รีอา

รีอา (Rhea) คือดวงจันทร์ที่ใหญ่เป็นอันดับสองของดาวเสาร์ และใหญ่เป็นอันดับเก้าในบรรดาดวงจันทร์ทั้งหมดในระบบสุริยะ กระนั้นมันก็ยังคงเป็นหนึ่งในดวงจันทร์ที่โดดเด่นน้อยที่สุดในบรรดาดาวบริวารหลักของดาวเคราะห์ยักษ์ ไม่มีแม่น้ำมีเทนเหมือนไททัน ไม่มีน้ำพุน้ำแข็งเหมือนเอนเซลาดัส ไม่มีซีกโลกดำสนิทเหมือนไอเอเพตัส สิ่งที่รีอามอบให้แทนคือบันทึกที่เกือบสมบูรณ์ของอดีตอันรุนแรงของระบบสุริยะชั้นนอก จารึกไว้บนเปลือกน้ำแข็งโบราณที่เต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาตอย่างเจิดจ้า ด้วยรัศมีประมาณ 764 กิโลเมตร (เส้นผ่านศูนย์กลางใกล้ 1,528 กิโลเมตร) มันมีขนาดเพียงหนึ่งในสามของไททันเท่านั้น แต่ความหนาแน่นต่ำของมันบ่งบอกถึงวัตถุที่มีเนื้อเป็นน้ำแข็งราวสามในสี่และหินเพียงหนึ่งในสี่ เป็น 'ลูกหิมะสกปรก' แช่แข็งที่แทบไม่เปลี่ยนแปลงเลยตลอดหลายพันล้านปี

มันยังเป็นสถานที่ของหมุดหมายเล็กๆ แต่แท้จริง ในปี 2010 ยานแคสสินีเก็บตัวอย่างบรรยากาศเบาบางของออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์รอบรีอา นับเป็นครั้งแรกที่ยานอวกาศจับโมเลกุลของบรรยากาศที่มีออกซิเจนบนโลกอื่นนอกจากโลกของเราได้โดยตรง

ค้นพบโดยแคสสินี ต่อมาสำรวจโดยยานแคสสินี

รีอาถูกพบเมื่อวันที่ 23 ธันวาคม ค.ศ. 1672 โดยจิโอวานนี โดเมนีโก แคสสินี นักดาราศาสตร์ชาวอิตาลี-ฝรั่งเศส ผู้สังเกตการณ์คนเดียวกับที่ยานโคจรแคสสินีลำใหญ่จะใช้ชื่อของเขาสามศตวรรษต่อมา มันเป็นดวงจันทร์ของดาวเสาร์ดวงที่สองที่แคสสินีพบ ต่อจากไอเอเพตัสในปี 1671 ต่อมาเขาจัดกลุ่มการค้นพบทั้งสี่เกี่ยวกับดาวเสาร์ของเขาภายใต้ป้ายชื่อแสนประจบว่า ซิเดรา โลโดวิเซีย หรือ 'ดวงดาวแห่งพระเจ้าหลุยส์' เพื่อเป็นเกียรติแก่ผู้อุปถัมภ์ของเขา พระเจ้าหลุยส์ที่ 14 ชื่อในตำนานว่ารีอา ไททันเนสผู้เป็นมารดาของเทพโอลิมปัสและเป็นคู่ครองของโครนัส เทพเจ้ากรีกที่ตรงกับดาวเสาร์ เพิ่งได้รับความนิยมใช้กันในภายหลังมาก โดยจอห์น เฮอร์เชลเสนอในปี 1847

นานกว่าสามศตวรรษ รีอาเป็นเพียงจุดแสงเล็กๆ นั่นเปลี่ยนไปเมื่อยานวอยเอเจอร์ 1 บินผ่านในปี 1980 ส่งภาพจริงชุดแรกของใบหน้าที่เต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาตของมันกลับมา และเปลี่ยนไปอย่างเด็ดขาดเมื่อยานแคสสินีของนาซาและอีเอสเอบินผ่านใกล้ๆ ซ้ำแล้วซ้ำเล่าระหว่างปี 2005 ถึง 2013 และทำแผนที่ดวงจันทร์นี้อย่างละเอียด

