซาได้เสนอโครงการที่จะนำยานไปโคจรรอบเอนเซลาดัสและศึกษาปรากฏการณ์การปะทุบริเวณขั้วใต้ของดวงจันทร์ แต่ก็ไม่ได้รับการคัดเลือก อย่างไรก็ตาม องค์การอวกาศยุโรป (ESA) ก็มีแผนส่งยานขึ้นไปสำรวจเอนเซลาดัสพร้อม ๆ กับสำรวจไททัน ดวงจันทร์ดวงใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์ ดังนั้นจึงเกิดภารกิจ Titan Saturn System Mission (TSSM) ขึ้นมา ซึ่งเป็นความร่วมมือระหว่างนาซาและอีเอสเอ ที่จะส่งยานขึ้นไปสำรวจดวงจันทร์ของดาวเสาร์ ซึ่งรวมถึงเอนเซลาดัสด้วยอย่างแน่นอน ภารกิจนี้ถูกเสนอ (เข้าชิง) เพื่อขอเงินสนับสนุนพร้อมกับภารกิจ Europa Jupiter System Mission (EJSM) ซึ่งเป็นภารกิจสำรวจดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี ซึ่งได้ประกาศผลไปเมื่อเดือนกุมภาพันธ์ ค.ศ. 2009 (พ.ศ. 2552) โดยที่ภารกิจสำรวจดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี (EJSM) ได้รับการคัดเลือกให้จัดตั้งก่อนภารกิจสำรวจดวงจันทร์ของเสาร์ (TSSM)
ลักษณะการโคจร
เอนเซลาดัสเป็นดวงจันทร์ชั้นในขนาดใหญ่ดวงหนึ่งของดาวเสาร์ หากเรียงดวงจันทร์ตามระยะห่างจากดาวเสาร์ เอนเซลาดัสจะอยู่ในลำดับที่ 14 ดวงจันทร์ดวงนี้ยังมีวงโคจรอยู่ในส่วนที่หนาแน่นที่สุดของวงแหวนอี อันเป็นวงแหวนชั้นนอกสุดของดาวเสาร์ ที่มีขนาดกว้างมาก แต่อนุภาคน้ำแข็งและวัสดุคล้ายฝุ่นอันเป็นองค์ประกอบของวงแหวนนี้ก็กระจายมากเช่นกัน อาณาเขตของวงแหวนอีเริ่มต้นประมาณวงโคจรของดวงจันทร์ไมมัส และสิ้นสุดที่ประมาณวงโคจรของเรีย
เอนเซลาดัสตั้งอยู่ระหว่างดวงจันทร์ไมมัสและทีทิส ห่างจากศูนย์กลางดาวเสาร์ (กึ่งแกนเอก) 238,000 กิโลเมตร และห่างจากยอดเมฆ (cloudtop) ของดาวเสาร์ 180,000 กิโลเมตร หมุนรอบดาวเสาร์หนึ่งรอบใช้เวลาประมาณ 32.9 ชั่วโมง เร็วพอที่จะสังเกตได้ตลอดทั้งคืน ปัจจุบันเอนเซลาดัสมีค่าการสั่นพ้องของวงโคจรเฉลี่ย 2:1 เมื่อเทียบกับไดโอนี นั่นหมายถึงเมื่อเอนเซลาดัสโคจรรอบดาวเสาร์ครบ 2 รอบ ไดโอนีจะโคจรรอบดาวเสาร์ได้ครบ 1 รอบพอดี การสั่นพ้องนี้ช่วยรักษาความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรของเอนเซลาดัสให้คงที่ และยังเป็นแหล่งกำเนิดความร้อนให้กับปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยาบนดวงจันทร์ดวงนี้อีกด้วย
เช่นเดียวกับดวงจันทร์ของดาวเสาร์ดวงอื่นที่ใหญ่กว่า เอนเซลาดัสใช้เวลาหมุนรอบตัวเองครบหนึ่งรอบเท่ากับหมุนรอบดาวเสาร์ครบหนึ่งรอบ ทำให้มีเพียงด้านเดียวที่หันเข้าดาวเสาร์ตลอดเวลา คล้ายกับดวงจันทร์ของโลก แต่เอนเซลาดัสต่างกับดวงจันทร์ของโลกที่ เอนเซลาดัสไม่ปรากฏการเกิดไลเบรชัน (การแกว่งของดาว) อย่างไรก็ตาม ผลจากการวิเคราะห์รูปร่างของเอนเซลาดัสทำให้ทราบว่าดวงจันทร์ดวงนี้อาจเกิดการแกว่งขนาดเล็กได้ในบางช่วง มีการคาดการณ์ว่าการแกว่งนี้อาจเป็นสาเหตุทำให้เกิดแหล่งความร้อนภายในเอนเซลาดัส เช่นเดียวกับผลจากการสั่นพ้องของวงโคจร
