ทำไม “ดาวเสาร์” ถูกยกให้เป็นราชาวงแหวนแห่งระบบสุริยะ ?

“ดาวเสาร์” ราชาวงแหวนแห่งระบบสุริยะ

“ดาวเสาร์” หรือภาษาอังกฤษเรียกว่า “Saturn” เป็นดาวเคราะห์ดวงที่ 6 ในระบบสุริยะ นับจากดวงอาทิตย์ และเป็นดาวเคราะห์ที่มีขนาดใหญ่เป็นอันดับ 2 ของระบบ น้องสาวของดวง “ดาวพฤหัสบดี”

ในระบบสุริยะของเรามีดาวเคราะห์ 4 ดวงที่มีวงแหวน ได้แก่ ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน น่าสนใจที่วงแหวนของดาวเสาร์มีลักษณะพิเศษ เนื่องจากประกอบไปด้วย “น้ำแข็ง” ทำให้สะท้อนแสงได้ดี แตกต่างจากวงแหวนของดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ ที่มีสัดส่วนของฝุ่นหินหรือสารคาร์บอนมากกว่า ทำให้สะท้อนแสงได้ไม่ดีเท่าวงแหวนของดาวเสาร์

ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถสรุปได้ว่า วงแหวนทั้งหมดของดาวเสาร์เกิดขึ้นอย่างไร แต่การศึกษาระบบวงแหวนอย่างละเอียด ทำให้นักดาราศาสตร์มีข้อมูลมากมาย เพื่อทำความเข้าใจและอธิบายว่าวงแหวนส่วนต่าง ๆ เกิดขึ้นมาได้อย่างไร

วงแหวนของดาวเสาร์ ประกอบไปด้วยหลายส่วนที่น่าสนใจ

1. วงแหวนหลัก (Main rings) เป็นกลุ่มของวงแหวนที่อยู่ใกล้กับดาวเสาร์ ประกอบไปด้วย:
– วงแหวน D: วงแหวนที่จางมาก ค้นพบโดยยานวอยเอเจอร์ 1 เมื่อปี ค.ศ. 1980
– วงแหวน C: วงแหวนจาง ๆ ค้นพบโดยนักดาราศาสตร์ชาวยุโรปในปี ค.ศ. 1850
– วงแหวน B: วงแหวนย่อยชั้นที่ใหญ่ที่สุด กว้างที่สุด สว่างที่สุด และมีมวลมากที่สุด มีรอยคล้ายซี่ล้อจักรยานพาดลงไปบนวงแหวน B เรียกว่า Spokes
– ช่องแบ่งแคสสินี (Cassini division): ช่องที่อยู่ระหว่างวงแหวน B กับวงแหวน A ค้นพบโดย โจวันนี แคสสินี ในปี ค.ศ. 1675 สามารถมองเห็นช่องแบ่งสีดำถ้าดูด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กจากโลก
– วงแหวน A: วงแหวนย่อยชั้นที่สว่างที่สุด เป็นอันดับ 2 ภายในวงแหวนนี้มีช่องแคบเองเคอ (Encke gap) ตรงกับวงโคจรของดวงจันทร์แพน
– ช่องแบ่งโรส (Roche division): ช่องที่อยู่ระหว่างวงแหวน A กับวงแหวน F
– วงแหวน F: วงแหวนบาง ๆ มีความเปลี่ยนแปลงในระดับชั่วโมง ถือว่าเร็วมาก

” 2. วงแหวนรอบนอกของดาวเสาร์ (Outer rings) เป็นวงแหวนจาง ๆ ที่มีความหนาแน่นน้อย และตั้งอยู่ห่างจากดาวเสาร์ ประกอบด้วย

– วงแหวนดวงจันทร์เจนัส-เอพิมีเทียส (Janus/Epimetheus ring): เป็นวงแหวนฝุ่นจาง ๆ ที่ถูกค้นพบจากภาพถ่ายวงแหวนดาวเสาร์ในมุมย้อนแสงอาทิตย์ โดยยานอวกาศแคสสินีในปี ค.ศ. 2006

– วงแหวน G: เป็นวงแหวนจาง ๆ มีกลุ่มของอนุภาคที่กระจุกตัวกันเป็นส่วนโค้งคล้ายส่วนโค้งของวงแหวน Ring Arc รอบดวงจันทร์อีจีออน (Aegaeon) ซึ่งโคจรอยู่ในวงแหวน G เชื่อว่าส่วนโค้งเกิดจากเศษวัตถุที่สาดกระเด็นจากการพุ่งชนบนดวงจันทร์อีจีลอน

– Ring Arc บริเวณดวงจันทร์มีโธนี และดวงจันทร์แอนธี: เป็นกลุ่มของอนุภาคที่กระจุกตัวเป็นส่วนโค้ง คาดว่าเกิดจากเศษวัสดุสาดกระเด็นจากการพุ่งชนบนดวงจันทร์ทั้งสองดวง

– วงแหวนดวงจันทร์พัลลีนี (Pallene ring): เป็นวงแหวนฝุ่นจาง ๆ ถูกค้นพบจากภาพถ่ายวงแหวนดาวเสาร์ในมุมย้อนแสงอาทิตย์ โดยยานแคสสินีในปี ค.ศ. 2006 นักวิทยาศาสตร์ คาดว่าวงแหวนย่อยวงนี้เกิดจากเศษวัสดุสาดกระเด็นจากการพุ่งชนบนดวงจันทร์พัลลีนี

