เซอร์ไพร์ส...นาซาพบแหล่งน้ำใกล้โลกอยู่ในระบบสุริยะนี่เอง

นาซาแถลงข่าวใหญ่พบ “โลกมหาสมุทร” หลายแห่งอยู่ในระบบสุริยะของเรานี่เอง โดยเฉพาะ “เอนเซราดัส” ดวงจันทร์ของดาวเสาร์ ที่มีเปลือกน้ำแข็งหุ้ม เป็นโลกมหาสมุทรย่อมๆ ที่มีสภาพเอื้อต่อการดำรงชีวิต ผลงานใหญ่ก่อนทิ้งทวนของยานอวกาศไร้คนขับ “แคสสินี”

องค์การบริหารการบินอวกาศสหรัฐฯ (นาซา) แถลงข่าวใหญ่เมื่อเวลาประมาณ 01.00 น.ของวันที่ 14 เม.ย.2017 ตามเวลาประเทศไทย เกี่ยวกับการค้นพบ “โลกมหาสมุทร” ภายในระบบสุริยะของเรา จากภารกิจของยานอวกาศไร้คนขับ “แคสสินี” (Cassini) และกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble Space Telescope) โดยนักวิจัยซึ่งอาศัยข้อมูลจากภารกิจทั้งสองได้เผยแพร่ผลงานการค้นพบดังกล่าวลงวารสารวิชาการในวันเดียวกันนี้

รายงานจากเอเอฟพีระบุถึงหนึ่งในการค้นพบโลกมหาสมุทรที่สำคัญจากการแถลงข่าวครั้งนี้ว่า “เอนเซลาดัส” (Enceladus) ดวงจันทร์ของดาวเสาร์ที่มีเปลือกปกคลุมด้วยน้ำแข็งนั้น มีสภาพที่เอื้อต่อการดำรงชีพของสิ่งมีชีวิต โดยยานแคสสินีได้ตรวจพบโมเลกุลไฮโดรเจนในไอที่พุ่งออกจากรอยแยกของพื้นผิวดวงจันทร์ดวงนี้ ซึ่งนาซาระบุว่าเป็นโลกมหาสมุทรขนาดย่อมที่ปกคลุมด้วยชั้นน้ำแข็งหนาๆ

ไอที่พุ่งออกมาจากดวงจันทร์เอนเซลาดัสนั้น ทำให้นักวิทยาศาสตร์สรุปว่า น่าจะมีปฏิกิริยาเคมีไฮโดรเทอร์มัลระหว่างแกนหินของดวงจันทร์และมหาสมุทรซึ่งอยู่ใต้เปลือกน้ำแข็งของดวงจันทร์ ซึ่งปฏิกิริยาเดียวกันนี้ที่เกิดขึ้นบนโลกทำให้แบคทีเรียเจริญเติบโตได้ในปล่องน้ำร้อนใต้มหาสมุทรที่แสงแดดส่องไม่ถึง ดังนั้นดวงจันทร์ของเสาร์ก็น่าจะเป็นแหล่งอนุบาลของสิ่งมีชีวิตได้เช่นกัน

ฮันเตอร์ ไวต์ (Hunter Waite) หนึ่งในหัวหน้าทีมวิจัยของการศึกษาเผยว่า ตอนนี้เอนเซลาดัสอยู่ในลำดับต้นๆ ของรายการโลกมหาสมุทรภายในระบบสุริยะที่มีสภาพเอื้อต่อการดำรงชีวิต

สำหรับยานแคสสินีนั้นอยู่ในช่วงปลายภารกิจแล้วเนื่องจากพลังงานเหลือน้อย และบินอยู่ระหว่างดาวเสาร์กับวงแหวนที่ระยะห่าง 2,400 กิโลเมตร ซึ่งนักวิจัยเรียกการค้นพบครั้งล่าสุดนี้ว่า การค้นพบครั้งสำคัญของภารกิจ