ปฏิสัมพันธ์กับวงแหวนอี
วงแหวนอี (E-ring) ของดาวเสาร์เป็นวงแหวนที่อยู่นอกสุดและกว้างที่สุด แต่อนุภาคที่เป็นองค์ประกอบอยู่กระจายกันมาก มีขอบเขตตั้งแต่ดวงจันทร์ไมมัสออกไปจนถึงเรีย และอาจไปถึงไททัน ซึ่งจะทำให้วงแหวนนี้กว้างถึง 1,000,000 กิโลเมตร อย่างไรก็ตาม แบบจำลองทางคณิตศาสตร์แสดงให้เห็นว่าวงแหวนวงนี้ไม่เสถียร ด้วยอายุขัยระหว่าง 10,000 ถึง 1,000,000 ปี ดังนั้นการที่วงแหวนอยู่มาจนถึงปัจจุบันได้จะต้องมีอนุภาคเข้ามาแทนที่ส่วนที่สูญเสียไปในทันที ซึ่งเอนเซลาดัสมีวงโคจรอยู่ในวงแหวนนี้ ทั้งยังตั้งอยู่ในส่วนที่บางที่สุดแต่หนาแน่นที่สุด ทำให้มีการตั้งสมมติฐานว่าเอนเซลาดัสอาจเป็นแหล่งกำเนิดของวงแหวนอี ซึ่งก็ได้รับการสนับสนุนจากการผลสำรวจของยานแคสซีนี
อย่างไรก็ตามการเกิดและส่งเสริมวงแหวนอี มีอยู่ 2 กลไกที่ไม่เกี่ยวข้องกันเท่าใดนัก กลไกแรก ซึ่งเป็นไปได้ว่าจะเป็นกลไกที่สำคัญที่สุด อธิบายว่า แหล่งกำเนิดอนุภาคมาจากการปะทุของภูเขาไฟน้ำแข็ง (cryovolcano) ที่ตั้งอยู่ทางขั้วใต้ของเอนเซลาดัส โดยที่อนุภาคส่วนใหญ่ตกกลับสู่พื้นผิวดาว แต่ก็จะมีบางส่วนที่หลุดพ้นแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์แล้วออกสู่อวกาศ เคลื่อนที่เป็นวงโคจรรอบดาวเสาร์ ซึ่งเป็นไปได้เนื่องจากค่าความเร็วหลุดพ้นของเอนเซลาดัสอยู่ที่ 866 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ส่วนกลไกตัวที่สองอธิบายว่า อนุภาคอาจเกิดจากฝุ่นที่ฟุ้งขึ้นมาจากพื้นผิวดวงจันทร์ เมื่อดวงจันทร์ถูกชนโดยเทหวัตถุต่าง ๆ กลไกตัวนี้ยังใช้ได้ไม่เฉพาะกับเอนเซลาดัสเท่านั้น ยังสามารถใช้ได้กับดวงจันทร์ดวงอื่น ๆ ที่อยู่ในเขตวงแหวนอีอีกด้วย
ลักษณะทางกายภาพ
ขนาดและรูปร่าง
เอนเซลาดัสเป็นดาวบริวารขนาดเล็ก มีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย 505 กิโลเมตร ซึ่งยาวเพียง 1 ใน 7 ของเส้นผ่านศูนย์กลางของดวงจันทร์ ความยาวนี้ยาวพอ ๆ กับเกาะบริเตนใหญ่ เอนเซลาดัสมีพื้นที่ผิวประมาณ 800,000 ตารางกิโลเมตร เกือบเท่ากับประเทศโมซัมบิก และใหญ่กว่าประเทศไทยประมาณ 56% เอนเซลาดัสเป็นดาวบริวารดาวเสาร์ที่ใหญ่เป็นอันดับ 6 รองจาก ไททัน (5,150 กม.) เรีย (1,530 กม.) ไอแอพิตัส (1,440 กม.) ไดโอนี (1,120 กม.) และทีทิส (1,050 กม.) เอนเซลาดัสเป็นดาวบริวารสัณฐานทรงกลมที่เล็กที่สุดดวงหนึ่งของดาวเสาร์ ซึ่งดาวบริวารดวงอื่น ๆ ที่เล็กกว่าจะมีรูปทรงบิดเบี้ยวทั้งหมด ยกเว้นไมมัส (390 กม.) เพียงดวงเดียว ดวงจันทร์เอนเซลาดัสมีสัณฐานทรงกลมและแป้นบริเวณขั้ว ค่ามิติที่คำนวณได้จากภาพถ่ายโดยกล้อง Imaging Science Subsystem (ISS) ของยานแคสซีนี คือ 513 × 503 × 497 กิโลเมตร โดย 513 กิโลเมตรคือความยาวจากด้านประชิดดาวเสาร์ถึงด้านตรงข้ามดาวเสาร์ ส่วน 497 กิโลเมตรคือความยาวจากขั้วเหนือถึงขั้วใต้ แสดงให้เห็นถึงการปรับตัวของดวงจันทร์ให้อยู่ในสภาวะสมดุลมากที่สุด
