ฝนที่ตกมาเป็น เพชร ดาวเสาร์และดาวพฤหัส

ฝน’ ที่ตกมาเป็น ‘เพชร’ ดาวเสาร์และดาวพฤหัส ข้อมูลใหม่เกี่ยวกับชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์เพื่อนบ้านนี้ เป็นข้อมูลจากรายงานของบีบีซีนิวส์ที่เผยว่าทีมวิจัยได้นำเสนอภายในงานประชุมวิชาการของสาขาวิทยาการดาวเคราะห์ในสมาคมดาราศาสตร์อเมริกัน

ทั้งนี้ บรรยากาศที่อุดมด้วยคาร์บอนของดาวก๊าซยักษ์ในวงนอกของระบบสุริยะนั้น ให้เกิดผลึกเพชรเป็นประกาย เมื่อเกิดพายุฟ้าคะนอง ทำให้ก๊าซมีเทนกลายเป็นเขม่าที่เป็นคาร์บอนรูปหนึ่ง จากนั้นจะแข็งเป็นก้อนกราไฟต์ แล้วเปลี่ยนเป็นเพชรขณะตกสู่เบื้องล่าง

ขนาดใหญ่สุดของเพชรเหล่านั้นมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1 เซ็นติเมตร ทว่าเพชรเหล่านั้นก็เป็นเพียงลูกเห็บที่ละลายลงสู่ทะเลของเหลวในใจกลางอันร้อนจัดของดาวเคราะห์ ดร.เควิน เบนส์ (Dr. Kevin Baines) จากมหาวิทยาลัยวิสคันซิน-เมดิสัน (University of Wisconsin-Madison) และห้องปฏิบัติการจรวดขับเคลื่อนความดัน (Jet Propulsion Laboratory) ขององค์การบริหารการบินอวกาศสหรัฐ (นาซา) เน้นว่า แต่ละปีมีเพชรตกบนดาวเสาร์กว่า 1,000 ตัน

"คนมักถามผมว่า ผมจะบอกได้แน่ๆ อย่างไร เพราะไม่มีทางที่ผมจะไปถึงที่นั่นและสังเกตสิ่งที่เกิดขึ้น อย่างมันเป็นเคมี ซึ่งเราเชื่อว่าเราค่อนข้างมั่นใจ" ดร.เบนส์กล่าว โดยเขายังศึกษาเรื่องนี้ร่วมกับ โมนา เดลิตสกี (Mona Delitsky) แผนกวิศวกรชำนาญพิเศษแคลิฟอร์เนีย

เรื่องแนวคิดว่ายูเรนัสและเนปจูนเป็นที่ซ่อนของอัญมณีไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่สำหรับดาวเสาร์และดาวพฤหัสบดีแล้วเชื่อกันว่าไม่น่าจะมีบรรยากาศที่เหมาะสม แต่ ดร.เบนส์และเดลิตสกีได้วิเคราะห์อุณหภูมิล่าสุดและคาดการณ์ความดันสำหรับภายในดาวเคราะห์ รวมถึงข้อมูลใหม่เกี่ยวกับพฤติกรรมของคาร์บอนในสภาพต่างๆ และได้ข้อสรุปว่าผลึกเพชรคงตัวจะตกเป็นบริเวณกว้าง โดยเฉพาะบนดาวเสาร์

ดร.เบนส์อธิบายว่า ทุกอย่างเริ่มต้นที่บรรยากาศชั้นบน ในชั้นที่ฟ้าผ่าได้เปลี่ยนมีเทนให้กลายเป็นเขม่า และเมื่อเขม่าตกลงความดันที่กระทำต่อเขม่าเหล่านั้นก็เพิ่มขึ้น จนตกไปได้ราว 1,600 กิโลเมตร เขม่าจะเป็นแผ่นกราไฟต์ซึ่งเป็นรูปแบบของคาร์บอนที่พบในดินสอ

และเมื่อลงลึกไปถึง 6,000 กิโลเมตร กราไฟต์เหล่านั้นก็อัดแน่นกลายเป็นเพชรที่ทั้งแข็งและไม่ทำปฏิกิริยาใดๆ เพชรเหล่าจะตกไปเรื่อยๆ อีก 30,000 กิโลเมตร ซึ่งเป็นระยะทางประมาณ 2 เท่าครึ่งของความกว้างของโลก "เมื่อลงไปลึกมากขนาดนั้น ทั้งอุณหภูมิและความดันราวกับนรก ไม่มีทางที่เพชรจะยังคงเป็นของแข็งได้ แต่ยังไม่แน่ชัดว่า อะไรเกิดขึ้นกับคาร์บอนข้างล่างนั่น" ดร.เบนส์กล่าว