โลกแช่แข็งที่เต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาต

พื้นผิวของรีอาถูกครอบงำโดยน้ำแข็งและอิ่มตัวไปด้วยหลุมอุกกาบาต เป็นสัญญาณของภูมิประเทศที่เก่าแก่มากจนการปะทะครั้งใหม่ส่วนใหญ่เพียงเขียนทับร่องรอยเก่า ข้อมูลของแคสสินีระบุว่าดวงจันทร์นี้ใกล้เคียงกับส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันของน้ำแข็งและหิน ด้วยความหนาแน่นเพียงราว 1.24 เท่าของน้ำ ต่ำพอและสม่ำเสมอพอที่มันอาจไม่เคยแยกชั้นอย่างชัดเจนออกเป็นแก่นหินและเนื้อโลกน้ำแข็ง ในทางปฏิบัติ รีอาคือลูกบอลขนาดใหญ่ของน้ำแข็งสกปรกที่ระดับการแยกชั้นของมันยังคงเป็นที่ถกเถียงอยู่

ที่ราบเต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาตมีรอยแผลขนาดมหึมาสองแห่งที่ซ้อนทับกันบนซีกโลกที่หันหลังให้ดาวเสาร์ ได้แก่ ทิราวา (Tirawa) แอ่งปะทะแบบหลายวงแหวนกว้างราว 360 กิโลเมตร และแอ่งมามัลดิ (Mamaldi) ที่เก่ากว่าและถูกกัดกร่อนมากกว่า กว้างราว 480 กิโลเมตร ซึ่งทิราวาซ้อนทับอยู่บางส่วน ทิราวาอยู่ทางเหนือมากกว่าและถูกกัดกร่อนน้อยกว่าในสองแอ่งนี้ ทั้งสองได้ชื่อ เช่นเดียวกับลักษณะเด่นทั่วไปของรีอา ตามบุคคลในตำนานการสร้างโลกจากตำนานปกรณัมทั่วโลก (ร่องลึกของมันใช้ชื่อสถานที่ศักดิ์สิทธิ์ในตำนาน) ตามธีมการตั้งชื่อของสหพันธ์ดาราศาสตร์สากลสำหรับดวงจันทร์นี้

หน้าผาน้ำแข็งและ 'เดอะ สแพลต'

เมื่อยานวอยเอเจอร์เห็นริ้วสีอ่อนบางๆ พาดผ่านซีกโลกด้านตามของรีอา หลายคนสันนิษฐานว่ามันคือน้ำค้างแข็งสะสม สะท้อนภาพ 'ภูมิประเทศเป็นเส้นบางๆ' ที่พบบนไดโอนี ดวงจันทร์เพื่อนบ้าน ภาพถ่ายที่คมชัดกว่าของแคสสินีในปี 2006 เผยความจริงว่า ริ้วเหล่านี้คือระบบรอยแตกทางธรณีแปรสัณฐานที่สว่าง เป็นร่องลึกที่เปลือกโลกแยกออกและทรุดตัวลง เผยให้เห็นน้ำแข็งใหม่บนหน้าผาที่สูงได้หลายร้อยเมตร

ลักษณะเด่นเดี่ยวที่โดดเด่นที่สุดคือ อินก์โตมิ (Inktomi) หลุมอุกกาบาตมีรัศมีรังสีกว้างราว 47 กิโลเมตรในซีกโลกใต้ มีฉายาว่า 'เดอะ สแพลต' (The Splat) เชื่อกันว่าเป็นหนึ่งในลักษณะเด่นที่อายุน้อยที่สุดบนรีอา การปะทะแบบเฉียงของมันขุดเปิดน้ำแข็งใต้พื้นผิวที่สะอาดและเหวี่ยงระบบรังสีเศษวัสดุสว่างออกไปไกลหลายร้อยกิโลเมตร ทำให้มันโดดเด่นชัดเจนเมื่อเทียบกับบริเวณโดยรอบที่เก่าแก่และมีฝุ่นมากกว่า

บรรยากาศออกซิเจนแรกที่พบนอกโลก

ในปี 2010 เครื่องมือของแคสสินีตรวจพบบรรยากาศบางเบายิ่งกว่าลมหายใจรอบรีอา ประกอบด้วยออกซิเจนโมเลกุลและคาร์บอนไดออกไซด์ มันเบาบางอย่างเหลือเชื่อ ความหนาแน่นของออกซิเจนต่ำกว่าในอากาศของโลกหลายล้านล้านเท่า แต่การค้นพบนี้มีความสำคัญทางประวัติศาสตร์ นับเป็นครั้งแรกที่ยานอวกาศจับโมเลกุลของบรรยากาศที่มีออกซิเจนบนโลกอื่นนอกจากโลกของเราได้โดยตรง