ด้าน เจมส์ กรีน (James Green) ผู้อำนวยการแผนกวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ของนาซาบอกว่า เราได้ขยับพรมแดนออกไป และเรากำลังค้นพบสิ่งแวดล้อมใหม่ และกำลังคิดในวิถีที่ไม่เคยคิดว่าจะเป็นไปได้มาก่อนเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อมในระบบสุริยะของเรา ซึ่งอาจจะเป็นแหล่งอาศัยของสิ่งมีชีวิตอยู่ในตอนนี้ก็ได้

ข่าวจากนาซาให้รายละเอียดเพิ่มว่าทีมวิจัยจากภารกิจยานแคสสินีพบหลักฐานว่ามีพลังงานเคมีที่หล่อเลี้ยงสิ่งมีชีวิตได้บนดวงจันทร์ของดาวเสาร์ ส่วนทีมวิจัยจากปฏิบัติการกล้องฮับเบิลพบร่องรอยของไอน้ำที่พุ่งจากดวงจันทร์ยูโรปาของดาวพฤหัสบดีเพิ่ม ซึ่ง โธมัส ซูร์บูเก็น (Thomas Zurbuchen) ผู้ช่วยผู้อำนวยการแผนกวิทยาศาสตร์ของนาซาประจำสำนักงานใหญ่ในวอชิงตันบอกว่า การค้นพบครั้งนี้นับเป็นแหล่งใกล้ที่สุดที่ได้พบองค์ประกอบที่จำเป็นต่อสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อการดำรงชีวิต และยังแสดงให้เห็นถึงความเชื่อมโยงของปฏิบัติทางวิทยาศาสตร์ของนาซาที่จะพาเราเข้าใกล้คำตอบว่าเราอยู่ลำพังในเอกภพหรือไม่



รายงานทางวิชาการของทีมนักวิจัยจากภารกิจของยานแคสสินีได้เผยแพร่ในวารสารไซน์ (Science) โดยรายงานถึงการพบก๊าซไฮโดรเจน ซึ่งอาจจะเป็นแหล่งพลังงานสำหรับสิ่งมีชีวิต และพุ่งจากปล่องน้ำร้อนที่ก้นมหาสมุทรสู่ใต้ผิวมหาสมุทรของดวงจันทร์เอนเซลาดัส และการพบไฮโดรเจนนี้มีความหมายว่า หากมีสิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรนั้นก็จะสามารถใช้แหล่งพลังงานนี้เพื่อดำรงชีวิตได้ โดยการรวมไฮโดรเจนกับคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายอยู่ในน้ำ

ปฏิกิริยาเคมีดังกล่าวเรียกว่า “มีทาโนจีเนซิส” (methanogenesis) เพราะเป็นปฏิกิริยาที่ได้มีเทนเป็นผลพลอยได้ ซึ่งเป็นเหมือนรากฐานของสิ่งมีชีวิตบนโลก และมีความสำคัญต่อกำเนิดชีวิตบนโลกของเราด้วย

ทั้งนี้ สิ่งมีชีวิตในแบบที่เรารู้จักต้องการองค์ประกอบสำคัญ 3 อย่าง คือ น้ำในรูปของเหลว แหล่งพลังงานเพื่อการเผาพลาญ และองค์ประกอบเคมีที่เหมาะสม หลักๆ คือ คาร์บอน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน ออกซิเจน ฟอสฟอรัสและซัลเฟอร์ ซึ่งยานแคสสินีได้พบว่าดวงจันทร์เอนเซลาดัสที่เป็นดวงจันทร์น้ำแข็งดวงเล็กๆ และอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์หลายพันล้านไมล์นั้น มีองค์ประกอบที่กล่าวมาเกือบครบ แม้ยังไม่เผยหลักฐานของฟอสฟอรัสและซัลเฟอร์ปรากฎในมหาสมุทรของเอนเซลาดัส แต่นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าน่าจะมีเพราะเชื่อว่าแกนหินของดวงจันทร์นั้นมีองค์ประกอบเคมีคล้ายอุกกาบาตที่มีธาตุทั้งสองเป็นองค์ประกอบ