พื้นผิว
เมื่อเดือนสิงหาคม ค.ศ. 1981 (พ.ศ. 2524) ยานวอยเอจเจอร์ 2 เป็นยานสำรวจลำแรกที่ถ่ายภาพรายละเอียดพื้นผิวของดวงจันทร์เอนเซลาดัส จากการวิเคราะห์ภาพถ่ายโมเสกความละเอียดสูงสุดทำให้ทราบว่าลักษณะภูมิประเทศของดวงจันทร์ดวงนี้สามารถจำแนกได้อย่างน้อย 5 ประเภท เช่น ภูมิประเทศหลุมอุกกาบาต พื้นเรียบที่มีอายุน้อย แนวสันเขา (ridge) ที่ส่วนใหญ่ตั้งอยู่บนขอบของพื้นราบอายุน้อย รอยแตกเป็นเส้นตรงกินพื้นที่กว้าง และผาชัน (scarp) เป็นต้น สำหรับภูมิประเทศที่เป็นพื้นราบน่าจะมีอายุประมาณไม่กี่ร้อยล้านปี สันนิษฐานว่าภูมิประเทศลักษณะนี้อาจเกิดจากกระบวนการทางธรณีวิทยา เช่น จากภูเขาไฟน้ำแข็ง และเปลี่ยนให้พื้นผิวดูใหม่เอี่ยม ซึ่งพื้นผิวที่ใหม่และน้ำแข็งที่ปกคลุมนี่เองทำให้เอนเซลาดัสมีพื้นผิวที่สะท้อนแสงได้ดีที่สุด มีค่าอัตราส่วนสะท้อนเชิงเรขาคณิต 1.38 เนื่องจากการสะท้อนแสงอาทิตย์ที่สูงเช่นนี้ ทำให้พื้นผิวของดวงจันทร์มีอุณหภูมิต่ำมาก แม้แต่ตอนกลางวันก็ร้อนสุดที่ −198 °C หนาวกว่าดวงจันทร์ดวงอื่น ๆ ของดาวเสาร์
จากการโคจรเข้าใกล้ของยานแคสซีนีเมื่อวันที่ 17 กุมภาพันธ์ 9 มีนาคม และ 14 กรกฎาคม ค.ศ. 2005 (พ.ศ. 2548) ตามลำดับ ภาพถ่ายที่ได้แสดงให้เห็นถึงรายละเอียดที่ชัดเจนกว่าภาพจากยานวอยเอจเจอร์ 2 มาก ตัวอย่างเช่น บริเวณพื้นราบที่ถ่ายโดยยานวอยเอจเจอร์ กลับพบว่ามีสันเขาและผาชันขนาดเล็กจำนวนมาก รวมทั้งยังพบรอยแตกในภูมิประเทศแบบหลุมอุกกาบาตอีกเป็นจำนวนมาก นอกจากนี้พื้นที่หลายส่วนของภูมิประเทศแบบที่ราบซึ่งยานวอยเอจเจอร์ถ่ายภาพได้ไม่ชัดเจนนัก ก็ถูกถ่ายเพิ่มเติมโดยยานแคสซีนี จนเห็นรายละเอียดใหม่ ๆ เช่น ภูมิประเทศอันแปลกประหลาดบริเวณขั้วใต้ของดวงจันทร์
| แผนที่ดวงจันทร์เอนเซลาดัส ถ่ายโดยยานแคสซีนี-ไฮเกนส์ |
|---|
โครงสร้างภายใน
ก่อนภารกิจสำรวจของยานแคสซีนี เรารู้เรื่องราวเกี่ยวกับโครงสร้างภายในของเอนเซลาดัสน้อยมาก แต่หลังจากที่ยานแคสซีนีได้สำรวจดวงจันทร์ดวงนี้แล้ว เราได้ข้อมูลสำคัญเป็นจำนวนมาก รวมทั้งข้อมูลภายในของดาวดวงนี้ เช่นเดียวกับการกำหนดมวล รูปร่าง และลักษณะทางธรณีเคมีของดาวที่แม่นยำขึ้น