เคมีนี้ไม่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิตแต่อย่างใด อนุภาคมีประจุที่ติดอยู่ในสนามแม่เหล็กอันทรงพลังของดาวเสาร์กวาดผ่านรีอาและกระแทกเข้ากับพื้นผิวน้ำแข็งของมัน แยกโมเลกุลน้ำในกระบวนการที่เรียกว่าเรดิโอไลซิส และปลดปล่อยออกซิเจนออกมา คาร์บอนไดออกไซด์เชื่อว่าเกิดขึ้นเมื่อออกซิเจนที่มีปฏิกิริยานั้นรวมตัวกับสารที่อุดมด้วยคาร์บอนในน้ำแข็งหรืออนุภาคที่ตกกระทบ ตั้งแต่นั้นมามีการอนุมานบรรยากาศออกซิเจนจากกระบวนการเรดิโอไลซิสบนพื้นผิวที่คล้ายกันบนดวงจันทร์น้ำแข็งดวงอื่น แต่ของรีอาเป็นดวงแรกที่ตรวจพบโดยตรง

วงแหวนที่อาจไม่มีอยู่จริง

ในปี 2008 ทีมงานแคสสินีรายงานความเป็นไปได้ที่น่าสนใจ การลดลงของอิเล็กตรอนที่ตรวจพบรอบรีอาอย่างสมมาตรบ่งชี้ถึงแผ่นเศษวัสดุที่โคจรอยู่ อาจถึงขั้นเป็นวงแหวนย่อยแยกจากกัน ซึ่งจะทำให้รีอาเป็นดวงจันทร์ดวงแรกที่รู้ว่ามีระบบวงแหวนของตัวเอง มันเป็นข้อกล่าวอ้างที่น่าตกใจอย่างแท้จริง อย่างไรก็ตาม แคมเปญการถ่ายภาพแบบเจาะจงเป้าหมายที่ตามมาค้นหาสารที่คาดการณ์ไว้แต่ไม่พบเลย และการตีความเรื่องวงแหวนนี้ในปัจจุบันถือว่ายังไม่ได้รับการยืนยัน เหตุการณ์นี้เป็นเครื่องเตือนใจที่มีประโยชน์ว่าวิทยาศาสตร์แก้ไขตัวเองอย่างไร แม้ในระหว่างภารกิจที่กำลังดำเนินอยู่

วงโคจรและการสังเกตการณ์

รีอาโคจรรอบดาวเสาร์ครบหนึ่งรอบทุกประมาณ 4.5 วันที่ระยะห่างราว 527,000 กิโลเมตร บนเส้นทางที่เกือบอยู่ในแนวเส้นศูนย์สูตรสมบูรณ์ วงโคจรของมันเอียงเพียง 0.35 องศา เช่นเดียวกับดวงจันทร์ขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ มันถูกล็อกด้วยแรงไทดัล หันซีกโลกหนึ่งเข้าหาดาวเสาร์อยู่เสมอ ดังนั้นด้านที่นำหน้าเดียวกันจึงพุ่งชนกับเศษวัสดุที่เข้ามาอยู่เสมอ อุณหภูมิพื้นผิวที่มีแสงแดดส่องถึงสูงสุดเพียงราว −174 องศาเซลเซียส ลดลงเป็นราว −220 องศาเซลเซียสในเงามืดถาวร

สำหรับผู้สังเกตการณ์สมัครเล่น รีอาอยู่ในระยะที่เอื้อมถึงได้แต่ไม่เคยเป็นเรื่องง่าย ที่ความสว่างประมาณโชติมาตร 10 มันมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า แต่กล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็ก 75 ถึง 100 มิลลิเมตร (3 ถึง 4 นิ้ว) ในคืนที่ท้องฟ้านิ่งสามารถจับมันได้เป็นจุดคล้ายดาวจางๆ ใกล้ดาวเคราะห์ เมื่อควบคุมแสงจ้าของดาวเสาร์ด้วยกำลังขยายที่มากพอ รองจากไททัน มันคือดวงจันทร์ที่สว่างที่สุดของดาวเสาร์และสว่างที่สุดในกลุ่มดวงจันทร์น้ำแข็งชั้นใน โดยอยู่นอกสุดของกลุ่มชั้นในนั้นก่อนถึงช่องว่างกว้างไปยังไททันที่อยู่ไกลออกไป