แต่เป็นไปได้ว่าอาจมีทะเลคาร์บอนเหลวก่อตัวขึ้น โดยเพชรที่ดาวเสาร์และดาวพฤหัสไม่อาจคงตัวได้ แต่ที่ดาวยูเรนัสและเนปจูนยังมีเพชรที่คงตัวอยู่เพราะมีแกนกลางที่เย็นกว่า สำหรับรายงานนี้ยังไม่ได้รับการตรวจสอบจากผู้เชี่ยวชาญ แต่ผู้เชี่ยวชาญด้านดาวเคราะห์ให้ความเห็นแก่ทางบีบีซีนิวส์ว่า ความเป็นไปได้ที่จะเกิด "ฝนเพชร" เป็นสิ่งที่ไม่อาจมองข้าม

ศ.เรย์มอนด์ ฌ็องลอซ (Raymond Jeanloz) หนึ่งในทีมแรกที่ทำนายว่ามีฝนเพชรบนยูเรนัสและเนปจูน กล่าวว่าแนวคิดเกี่ยวกับความลึกของบรรยากาศบนดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ที่มากพอจะทำให้เกิดเพชรที่คงรูปอยู่ได้นั้นค่อนข้างมีเหตุผล แต่เมื่อคำนึงถึงขนาดของดาวเคราะห์เหล่านั้น ปริมาณคาร์บอนที่กลายเป็นเพชรนั้นก็ไม่ใช่สิ่งที่มีความหมายนัก

1 ขณะที่ ดร.นาดีน เนตเทิลมานน์ (Dr. Nadine Nettelmann) จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียในซานตาครูซ (University of California, Santa Cruz) สหรัฐฯ กล่าวว่ายังต้องศึกษาอีกว่า คาร์บอนจะกลายเป็นเพชรในบรรยากาศที่อุดมไฮโดรเจนและฮีเลียมอย่างดาวเสาร์ได้อย่างไร เธออธิบายว่า เยนส์และเดลิตสกีพิจารณาจากข้อมูลคาร์บอนบริสุทธิ์ 

แทนที่จะพิจารณาส่วนผสมระหว่างคาร์บอน ไฮโดรเจนและฮีเลียม แม้ว่าไม่อาจตัดสมมติฐานเกี่ยวกับฝนเพชรบนดาวเสาร์และดาวพฤหัสบดีได้ แต่เราก็ไม่มีข้อมูลก๊าซผวมบนดาวเคราะห์ทั้งสอง ดังนั้นเราจึงไม่มีทางรู้ว่ามีการก่อตัวเป็นเพชรเกิดขึ้น นอกจากนี้ ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่เคยเชื่อว่าเลอค่าไปด้วยเพชรปริมาณมหาศาลที่ชื่อ 55 แคนครี-อี (55 Cancri e) ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลจะระบบสุริยะของเราออกไป 40 ปีแสงนั้น ก็ไม่น่าจะมีอัญมณีส่องประกาย

จากการศึกษาเมื่อปี 2010 ชี้ว่าดาวเคราะห์หินดังกล่าวมีพื้นผิวกราไฟต์ที่รายรอบไปด้วยชั้นเพชรหนาๆ แทนที่จะเป็นน้ำและหินแกรนิตเหมือนบนโลก แต่งานวิจัยล่าสุดที่เพิ่งตีพิมพ์ลงวารสารแอสโทรฟิสิคัลเจอร์นัล ก็ตั้งคำถามต่อข้อสรุปดังกล่าว โดยปรากฏว่าคาร์บอนที่มีอยู่บนดาวแม่ของดาวเคราะห์ดังกล่าวน้อยกว่าที่คิด โดยสัมพันธ์กับออกซิเจนบนดาวแม่ และดาวเคราะห์เองอาจจะมีคาร์บอนอยู่น้อยด้วย

พายุยักษ์บนดาวเสาร์ก่อให้เกิดเมฆทะมึนของเขม่า ที่อัดแน่นเป็นเพชรเมื่อตกสู่เบื้องล่าง ดาวเคราะห์ 55 แคนครี-อี ที่เชื่อว่าเป็นดาวเคราะห์อุดมเพชร อาจไม่มีอัญมณีมากอย่างที่คิด