ค่ามวลของดวงจันทร์ที่คำนวณได้ในสมัยของยานวอยเอจเจอร์ ทำให้เราคาดว่าเอนเซลาดัสประกอบด้วยน้ำแข็งล้วน แต่เมื่อมาถึงสมัยของยานแคสซีนี ซึ่งเราคำนวณค่ามวลจากแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อตัวยานเมื่อยานโคจรเข้าใกล้ ทำให้เราทราบว่ามวลที่แท้จริงนั้นมีค่ามากกว่าที่เคยคำนวณไว้มาก ผลที่ได้คือดวงจันทร์มีความหนาแน่น 1.61 กรัมต่อตารางเซนติเมตร ทำให้เอนเซลาดัสมีความหนาแน่นมากกว่าดวงจันทร์น้ำแข็งขนาดกลางดวงอื่น ๆ ของดาวเสาร์ และค่าความหนาแน่นยังบ่งชี้ว่าเอนเซลาดัสประกอบด้วยซิลิเกตและเหล็กในปริมาณมหาศาล ซึ่งเป็นไปได้ที่ภายในดวงจันทร์ดวงนี้อาจเคยร้อน (กว่าในปัจจุบัน) อันเป็นผลมาจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี
ลักษณะพิเศษของดวงจันทร์
การพ่นอนุภาคน้ำแข็งบริเวณขั้วใต้
การสำรวจขั้วใต้ของดวงจันทร์เอนเซลาดัสพบว่ามีบริเวณหนึ่งอุ่นกว่าพื้นที่โดยรอบ บริเวณนี้มีอุณหภูมิสูงกว่าที่เคยคาดการณ์ไว้ประมาณ 20–25 เคลวิน จนถึงปัจจุบันก็ยังไม่ทราบสาเหตุและแหล่งที่มาแน่ชัด นักดาราศาสตร์คาดการณ์ว่าสาเหตุหลักไม่น่าเกิดจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีภายใต้เปลือกดวงจันทร์ กระบวนการดังกล่าวไม่อาจทำให้เกิดความร้อนได้สูงถึงเพียงนี้เนื่องจากดวงจันทร์มีขนาดเล็กเกินไป และไม่น่าเกิดจากแรงไทดัล ซึ่งเกิดขึ้นจากการโคจรที่สัมพันธ์กันระหว่างดวงจันทร์เอนเซลาดัสกับดวงจันทร์ไดโอนี แรงชนิดนี้ส่งผลต่อเนื้อสารของดาวให้เสียดสีกันและเกิดความร้อนขึ้นภายใน โดยความร้อนดังกล่าวไม่เพียงพอที่จะละลายน้ำแข็งได้ เมื่อคำนวณปริมาณความร้อนที่เกิดจากสองสาเหตุดังกล่าวแล้ว (ได้แก่การสลายตัวของกัมมันตรังสีและแรงไทดัล) จะมีค่าเพียง 1 ใน 10 ของความร้อนที่ตรวจจับได้จริงเท่านั้น ความร้อนดังกล่าวอาจมาจากปฏิกิริยาเคมีของสารบางชนิดที่หลงเหลืออยู่ ตามสมมติฐานอาจเป็นแอมโมเนีย ซึ่งถูกพบครั้งแรกเมื่อปี ค.ศ. 2009 จากข้อมูลการวัดของยานแคสซีนี
ความเคลื่อนไหวทางธรณีวิทยาเกิดขึ้นบริเวณขั้วใต้ของเอนเซลาดัส ที่นั่นมีภูมิประเทศเป็นรอยแตกยาวกว่าร้อยกิโลเมตร ลึกสูงสุด 300 เมตร เรียงตัวขนานกันจำนวนหลายเส้น มีผลึกน้ำแข็งพุ่งขึ้นมาตามรอยแตก บริเวณรอบรอยแตกดูคล้ายกับของเหลวหนืดแข็งตัว เป็นไปได้ว่าภายใต้บริเวณดังกล่าวมีกระแสไหลพาความร้อน ทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "ภูเขาไฟน้ำแข็ง" หรือ "น้ำพุเย็น" อนุภาคน้ำแข็งถูกพ่นออกมาตามรอยแตก กระบวนการดังกล่าวคล้ายกับการไหลวนของหินหนืดใต้แผ่นเปลือกโลก เช่นเดียวกับดวงจันทร์ยูโรปาของดาวพฤหัสบดี การพ่นอนุภาคของภูเขาไฟน้ำแข็งนี้จะเกิดเป็นวัฏจักร เมื่อใดก็ตามที่เอนเซลาดัสโคจรอยู่ในตำแหน่งใกล้ดาวเสาร์ที่สุด ปรากฏการณ์จะมีความรุนแรงน้อยที่สุด ความรุนแรงจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเมื่อเอนเซลาดัสค่อย ๆ โคจรออกห่างดาวเสาร์จนถึงจุดไกลที่สุด เปรียบเทียบกันแล้ว ณ จุดไกลดาวเสาร์มากที่สุด