ยานอวกาศจูโนของนาซาที่โคจรสำรวจอยู่รอบดาวพฤหัสเวลานี้ สามารถจับภาพปรากฏการร์ “ฟ้าแลบ-ฟ้าผ่า” ในกลุ่มเมฆที่ประกอบด้วยสารละลายแอมโมเนีย – น้ำ ของดาวพฤหัสพร้อมข้อมูลที่ได้จากเครื่องมือ Stellar Reference Unit instrument ที่ติดไปกับยาน ทำให้เราได้รู้ว่าฟ้าแลบฟ้าผ่าบนดาวพฤหัสแตกต่างจากบนโลกอย่างไร

เราเคยพบปรากฏการณ์ฟ้าแลบฟ้าผ่าของดาวพฤหัสมาตั้งแต่สมัยยานวอยเอเจอร์บินผ่านดาวเคราะห์แก้สยักษ์ดวงนี้ไปในปี พ.ศ. 2522 แต่ในสมัยนั้นนักวิทยาศาสตร์ต่างคิดกันว่าฟ้าแลบฟ้าผ่าที่พบก็นา่จะไม่ต่างกับที่เกิดบนโลกเรา คือมีน้ำมีส่วนประกอบสำคัญในทุกขั้นตอนทุกสถานะ แต่เมื่อได้ข้อมูลล่าสุดมากจากยานจูโน เราจึงเข้าใจมากขึ้นว่าฟ้าแลบฟ้าผ่าบนดาวพฤหัสแตกต่างจากบนโลกอย่างไร

ข้อมูลที่ยานจูโนตรวจพบมาล่าสุด นั่นคือเมฆพายุฝนฟ้าคะนองบนดาวพฤหัสนั้นจะเกิดที่ระยะประมาณ 65 กิโลเมตรใต้ชั้นเมฆที่มองเห็นจากด้านบนสุดของดาว ก่อตัวด้วยการพาความร้อนจากของหยดน้ำผ่านการยกตัวของอากาศอย่างรุนแรงจากด้านล่างขึ้นด้านบน และที่ความสูงประมาณ 19 กิโลเมตร จากที่ฐานเมฆ อุณหภูมิจะลดต่ำจนอนุภาคของน้ำทั้งหมดกลายเป็นน้ำแข็ง และยังคงลอยขึ้นด้านบนจนถึงความสูงราว 23 กิโลเมตร บริเวณนี้อุณหภูมิจะลดลงมาถึงระดับลบ 85 ถึง ลบ 100 องศาเซลเซียส (ชั้นสีเขียวในภาพ) ณ จุดนี้ไอแอมโมเนียในชั้นบรรยากาศจะเข้ามาทำหน้าที่เหมือนสารป้องกันการแข็งตัว มันจะละลายผลึกน้ำแข็ง และผสมเข้าหากันกลายเป็นสารละลายน้ำ-แอมโมเนีย หยดสารละลายจะลอยขึ้นสูงพ้นชั้นสีเขียวแล้วจะตกกลับลงมาเมื่ออากาศหมดแรงยกตัว หยดสารละลายน้ำ-แอมโมเนียที่ตกลงมาจะถูกน้ำแข็งในเมฆที่อยู่ต่ำลงมาห่อหุ้มจนกลายเป็นลูกเห็บที่ทางนาซาเรียกมันว่า “mushball” ซึ่งจะเติบโตขึ้นเรื่อยๆและมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นเรื่อยๆจนในที่สุดก็ตกลงสู่ใต้ฐานเมฆของดาวพฤหัส เข้าสู่ชั้นบรรยากาศระดับลึกด้านล่างของตัวดาว และในที่สุดลูกเห็บยักษ์ “mushball” นี้ ก็จะระเหยหายไป

การที่มีแอมโมเนียมาเกี่ยวข้อง ทำให้น้ำมีสภาพเป็นของเหลวทีระดับความสูงของเมฆในชั้นเมฆที่แตกต่างกันมาก ก่อให้เกิดการสะสม และแลกเปลี่ยนประจุไฟฟ้ากันอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ฐานเมฆจนเกือบถึงยอดเมฆ ยานอวกาศจึงมองเห็นฟ้าแลบฟ้าผ่าของดาวพฤหัสเกิดในชั้นเมฆด้านบนจนตั้งชื่อมันว่า “ฟ้าผ่าตื้น” หรือ ‘Shallow Lightning’ นั่นคือเห็นที่ความสูงระดับใกล้ยอดเมฆ แตกต่างจากบนโลกเรา ที่ฟ้าผ่าฟ้าแลบจะไปเกิดใกล้ฐานเมฆมากกว่า

การโคจรสำรวจดาวพฤหัสของยานจูโนจะค่อยๆเปิดเผยความลับของดาวเคราะห์ยักษ์ดวงนี้ให้เรารู้มากขึ้นเรื่อยๆเหมือนที่ยานแคสสินีทำสำเร็จมาแล้วที่ดาวเสาร์ ในที่สุดเราก็จะหาทางใช้ประโยชน์จากความรู้เหล่านี้ในวันข้างหน้า

อ้างอิง https://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/details.php?id=PIA24042

เครดิตภาพประกอบบทความ NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt

_____

H.N. Becker et al. 2020. Small lightning flashes from shallow electrical storms on Jupiter. Nature 584, 55-58; doi: 10.1038/s41586-020-2532-1