บรรยากาศของดาวอังคาร สภาพอากาศบนดาวพฤหัสบดี และองค์ประกอบของดาวเคราะห์น้อย: เวบบ์ศึกษาระบบสุริยะอย่างไร 

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ สร้างความประทับใจให้กับโลกด้วยภาพถ่ายอวกาศที่ลึกที่สุดของ NASA

นำเสนอเป็นผลงานชิ้นแรกอุปกรณ์ เซ็นเซอร์อินฟราเรดของหอดูดาวสามารถมองดูอดีตหลายพันล้านปีเพื่อเผยให้เห็นสิ่งที่เกิดขึ้นเพียงไม่กี่ร้อยล้านปีหลังจากบิ๊กแบงและวิธีที่กาแลคซีแรกก่อตัวขึ้น

อย่างไรก็ตาม งานวิจัยของเวบบ์ไม่ได้จำกัดเฉพาะวัตถุที่อยู่ห่างไกล: ในช่วงไม่กี่เดือนนับจากการเริ่มต้นของกล้องโทรทรรศน์ มีภาพของกระจุกดาว ดาวเคราะห์นอกระบบ และแม้กระทั่งวัตถุหลายชิ้นในอวกาศที่ใกล้ที่สุด - ระบบสุริยะของเรา

ชั่วโมงของหอดูดาวอวกาศถูกกำหนดเป็นนาที เหตุใดจึงใช้เวลาไปกับสิ่งที่มองเห็นได้ในกล้องโทรทรรศน์บ้านทั่วไป

เห็นสิ่งที่คนอื่นคิดถึง

ข้อได้เปรียบหลักของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ"เจมส์ เวบบ์" คือการทำงานกับแสงในช่วงอินฟราเรดใกล้และกลาง ประการแรก สิ่งนี้จำเป็นสำหรับการศึกษาเอกภพในยุคแรกเริ่ม เนื่องจากมีการเลื่อนสีแดง แสงที่มองเห็นจากกาแลคซีไกลโพ้นจึงเลื่อนไปทางช่วงอินฟราเรด

แม้ว่าคุณสมบัตินี้จะไม่ได้มีวัตถุประสงค์โดยตรงก็ตามเพื่อศึกษาระบบสุริยะแต่นี่ก็มีประโยชน์เช่นกัน กล้องโทรทรรศน์อวกาศบันทึกแสงที่มีความยาวคลื่นตั้งแต่ 0.6 ถึง 28.5 ไมครอน และได้ภาพที่มีความละเอียดสเปกตรัมสูง

ต่อไปนี้คือเป้าหมายที่เป็นไปได้บางประการที่กล้องโทรทรรศน์สามารถศึกษาได้

• ดาวเคราะห์และดาวเทียมโมเลกุลที่สำคัญมากมายรวมทั้งโมเลกุลเหล่านั้นด้วยทำหน้าที่เป็นสัญญาณสำคัญเกี่ยวกับการดำรงอยู่ของชีวิต พวกเขาทิ้งร่องรอยไว้ในสเปกตรัมที่ James Webb ศึกษา ตัวอย่างเช่น สามารถระบุปริมาณน้ำ น้ำหนักน้ำ (HDO) คาร์บอนไดออกไซด์ ซัลเฟอร์ และมีเทน ในบรรยากาศหรือบนพื้นผิวได้อย่างแม่นยำ
• สายพานไคเปอร์.กล้องโทรทรรศน์อวกาศสามารถรวบรวมข้อมูลได้สเปกตรัมใกล้อินฟราเรดและโฟโตมิเตอร์อินฟราเรดกลาง (อัลเบโด) สำหรับดาวเคราะห์น้อยในแถบไคเปอร์ที่รู้จัก และข้อมูลเหล่านี้ร่วมกับข้อสังเกตอื่นๆ ช่วยระบุองค์ประกอบและตอบคำถามว่าระบบสุริยะก่อตัวอย่างไร
• บรรยากาศ.คุณสมบัติของกล้องโทรทรรศน์ช่วยให้คุณตรวจสอบได้สภาพอากาศบนดาวเคราะห์ทุกดวงที่อยู่ห่างจากโลกจากดวงอาทิตย์ ตลอดภารกิจ เป็นเวลาสามเดือนปีละสองครั้ง กล้องโทรทรรศน์จะรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์และดาวเทียม

สำรวจดาวอังคาร

การปรากฏตัวของน้ำและชีวิตบนดาวเคราะห์สีแดงในขณะนี้และในอดีตเป็นหนึ่งในแรงผลักดันของการสำรวจดาวอังคารทั้งหมด Webb จะช่วยเสริมและปรับแต่งการวิจัยที่ดำเนินการโดยโรเวอร์ แลนเดอร์ และสถานีโคจร

โดยศึกษาสเปกตรัมของแสงที่ผ่านชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์และสะท้อนจากพื้นผิว นักวิจัยวางแผนที่จะมองหาสัญญาณของอดีตน้ำปั่นป่วนของดาวเคราะห์แดงและสิ่งที่เปลี่ยนความเสถียรของชั้นบรรยากาศของมัน นอกจากนี้ นักธรณีวิทยาสามารถใช้กล้องโทรทรรศน์เพื่อศึกษาการก่อตัวและวิวัฒนาการของพายุฝุ่นและระบบเมฆทั่วโลกเหนือภูเขาไฟที่สงบนิ่ง

เกิดอะไรขึ้นกับดาวเคราะห์สีแดงและโลกสามารถ?เพื่อย้อนประวัติศาสตร์ บางทีอาจเป็นไปได้ที่จะตอบคำถามเหล่านี้ด้วยความช่วยเหลือของกล้องโทรทรรศน์ อย่างน้อยภาพแรกยืนยันความสามารถของเวบบ์ในการศึกษาดาวอังคาร

