“งานวิจัยใหม่เผยดาวพฤหัสบดีเคยมีขนาดใหญ่เป็น 2 เท่า
และมีสนามแม่เหล็กแข็งแกร่งกว่าปัจจุบัน 50 เท่า”
ตามแบบจำลองการเกิดระบบสุริยะปัจจุบันของเรา ดาวพฤหัสบดีก่อตัวขึ้นเมื่อราว 4,600 ล้านปีก่อน และเชื่อกันว่าแรงโน้มถ่วงอันทรงพลังของมันมีบทบาทสำคัญในการกำหนดเส้นทางโคจรของดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ ในระบบสุริยะ
ซึ่งหมายความว่าดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ดวงนี้มีอิทธิพลต่อการกระจายตัวของฝุ่นที่จะรวมตัวเป็นดาวเคราะห์ดวงอื่น รวมถึงแถบดาวเคราะห์น้อยและยังอาจเป็นผู้ปกป้องชีวิตบนโลกโดยการคอยดูดซับวัตถุในอวกาศที่จะพุ่งชนโลกได้ด้วย ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์หลายจึงสนใจที่จะทำความใจประวัติของพี่ใหญ่ดวงนี้
“เป้าหมายสูงสุดของเราคือการทำความเข้าใจว่าเรามาจากไหน และการระบุช่วงเริ่มต้นของการก่อตัวของดาวเคราะห์นั้นมีความจำเป็นต่อการไขปริศนา” คอนสแตนติน บาตีกิน (Konstantin Batygin) ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์จากสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย (หรือคาลเทค; Caltech) กล่าว“สิ่งนี้ทำให้เราเข้าใกล้ความเข้าใจมากขึ้นไม่ใช่แค่ดาวพฤหัสเท่านั้น แต่รวมถึงระบบสุริยะทั้งหมด ว่าก่อตัวขึ้นได้อย่างไร”
บาตีกิน และเพื่อนร่วมงานจึงได้ลงมือทำการศึกษาเกี่ยวกับสถานะดั้งเดิมของดาวพฤหัสบดีอย่างละเอียด ตามแนวคิดทางกลศาสตร์ท้องฟ้าที่ว่า วิวัฒนาการของระบบสุริยะขึ้นอยู่กับปัจจัยหลักสองอย่างคือ ดาวพฤหัสบดีเองและดวงอาทิตย์เท่านั้น อย่างไรก็ตามแนวคิดใหม่ ๆ เผยให้เห็นว่าดาวพฤหัสบดีดูเหมือนจะมีอิทธิพลมากขึ้นเรื่อย ๆ
ดังนั้นต้นกำเนิดและวิวัฒนาการโครงสร้างของดาวพฤหัสบดีจึงถือเป็นจุดสำคัญในช่วงแรกของระบบสุริยะ แต่สิ่งที่เป็นปัญหาก็คือ รายละเอียดและระยะเวลาการก่อตัวของดาวพฤหัสบดียังคงมีความลึกลับอยู่ เนื่องจากการเพิ่มมวลของมันยังดูมีความไม่แน่นอนตามแบบจำลองการเกิด
ด้วยเหตุนี้ แทนที่จะตรวจสอบดาวพฤหัสโดยตรง บาตีกิน และ เฟรด ซี. อดัมส์ (Fred C. Adams) เลือกที่จะศึกษา อมัลเทีย (Amalthea) และ ธีบ (Thebe) ดาวบริวารชั้นในของดาวพฤหัส พวกมันมีมวลน้อยและโคจรใกล้ดาวแม่ของมันมากกว่า ไอโอ ซึ่งเป็นดวงจันทร์ของดาวพฤหัสที่มีขนาดเล็กที่สุดและโคจรใกล้ที่สุด
สิ่งที่พิเศษนอกจากระยะวงโคจรที่ใกล้แล้ว ทั้งคู่ยังมีเส้นทางโคจรที่เอียงเล็กน้อย การสั่นไหวของวงโคจรที่ละเอียดอ่อนเหล่านี้ทำให้ทีมวิจัยสามารถคำนวณย้อนหลัง และประมาณได้ว่าดาวพฤหัสบดีเคยมีลักษณะอย่างไรบ้าง
แทนที่จะพึ่งพาสมมติฐานเกี่ยวกับความทึบของก๊าซ อัตราการเพิ่มมวล หรือมวลของแกนธาตุหนักที่มีความไม่แน่นอนตามแบบจำลองการเพิ่มมวล ทีมงานได้มุ่งเน้นไปที่พลวัตรการโคจรของดาวบริวารและการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุมของดาวเคราะห์ ซึ่งเป็นปริมาณที่วัดได้โดยตรง
ตามผลการศึกษาที่รายงานไว้ในวารสาร Nature Astronomy ระบุว่า ดาวพฤหัสบดีของเราเคยมีปริมาตรที่จุโลกได้ราว 2,000 ใบ โดยปัจจุบันมีปริมาตรอยู่ที่ 1,321 ใบ หรือก็คือในอดีต ดาวพฤหัสบดีเคยมีขนาดใหญ่กว่าปัจจุบัน 2 เท่า อีกทั้งยังมีสนามแม่เหล็กรุนแรงกว่าปัจจุบันอีก 50 เท่า ดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ดวงนี้เคยเป็น ‘สัตว์ร้าย’ แห่งระบบสุริยะมาก่อน
“เป็นเรื่องน่าประหลาดใจที่แม้จะผ่านไปแล้ว 4,500 ล้านปี แต่ก็ยังมีเบาะแสเหลืออยู่มากพอที่จะให้เราสร้างสถานะทางกายภาพของดาวพฤหัสบดีขึ้นมาใหม่ตอนที่ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของมัน” อดัมส์ กล่าว
ผลลัพธ์เหล่านี้ยังช่วยเพิ่มความเข้าใจใหม่ ๆ เกี่ยวกับทฤษฎีเกี่ยวกับการก่อตัวของดาวเคราะห์ ซึ่งอาจรวมถึงการศึกษาเกี่ยวกับดาวเคราะห์นอกระบบ ทฤษฎีเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าดาวพฤหัสบดีและดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ก่อตัวจากวัสดุที่เป็นหินและน้ำแข็งก่อนให้เป็นแกนของดาวเคราะห์ และดูดซับก๊าซจากเนบิวลาสุริยะได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นที่ระบบสุริยะของเราเริ่มเป็นรูปเป็นร่าง
“สิ่งที่เราได้สร้างขึ้นนี้คือมาตรฐานที่มีค่า” บากีตัน กล่าว “เป็นจุดที่เราสามารถสร้างวิวัฒนาการของระบบสุริยะของเราขึ้นมาใหม่ได้อย่างมั่นใจมากขึ้น”
สืบค้นและเรียบเรียง
วิทิต บรมพิชัยชาติกุล
อ่านเพิ่มเติม : นักดาราศาสตร์พบหลักฐานว่าดาวอังคารมีทะเลและชายหาดอายุ 3 พันล้านปี