อนุภาคน้ำแข็งบนดวงจันทร์เอนเซลาดัสจะถูกพ่นออกมาสูงกว่าเมื่อดวงจันทร์อยู่ใกล้ที่สุดราว 3 ถึง 4 เท่า สาเหตุที่เป็นเช่นนั้นคือ เมื่อดวงจันทร์โคจรอยู่ใกล้ดาวเสาร์จะเกิดแรงกดสูงเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของดาวเสาร์ แรงกดดังกล่าวทำให้รอยแตกมีขนาดเล็กลงและปิดกั้นช่องทางออกของอนุภาคน้ำแข็ง ทำให้อนุภาคน้ำแข็งถูกพ่นออกมาน้อยกว่า การปะทุของอนุภาคน้ำแข็งเหล่านี้เกิดขึ้นทั่วไปตามแนวรอยแตก
การพ่นอนุภาคน้ำแข็งที่บริเวณขั้วใต้บ่งชี้ชัดเจนว่าเป็นสาเหตุที่เอนเซลาดัสมีชั้นบรรยากาศหนา และที่สำคัญเป็นแหล่งวัตถุดิบต้นกำเนิดของวงแหวนอีอันเบาบางของดาวเสาร์ ซึ่งแทนที่อนุภาคบนวงแหวนที่สูญเสียไปตลอดเวลา
มหาสมุทรใต้ผืนน้ำแข็ง
ขณะที่ยานแคสซีนีบินเข้าใกล้ดวงจันทร์เอนเซลาดัส เราสามารถวัดแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อแนวโคจรของยานอวกาศเมื่อบินผ่านบริเวณต่าง ๆ ของดวงจันทร์ได้ โดยวัดการเคลื่อนดอปเพลอร์ของสัญญาณสื่อสารที่ยานส่งกลับมายังโลก และเราพบว่าบริเวณหนึ่งที่ขั้วใต้ของเอนเซลาดัสมีความหนาแน่นสูงกว่าบริเวณรอบข้าง จากการวิเคราะห์พบว่าเป็นมหาสมุทรน้ำ (H2O) อยู๋ลึกลงไปใต้ชั้นน้ำแข็งราว 30–40 กิโลเมตร มหาสมุทรนี้มีความลึก 10 กิโลเมตร ที่ก้นมหาสมุทรมีแหล่งพลังงานความร้อน ซึ่งทำให้น้ำบริเวณดังกล่าวร้อน ผสมด้วยมีเทนและสารประกอบซิลิคอน ซึ่งสารประกอบซิลิคอนนี้จะตกตะกอนเป็นของแข็งเมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 90 °C เมื่อสารเหล่านี้ตกตะกอนจะลอยตัวขึ้นสู่ด้านบนจนถึงชั้นน้ำแข็งที่ปกคลุมเหนือมหาสมุทร เมื่อบริเวณนั้นเกิดภูเขาไฟระเบิดสารประกอบเหล่านี้ก็จะพุ่งออกมาจากผิวดาวและกระจายออกไปในอวกาศ
ศักยภาพของดาวต่อสิ่งมีชีวิต
ผลการสำรวจของยานแคสซีนีสนับสนุนหลักฐานว่าบนดวงจันทร์เอนเซลาดัสมีมหาสมุทร (ที่ประกอบด้วยน้ำ) มีแหล่งพลังงานความร้อน มีธาตุไนโตรเจนซึ่งพบในแอมโมเนีย มีสารอาหารที่จำเป็นต่อสิ่งมีชีวิต และมีโมเลกุลอินทรีย์ นอกจากนี้ยังพบสารประกอบไฮโดรคาร์บอนอย่างง่าย เช่น มีเทน (CH4) โพรเพน (C3H8) อะเซทีลีน (C2H2) และฟอร์มาลดีไฮด์ (CH2O) สารเหล่านี้คือโมเลกุลที่ประกอบด้วยธาตุคาร์บอนเป็นหลัก การค้นพบสสารเหล่านี้ช่วยขยายองค์ความรู้ด้านชีววิทยาอวกาศและการศึกษาเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมเอื้อต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตต่างดาวในระดับจุลินทรีย์
ดูเพิ่ม
เชิงอรรถ
- ก. ^ Synchronous rotation ใช้เรียกการโคจรของวัตถุที่หมุนรอบตัวเองครบหนึ่งรอบใช้เวลาเท่ากับหมุนรอบดาวเคราะห์ครบหนึ่งรอบพอดี
อ้างอิง
- (ฝรั่งเศส) Jodra, Serge (2004). "Imago Mundi – La Découverte des satellites de Saturne". CosmoVisions.com