ด้าน ลินดา สปิลเกอร์ (Linda Spilker) นักวิทยาศาสตร์ในโครงการแคสสินี จากห้องปฏิบัติการจรวดขับเคลื่อนความดันของนาซา ในพาสาเดนา แคลิฟอร์เนีย กล่าวว่าการยืนยันถึงการมีพลังงานเคมีภายในหมาสมุทรของดวงจันทร์ดวงเล็กๆ ของดาวเสาร์นั้น เป็นก้าวสำคัญในการค้นหาโลกอื่นที่เอื้อต่อการดำรงชีวิต

ยานแคสสินีตรวจพบไฮโดรเจนในพวยก๊าซและชิ้นส่วนน้ำแข็งที่พ่นออกมาจากดวงจันทร์เอนเซลาดัส ระหว่างยานขับผ่านพวยก๊าซครั้งสุดท้ายและเป็นครั้งนี้ดำลงไปลึกที่สุดเมื่อ 28 ต.ค.2015 อีกทั้งก่อนหน้านั้นแคสสินีก็ยังได้เก็บตัวอย่างพวยไอในช่วงภารกิจแรกๆ ด้วย และจากสังเกตการณ์เหล่านี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ประเมินได้ว่า 98% ของพวยก๊าซนั้นคือน้ำ อีก 1% คือไฮโดรเจน และที่เหลือเป็นส่วนผสมของโมเลกุลอื่นซึ่งมีทั้งคาร์บอนไดออกไซด์ มีเทนและแอมโมเนีย

ในการวัดของยานแคสสินีนั้นอาศัยเครื่องตรวจวัดสเปกตรัมของไอออนและมวลเป็นกลางไอเอ็นเอ็มเอส (INMS) ซึ่งดูดก๊าซเข้าไปตรวจวัดหาองค์ประกอบของพวยก๊าซ แต่ความจริงแล้วอุปกรณ์ดังกล่าวออกแบบมาเพื่อศึกษาตัวอย่างในชั้นบรรยากาศชั้นบนของดวงจันทร์ไททัน (Titan) บริวารอีกดวงของดาวเสาร์

ทว่าหลังจากยานแคสสินีค้นพบไอน้ำแข็งของดวงจันทร์เอนเซลาดัสบริเวณรอยแยกใกล้ขั้วใต้อย่างบังเอิญเมื่อปี 2005 นักวิทยาศาสตร์ก็หันความสนใจไปยังดวงจันทร์ดวงเล็กกว่าของดาวเสาร์

การค้นพบล่าสุดนี้ช่วยยืนยันงานวิจัยก่อนหน้าซึ่งตีพิมพ์เมื่อเดือน มี.ค.2015 ที่ระบุว่าน้ำร้อนนั้นทำปฏิกิริยากับหินที่อยู่ใต้มหาสมุทร โดยงานวิจัยใหม่เพิ่มเติมด้วยว่า หินนั้นทำปฏิกิริยาทางเคมีเพื่อผลิตไฮโดรเจนด้วย และไวท์ยังกล่าวด้วยว่า แม้พวกเขาจะไม่ได้ค้นพบสิ่งมีชีวิตนอกโลก แต่พวกเขาก็ค้นพบแหล่งอาหารสำหรับสิ่งมีชีวิต ซึ่งเป็นเหมือนร้านขายลูกกวาดสำหรับจุลินทรีย์

อีกงานวิจัยจากข้อมูลของกล้องฮับเบิล ซึ่งตีพิมพ์ในวารสารดิแอสโตรฟิสิคัลเจอร์นัลเลตเตอร์ส (The Astrophysical Letters) รายงานถึงการสำรวจดวงจันทร์ยูโรปาเมื่อปี 2016 และพบอาจมีการพวยพุ่งของไอในตำแหน่งเดียวกับที่เคยการพวยพุ่งของไอเมื่อปี 2014 ซึ่งภาพถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศนี้อาจเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นจริง โดยภาพพวยไอที่พุ่งจากพื้นผิวยูโรปาในปี 2016 นั้นสูง 100 กิโลเมตร ส่วนพวยไอที่พบเมื่อปี 2014 นั้นสูง 50 กิโลเมตร

