แครอน

แครอน (Charon) เป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวพลูโต และเมื่อเทียบกับดาวเคราะห์แม่ที่มันโคจรรอบแล้ว ถือเป็นดาวบริวารที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะเมื่อเทียบตามสัดส่วน ด้วยรัศมีประมาณ 606 กิโลเมตร มันมีขนาดราวครึ่งหนึ่งของเส้นผ่านศูนย์กลางดาวพลูโต และทั้งสองวัตถุมีขนาดใกล้เคียงกันมากจนพฤติกรรมของพวกมันเหมือนคู่ที่ผูกพันกันมากกว่าดาวเคราะห์กับดวงจันทร์บริวารทั่วไป จุดศูนย์กลางมวลร่วมของทั้งคู่อยู่ในอวกาศว่างระหว่างพวกมัน ทำให้แต่ละดวงหมุนรอบจุดที่อยู่นอกพื้นผิวของตัวเอง — นี่คือเหตุผลที่ดาวพลูโตและแครอนมักถูกเรียกว่าระบบดาวเคราะห์แคระคู่ (binary dwarf system) มากกว่าจะเป็นดวงจันทร์ธรรมดากับดาวเคราะห์แม่

เป็นเวลาเกือบสี่ทศวรรษหลังการค้นพบ แครอนแทบไม่ได้เป็นอะไรมากไปกว่าจุดเบลอๆ ข้างดาวพลูโต จนกระทั่งเดือนกรกฎาคม ค.ศ. 2015 เมื่อยานนิวฮอไรซันส์ (New Horizons) ของ NASA บินผ่านระบบนี้และส่งภาพถ่ายที่คมชัดเป็นครั้งแรกของโลกที่ไม่มีใครคาดคิดว่าจะมีความน่าตื่นเต้นทางธรณีวิทยาถึงเพียงนี้

การค้นพบจากรอยนูนบนแผ่นภาพถ่าย

แครอนถูกค้นพบเมื่อวันที่ 22 มิถุนายน ค.ศ. 1978 โดยเจมส์ คริสตี (James Christy) ที่สถานีแฟล็กสตัฟฟ์ของหอดูดาวกองทัพเรือสหรัฐฯ ในรัฐแอริโซนา ร่วมกับนักดาราศาสตร์ โรเบิร์ต แฮร์ริงตัน (Robert Harrington) คริสตีไม่ได้กำลังตามหาดวงจันทร์เลย เขากำลังวัดแผ่นภาพถ่ายเพื่อปรับปรุงวงโคจรของดาวพลูโตให้แม่นยำขึ้น เมื่อเขาสังเกตเห็นว่าภาพของดาวพลูโตยืดผิดรูปอย่างประหลาด เป็นรอยนูนจางๆ ที่ปรากฏและหายไปเป็นจังหวะสม่ำเสมอ รอยเลอะที่เกิดขึ้นเป็นช่วงๆ นั้นกลายเป็นดาวบริวารที่อยู่ใกล้ดาวพลูโตเกินกว่าที่กล้องโทรทรรศน์ในยุคนั้นจะแยกออกได้ชัดเจน

คริสตีเสนอชื่อแครอนตามชื่อคนพายเรือที่นำวิญญาณข้ามไปยังยมโลกซึ่งปกครองโดยพลูโต — เป็นการจับคู่ตามตำนานเทพปกรณัมที่เหมาะเจาะ — พร้อมกันนั้นยังพ้องกับชื่อเล่นของภรรยาเขา ชาร์ลีน ที่ชื่อว่า 'ชาร์' (Char) สหพันธ์ดาราศาสตร์สากลรับรองชื่อนี้อย่างเป็นทางการในปี 1985 การค้นพบนี้ทำให้ภาพของระบบนี้ในสายตานักดาราศาสตร์ชัดเจนขึ้นทันที การติดตามวงโคจรของแครอนในที่สุดก็ช่วยระบุมวลและขนาดที่แท้จริงของดาวพลูโตได้ เผยให้เห็นว่ามันมีขนาดเล็กกว่าที่เคยประมาณไว้มาก