- Hansen, Candice J.; Esposito, L. et al. (2006). Enceladus' Water Vapor Plume.
- Dougherty, M.K.; Khurana, K.K. et al. (2006). Identification of a Dynamic Atmosphere at Enceladus with the Cassini Magnetometer.
- Herschel, W.; Account of the Discovery of a Sixth and Seventh Satellite of the Planet Saturn; With Remarks on the Construction of Its Ring, Its Atmosphere, Its Rotation on an Axis, and Its Spheroidical Figure, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Vol. 80 (1790), หน้า 1–20
- Lovett, Richard A. (31 พ.ค. 2011). "Enceladus named sweetest spot for alien life". Nature. doi:10.1038/news.2011.337.
- Kazan, Casey (2 มิ.ย. 2011). "Saturn's Enceladus Moves to Top of "Most-Likely-to-Have-Life" List". The Daily Galaxy.
- Herschel, W. (1795) Description of a Forty-feet Reflecting Telescope, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Vol. 85, pp. 347–409 (รายงานโดย M. Arago (1871), Herschel, Annual Report of the Board of Regents of the Smithsonian Institution, หน้า 198–223)
- Frommert, H.; and Kronberg, C.; William Herschel (1738–1822).
- รายงานโดย William Lassell (14 ม.ค. 1848), Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol. 8, No. 3, หน้า 42–43
- Blue, J. (2006). Categories for Naming Planetary Features.
- Blue, J. (2006). New Names for Enceladus, 13 พ.ย. 2006.
- ↑ Voyager Mission Description.
- ↑ Terrile, R. J.; and Cook, A. F. (1981). Enceladus: Evolution and Possible Relationship to Saturn's E-Ring. 12th Annual Lunar and Planetary Science Conference, Abstract 428
- ↑ Rothery, David A. (1999). Satellites of the Outer Planets: Worlds in their own right. Oxford University Press. ISBN 0-19-512555-X.
- Cassini's Tour of the Saturn System. Planetary Society.
- Moomaw, B.; Tour de Saturn Set For Extended Play, Spacedaily.com, 5 ก.พ. 2007.
- Dyches, Preston; Brown, Dwayne; Cantillo, Laurie (October 30, 2015). "Saturn's Geyser Moon Shines in Close Flyby Views". NASA. สืบค้นเมื่อ October 31, 2015.
- Dyches, Preston (December 21, 2015). "Cassini Completes Final Close Enceladus Flyby". NASA. สืบค้นเมื่อ December 22, 2015.
- "Missions to Saturn, Cassini", NASA.
- Planetary exploration newsletter Volume 1, Number 36, 23 ธ.ค. 2007.
- TandEM (Titan and Enceladus Mission) Workshop, 7 ก.พ. 2008.