– วงแหวน E: เป็นวงแหวนจาง ๆ แผ่ตัวอยู่ระหว่างวงโคจรของดวงจันทร์ไมมัสกับดวงจันทร์ไททัน วัตถุในวงแหวน E ประกอบด้วยน้ำแข็งและฝุ่นที่ถูกพ่นออกมาจากการพวยพุ่งบนพื้นผิวของดวงจันทร์เอนเซลาดัส

– วงแหวนดวงจันทร์ฟีบี (Phoebe ring): อนุภาคในวงแหวนนี้มีการฟุ้งกระจายอย่างเบาบางบริเวณวงโคจรของดวงจันทร์พีบีซึ่งอยู่ห่างจากดาวเสาร์มาก วงแหวนดังกล่าวมีขนาดปรากฏราว 2 เท่าของดวงจันทร์ของโลก แต่ไม่สามารถสังเกตเห็นได้ด้วยตาเปล่าเนื่องจากความหนาแน่นของอนุภาคในวงแหวนนี้น้อยเกินไป นักวิทยาศาสตร์ค้นพบวงแหวนย่อยวงนี้ผ่านกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์ที่สังเกตการณ์รังสีอินฟราเรด ในปี ค.ศ. 2009″

โครงสร้างภายในดาวเสาร์

ดาวเสาร์มีโครงสร้างภายในที่ทำให้มีลักษณะเฉพาะเจาะจง โดยมีองค์ประกอบหลักที่เป็นไฮโดรเจน ซึ่งอยู่ในสถานะของเหล็วโค้ง (มีแก๊สเป็นส่วนน้อยมาก ๆ) ภายในดาวเสาร์ ระดับความลึกจากผิวยิ่งมากก็ยิ่งส่งผลให้อุณหภูมิและความดันบริเวณนั้นมีค่าสูง โดยนักดาราศาสตร์ได้สร้างแบบจำลองโครงสร้างภายในดาวเสาร์จากการศึกษาปริมาณต่าง ๆ ได้แก่ การส่งยานอวกาศไปโคจรรอบ ๆ ดาวเสาร์เพื่อศึกษาว่าความโน้มถ่วงรอบ ๆ ของดาวเสาร์ ส่งผลต่อยานอย่างไร ค่าความโน้มถ่วงที่ได้สามารถนำมาสร้างแบบจำลองสภาพโครงสร้างภายในของดาวเสาร์ได้

– ใจกลางของดาวเสาร์: คือ แก่น (Core) ที่มีองค์ประกอบที่ใกล้เคียงกับโลก ได้แก่ เหล็ก นิเกิล และหิน แต่แก่นของดาวเสาร์มีความหนาแน่นมากกว่าแก่นโลก รอบ ๆ แก่นของดาวเสาร์คือ ชั้นของโลหะไฮโดรเจน (liquid metallic hydrogen layer) ที่อะตอมไฮโดรเจนในชั้นนี้ถูกบีบอัดด้วยความดันสูงมากทำให้มันประพฤติตัวเหมือนโลหะที่นำไฟฟ้าได้ นักดาราศาสตร์เชื่อว่ามันเป็นแหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็กของดาวเสาร์

– ชั้นไฮโดรเจน-ฮีเลียม: อยู่ในสถานะของเหล็ว และยิ่งห่างจากแก่นออกมาเท่าใดก็ยิ่งมีส่วนผสมของแก๊สมากขึ้นเท่านั้น”

“สำหรับปรากฏการณ์ “ดาวเสาร์ใกล้โลกที่สุด” ที่มีความสำคัญมากนับว่าเป็นโอกาสที่น่าตื่นเต้นที่ผู้สนใจสามารถรับชมได้หลังจากที่ดวงอาทิตย์ลับขอบฟ้าไปแล้ว

ดาวเสาร์ที่ปรากฏใกล้โลกที่สุดจะมองเห็นได้หลังจากที่ดวงอาทิตย์ลับขอบฟ้าไป โดยจะปรากฏสว่างอยู่ทางทิศตะวันออก การสังเกตนี้สามารถทำได้ตลอดคืนจนถึงรุ่งเช้า หากฟ้าใสไร้ฝน ดาวเสาร์จะเป็นจุดสว่างที่สามารถมองเห็นได้ชัดเจนด้วยตาเปล่า

นอกจากนี้ หากใช้กล้องโทรทรรศน์ที่มีกำลังขยาย 30 เท่าขึ้นไป จะเห็นวงแหวนที่โดดเด่นและชัดเจน ซึ่งเป็นที่รู้จักของดาวเสาร์ และหากใช้กำลังขยายตั้งแต่ 100 เท่าขึ้นไป จะสามารถมองเห็นแนวช่องว่างภายในวงแหวน นั่นคือ ช่องว่างแคสสินี ที่แบ่งระหว่างวงแหวนชั้น A และชั้น B ทำให้ปรากฏการณ์นี้มีความสวยงามและน่าทึ่งอีกมากมาย นอกจากนี้ยังสามารถสังเกตเห็นดวงจันทร์ของดาวเสาร์ได้ด้วย”