การกอดรัดกันแบบล็อกซึ่งกันและกัน

แครอนโคจรที่ระยะห่างเพียงราว 19,600 กิโลเมตรจากดาวพลูโต — ใกล้กว่าที่ดาวบริวารหลายดวงโคจรใกล้ดาวเคราะห์ยักษ์ของตน — และโคจรครบหนึ่งรอบทุก 6.39 วันโลก บนเส้นทางที่เกือบเป็นวงกลมสมบูรณ์และเอียงเพียงเล็กน้อย คาบการโคจรนี้ไม่ใช่เรื่องบังเอิญ มันตรงกับคาบการหมุนรอบตัวเองของดาวพลูโตพอดี ระบบนี้ถูกล็อกด้วยแรงไทดัลแบบสองทาง หรือแบบซึ่งกันและกัน หมายความว่าแต่ละดวงหันหน้าด้านเดียวเข้าหากันตลอดไป

ผลลัพธ์ที่ตามมานั้นแปลกประหลาดจนยากจะจินตนาการ จากซีกโลกของแครอนที่หันเข้าหาดาวพลูโต ดาวพลูโตจะแขวนนิ่งอยู่บนท้องฟ้า ไม่มีวันขึ้นและไม่มีวันตก หมุนช้าๆ ผ่านรอยด่างบนพื้นผิวและข้างขึ้นข้างแรมของมันอยู่กับที่ จากซีกโลกด้านตรงข้ามของทั้งสองดวง คู่หูของมันจะไม่มีวันปรากฏให้เห็นเลย นี่คือตัวอย่างที่สมบูรณ์แบบที่สุดของการเต้นรำแบบประสานจังหวะระหว่างดาวเคราะห์กับดวงจันทร์ในระบบสุริยะ

เปลือกที่แตกร้าว

ยานนิวฮอไรซันส์เผยให้เห็นพื้นผิวที่คึกคักกว่าลูกน้ำแข็งที่มีรอยกระแทกสม่ำเสมอตามที่นักวิทยาศาสตร์หลายคนคาดการณ์ไว้มาก ลักษณะเด่นที่สุดของแครอนคือแถบหุบเหวและร่องขนาดมหึมาที่พาดผ่านหน้าดวงจันทร์ — รวมถึงหุบเขาที่ได้รับการตั้งชื่อไม่เป็นทางการว่า Serenity Chasma — ซึ่งทอดยาวกว่า 1,600 กิโลเมตร ยาวประมาณสี่เท่าของแกรนด์แคนยอน และในบางจุดลึกกว่าประมาณสองเท่า ดิ่งลึกลงไปหลายกิโลเมตรถึงมากที่สุด 7 กิโลเมตร นักธรณีวิทยาของภารกิจนี้อธิบายว่าราวกับว่าเปลือกทั้งหมดของดวงจันทร์ถูกแยกออกจากกัน

รอยแตกนี้อาจเป็นบันทึกของมหาสมุทรภายในในอดีต หากแครอนเคยมีชั้นน้ำเหลวอยู่ใต้เปลือกน้ำแข็ง การแข็งตัวของมันจะบังคับให้ดวงจันทร์ขยายตัว ทำให้เปลือกด้านนอกแตกร้าวจากภายใน ทางใต้ของหุบเขาใหญ่คือ Vulcan Planitia ซึ่งเป็นที่ราบกว้างที่ค่อนข้างเรียบและมีหลุมอุกกาบาตน้อย ดูเหมือนจะได้รับการปูผิวใหม่ — มีความเป็นไปได้มากที่สุดว่าถูกท่วมท้นด้วย 'ลาวา' น้ำแข็งจากภูเขาไฟน้ำแข็งของน้ำและแอมโมเนียที่ไหลขึ้นมาผ่านรอยแตกและแข็งตัวเมื่อนานมาแล้ว