ข้อสังเกตจากกล้องโทรทรรศน์เจมส์ เวบบ์บนดาวอังคาร ภาพ: NASA/ESA/CSA/STScI และทีม Mars JWST/GTO

ดาวเคราะห์ชั้นนอก

“เจมส์ เวบบ์” มองอะไรก็ได้ทำมุมมากกว่า 85° จากดวงอาทิตย์จากจุดลากรองจ์ 2 (L2) ซึ่งหมายความว่าเขาสามารถเข้าถึงดาวเคราะห์ทุกดวงได้ โดยเริ่มจากดาวอังคาร แถบดาวเคราะห์น้อย ดาวก๊าซยักษ์ และวัตถุในแถบไคเปอร์ ข้อจำกัดอีกประการหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบกล้องโทรทรรศน์จำกัดความสามารถในการสังเกตการณ์ที่มุม 135° จากดวงอาทิตย์

ข้อจำกัดของมุมมองเป็นพื้นฐานผลที่ตามมาของการออกแบบระบบระบายความร้อนของหอดูดาวและที่บังแดด ซึ่งช่วยให้กล้องโทรทรรศน์และเครื่องมือเย็นลง ซึ่งหมายความว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะสังเกตดวงอาทิตย์ โลก ดวงจันทร์ ดาวพุธ และดาวศุกร์ และดาวหางที่เคลื่อนที่ตัดกับพื้นหลังของดวงอาทิตย์

แต่พื้นที่ที่เหลือก็เพียงพอสำหรับการสังเกตการณ์ดาวเคราะห์ชั้นนอกที่อยู่นอกแถบดาวเคราะห์น้อย (อย่างน้อยก็ในบางครั้ง) จากการศึกษาสิ่งเหล่านี้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศสามารถแสดงให้เห็นว่าสภาพอากาศตามฤดูกาลเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรบนดาวพฤหัสบดีหรือดวงจันทร์ของดาวเสาร์

การใช้อินฟราเรดสเปกโตรมิเตอร์"เวบบ์" สามารถศึกษาบรรยากาศของก๊าซยักษ์ที่ระดับความลึกต่างๆ และสร้างแผนที่ของพายุไซโคลนและเมฆ นอกจากนี้ กล้องโทรทรรศน์ยังสามารถแสดงรายละเอียดว่าพายุก่อตัวและพัฒนาได้อย่างไร

ที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือไททันเท่านั้นโลกในระบบสุริยะที่มีทะเลและทะเลสาบที่เป็นของเหลวอยู่บนพื้นผิว พวกมันไม่ได้เต็มไปด้วยน้ำ แต่ด้วยมีเธน ยิ่งน่าสนใจกว่าที่จะเข้าใจว่าฤดูกาลและวัฏจักรฝนบนไททันแตกต่างจากบนโลกอย่างไร

ในโหมดทดสอบ นักวิจัยศึกษาบรรยากาศก๊าซยักษ์ในตัวอย่างของดาวพฤหัสบดี ภาพแรกแสดงให้เห็นระบบน้ำวนจำนวนมากที่มีอยู่บนโลกใบนี้ นอกเหนือไปจากพายุลูกใหญ่ที่เรียกว่าจุดแดงใหญ่

ภาพถ่ายดาวพฤหัสบดี ภาพ: NASA, ESA, CSA, Jupiter ERS Team, Judy Schmidt

นอกจากนี้ ความสามารถของกล้องดูดาวยังช่วยให้คุณสวมใส่แผนที่ของโมเลกุลอินทรีย์บนดิสก์ของดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนยักษ์น้ำแข็งของระบบสุริยะ พวกมันเป็นตัวแทนของดาวเคราะห์ที่สำรวจน้อยที่สุด เว็บบ์สามารถแมปอุณหภูมิบรรยากาศและโครงสร้างทางเคมีของพวกมันได้ รวมทั้งระบุความแตกต่างพื้นฐานจากก๊าซยักษ์ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์

เป็นความคิดของผู้คนเกี่ยวกับอวกาศและความใหญ่โตของมันเพิ่มขึ้นระบบสุริยะเริ่มถูกมองว่าใกล้ชิดและศึกษามาอย่างดี จริงๆแล้วสิ่งนี้ไม่เป็นความจริง แม้แต่ในระบบดาวเคราะห์ของเราก็ยังมีความลึกลับมากมายซึ่งยังหาคำตอบไม่ได้ 

การศึกษาระบบดาวเคราะห์และการกำเนิดสิ่งมีชีวิตเป็นหนึ่งในเป้าหมายหลักของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ การโฟกัสไปที่แสงอินฟราเรดของเว็บบ์ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถศึกษาลักษณะเด่นบนพื้นผิวและชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ที่มองไม่เห็นในแสงที่มองเห็นได้ และระบบสุริยะก็ไม่มีข้อยกเว้น

นอกจากนี้ กล้องดูดาวยังมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวความสามารถในการหมุน 90° ในเวลาน้อยกว่าหนึ่งชั่วโมง ซึ่งหมายความว่าหากมีเป้าหมายใหม่ปรากฏขึ้นอย่างกะทันหัน เช่น ดาวหางที่ชนกับดาวพฤหัสบดี กล้องส่องทางไกลก็พร้อมที่จะดูรายละเอียดทั้งหมด

อ่านเพิ่มเติม:

'สารที่หนาสีฟ้า' ลึกลับที่ก้นทะเลทำให้นักวิทยาศาสตร์ต้องตะลึง

พัฒนาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับฟาร์มกังหันลมโดยไม่ต้องใช้แม่เหล็กราคาแพง

ดูปรากฏการณ์ที่เป็นไปไม่ได้บนดาวอังคาร