- Rincon, Paul (18 ก.พ. 2009). "Science & Environment | Jupiter in space agencies' sights". BBC News.
- ↑ doi: 10.1126/science.1123013
This citation will be automatically completed in the next few minutes. You can jump the queue or expand by hand - Spahn, F.; และคณะ (2006). "Cassini Dust Measurements at Enceladus and Implications for the Origin of the E Ring". Science. 311 (5766): 1416–1418. Bibcode:2006Sci...311.1416S. doi:10.1126/science.1121375. PMID 16527969.
- NASA (16 พ.ค. 2007). "Cracks on Enceladus Open and Close under Saturn's Pull".
- doi: 10.1126/science.1134681
This citation will be automatically completed in the next few minutes. You can jump the queue or expand by hand - Spencer; J. R.; และคณะ (2006). "Cassini Encounters Enceladus: Background and the Discovery of a South Polar Hot Spot". Science. 311 (5766): 1401–5. Bibcode:2006Sci...311.1401S. doi:10.1126/science.1121661. PMID 16527965. Unknown parameter
|author-separator=ignored (help) - Rathbun, J. A. et al. (2005). Enceladus's global geology as seen by Cassini ISS, Eos Trans. AGU, Vol. 82, No. 52 (Fall Meeting Supplement), abstract P32A-03
- Nimmo, F. (2006). "Diapir-induced reorientation of Saturn's moon Enceladus". Nature. 441 (7093): 614–616. Bibcode:2006Natur.441..614N. doi:10.1038/nature04821. PMID 16738654. Unknown parameter
|coauthors=ignored (|author=suggested) (help) - Waite et al. (2009). Liquid water on Enceladus from observations of ammonia and 40Ar in the plume.
- Was die Fontänen von Enceladus regelt, Astronews.com, 2013. (เยอรมัน)
- Saturn Moon's Activity Could Be 'Curtain Eruptions' , โดย NASA Jet Propulsion Laboratory, NASA Solar System Exploration, 2015
- Jonathan Amos, Saturn's Enceladus moon hides 'great lake' of water, BBC News, 2014-04-03
- Jane Platt, Brian Bell, NASA Space Assets Detect Ocean inside Saturn Moon, NASA, 2014-04-03.
- L. Iess, D.J. Stevenson, M. Parisi, D. Hemingway, R.A. Jacobson et al, The Gravity Field and Interior Structure of Enceladus, Science.
- Jet Propulsion Laboratory: Saturn Moon's Ocean May Harbor Hydrothermal Activity, NASA Solar System Exploration, 2015-03-11.
- McKay, Christopher P.; Anbar, Ariel D. et al. (2014-04-15). Follow the Plume: The Habitability of Enceladus
- Mosher, Dave (2014-03-26). Seeds of Life Found Near Saturn. Space.com.
- Cassini Tastes Organic Material at Saturn's Geyser Moon. NASA, 2008.
บรรณานุกรม
- C. C. Porco, P. Helfenstein, P. C. Thomas, A. P. Ingersoll, J. Wisdom, R. West, G. Neukum, T. Denk, R. Wagner, T. Roatsch, S. Kieffer, E. Turtle, A. McEwen, T. V. Johnson, J. Rathbun, J. Veverka, D. Wilson, J. Perry, J. Spitale, A. Brahic, J. A. Burns, A. D. DelGenio, L. Dones, C. D. Murray, S. Squyres: Cassini Observes the Active South Pole of Enceladus, Science (2006) 311, S. 1393–1401; doi:10.1126/science.1123013.
- F. Postberg, S. Kempf, J. Schmidt, N. Brilliantov, A. Beinsen, B. Abel, U. Buck & R. Srama: Sodium salts in E-ring ice grains from an ocean below the surface of Enceladus, Nature 459, S. 1098–1101 (25. มิ.ย. 2009); doi:10.1038/nature08046.
แหล่งข้อมูลอื่น
| คอมมอนส์ มีภาพและสื่อเกี่ยวกับ: เอนเซลาดัส |
- ข้อมูลทั่วไปของเอนเซลาดัส โดย NASA's Solar System Exploration site
- เอนเซลาดัส บนเว็บไซด์หลักของโครงการแคสซีนี
- ชุดภาพถ่ายเอนเซลาดัสจากยานแคสซีนี
- การตั้งชื่อภูมิประเทศบนเอนเซลาดัส และ ชื่อภูมิประเทศพร้อมแผนที่ โดย USGS