รอยเปื้อนสีแดงที่ชื่อมอร์ดอร์

ขั้วเหนือของแครอนถูกปกคลุมด้วยรอยด่างสีน้ำตาลแดงกระจายตัวที่ทีมนิวฮอไรซันส์ตั้งฉายาว่า Mordor Macula ตามชื่อดินแดนมืดในมิดเดิลเอิร์ธของโทลคีน ที่มาของมันเป็นหนึ่งในผลลัพธ์ที่สง่างามที่สุดจากการบินผ่านครั้งนี้ ก๊าซที่รั่วไหลออกจากชั้นบรรยากาศเบาบางของดาวพลูโต — ส่วนใหญ่คือมีเทน — ล่องลอยข้ามไปยังแครอนและถูกกักไว้ในความหนาวเย็นลึกของขั้วฤดูหนาว ที่ซึ่งอุณหภูมิลดต่ำพอที่จะทำให้พวกมันแข็งตัว

ตลอดฤดูกาลอันยาวนานของแครอน มีเทนที่แข็งตัวนั้นถูกรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีจากดวงอาทิตย์ระดมยิง ซึ่งสลายมันและปรุงกากที่เหลือให้กลายเป็นสารประกอบอินทรีย์สีแดงที่หนักขึ้นเรียกว่าโธลิน (tholins) เมื่อเวลาผ่านไปหลายล้านปี สารเหล่านี้สะสมกลายเป็นรอยเปื้อนสีคล้ำที่เราเห็น ในความเป็นจริง โลกดวงหนึ่งกำลังแต้มสีขั้วของคู่หูของมันอย่างเงียบๆ — เป็นสายสัมพันธ์ทางเคมีระหว่างดาวพลูโตและแครอนที่ถูกเขียนไว้บนพื้นผิว

โลกน้ำแข็งที่ปราศจากอากาศ

ต่างจากดาวพลูโต แครอนไม่มีชั้นบรรยากาศที่มีนัยสำคัญและแทบไม่มีความหลากหลายของสีสันแบบพลูโตเลย พื้นผิวของมันถูกครอบงำด้วยน้ำแข็ง มีรอยด่างของสารประกอบที่มีแอมโมเนียซึ่งบ่งบอกถึงอดีตของภูเขาไฟน้ำแข็ง และเป็นสีเทามีหลุมอุกกาบาตทั่วพื้นที่ส่วนใหญ่ ยกเว้นบริเวณขั้วสีแดง ด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางครึ่งหนึ่งของดาวพลูโตแต่มีมวลน้อยกว่าครึ่งหนึ่งมาก แครอนจึงเป็นวัตถุที่มีความหนาแน่นต่ำและอุดมด้วยน้ำแข็ง — สอดคล้องกับการก่อตัวจากเศษซากที่ระเบิดออกจากดาวพลูโตในวัยเยาว์จากการชนครั้งใหญ่ ซึ่งเป็นสถานการณ์เดียวกันกับที่เสนอสำหรับการกำเนิดดวงจันทร์ของโลก

วิธีมองเห็นแครอน

แครอนเป็นความท้าทายที่แท้จริงสำหรับนักดูดาวสมัครเล่นที่บ้าน ที่ระยะห่างของดาวพลูโต ทั้งคู่ส่องแสงที่ความสว่างประมาณโชติมาตร 14 ซึ่งเกินกว่าที่ตาเปล่าและกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กจะมองเห็นได้ และแครอนอยู่ใกล้ดาวพลูโตมากจนการแยกทั้งสองออกจากกันด้วยสายตาต้องอาศัยกล้องโทรทรรศน์สมัครเล่นขนาดใหญ่ ทัศนวิสัยที่ยอดเยี่ยม และเทคนิคที่อดทน นักดูดาวส่วนใหญ่จะติดตามดาวพลูโตและแครอนในฐานะจุดเดียวที่แยกไม่ออก เคลื่อนที่ช้าๆ ท่ามกลางดวงดาวของทางช้างเผือกในฤดูร้อน สำหรับภาพที่แท้จริงของหุบเขาบนแครอนและขั้วสีแดงอันมืดครึ้มของมัน ภาพที่ยานนิวฮอไรซันส์ส่งกลับมาในปี 2015 ยังคงเป็นหน้าต่างเดียวที่เรามีในตอนนี้