ทั้งสองการพวยพุ่งนั้นพบในบริเวณที่ร้อนกว่าปกติ และมีรอยแยกของเปลือกน้ำแข็ง ซึ่งเป็นบริเวณที่ยานอวกาศกาลิเลโอ (Galileo) ได้สำรวจพบเมื่อปลายทศวรรษ 1990 ในกรณีนี้นาซาระบุว่านักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าอาจจะเหมือนกรณีดวงจันทร์เอนเซลาดัส โดยอาจเป็นหลักฐานของน้ำที่พุ่งออกจากภายในของจันทร์ยูโรปา

วิลเลียม สปาร์กส (William Sparks) จากสถาบันวิทยาการกล้องโทรทรรศน์อวกาศ (Space Telescope Science Institute) ในบัลติมอร์ แมรีแลนด์ ซึ่งนำการศึกการพวยพุ่งบนยูโรปาด้วยกล้องฮับเบิลเมื่อปี 2014 และ 2016 กล่าวว่า พวยพุ่งบนดวงจันทร์เอนเซลาดัสนั้นสัมพันธ์กับบริเวณที่ร้อน ดังนั้นเมื่อกล้องฮับเบิลบันทึกภาพที่คล้ายพวยไอนี้อีกครั้ง พวกเขาจึงหาตำแหน่งบนแผนที่จากกล้องกาลิเลโอ และพบว่าสิ่งที่น่าจะเป็นไอพวยพุ่งนั้นอยู่ในตำแหน่งที่ร้อนผิดปกติพอดี

ทีมวิจัยกล่าวว่าหากพวยไอและจุดร้อนบนดวงจันทร์มีความเชื่อมโยงกัน นั่นอาจหมายความว่าน้ำถูกพุ่งออกมาจากใต้เปลือกน้ำแข็งของดวงจันทร์นั้นทำให้พื้นผิวรอบๆ ร้อนขึ้น อีกแนวคิดคือน้ำที่ถูกพ่นจากพวยไอนั้นตกสู่พื้นผิวในรูปละอองละเอียด แล้วเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของเม็ดดินที่พื้นผิว และทำให้รักษาความร้อนได้นานกว่าพื้นที่รอบๆ

อุปกรณ์ที่นักวิจัยใช้คือกล้องบันทึกภาพอวกาศบนกล้องฮับเบิลเพื่อจับภาพพวยไอในย่านรังสีอัลตราไวโอเลต เมื่อดวงจันทร์ยูโรปาผ่านหน้าดาวพฤหัสบดี องค์ประกอบทั้งหมดในชั้นบรรยากาศของดวงจันทร์บดบังแสงของดาวพฤหัสบดีไว้ ทำให้อุปกรณ์วัดสเปกตรัมบนกล้องฮับเบิลบันทึกได้ภาพเงาชั้นบรรยากาศของยูโรปา ซึ่งสปาร์กสและทีมของเขาจะใช้กล้องฮับเบิลเพื่อศึกษาสิ่งที่น่าจะเป็นพวยไอบนยูโรปาเพิ่ม และวิเคราะห์ความถี่ของปรากฎการณ์นี้ด้วย

ปฏิบัติการของทั้งยานแคสสินีและกล้องฮับเบิล เป็นปฏิบัติการปูทางสู่การค้นหาโลกมหาสมุทรของนาซาในอนาคต โดยเฉพาะสำหรับปฏิบัติการยูโรปาคลิปเปอร์ (Europa Clipper) ซึ่งจะถูกส่งขึ้นไปในปีทศวรรษที่ 2020 โดยกรีนเสริมว่า หากมีพวยไอบนดวงจันทร์ยูโรปาจริง และพวกเขาค่อนข้างมั่นใจว่าจะมี ปฏิบัติการยูโรปาคลิปเปอร์จะช่วยให้พวกเขาพร้อมศึกษาได้อย่างมาก