xs
xsm
sm
md
lg

Enceladus: ดวงจันทร์ของดาวเสาร์ที่อาจมีสิ่งมีชีวิต

เผยแพร่:   ปรับปรุง:   โดย: สุทัศน์ ยกส้าน

ภาพ Enceladus บันทึกโดยยาน Cassini  เมื่อ 9 ต.ค.2008 (NASA/JPL/Space Science Institute)

นอกจากนี้ก็มี Janus, Epimetheus, Helene, Telesto, Calypso, Pandora, Prometheus, Atlas และ Pan ฯลฯ

Enceladus เป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่เป็นอันดับ 6 ในบรรดาดวงจันทร์บริวารทั้งหมด นักดาราศาสตร์ที่เห็นดวงจันทร์ดวงนี้เป็นคนแรกคือ William Herschel ซึ่งได้เห็นเมื่อวันที่ 28 สิงหาคม ค.ศ.1798 (ตรงกับรัชสมัยสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลกมหาราช) และตั้งชื่อตามชื่อของลูกยักษ์ Cronus ซึ่งเป็นเทพเจ้าประจำดาวเสาร์ในเทพนิยายกรีก

ในปี 1980 ขณะยานอวกาศ Voyager I โคจรผ่าน Enceladus ที่ระยะใกล้ 90,000 กิโลเมตร กล้องถ่ายภาพดิจิตัลบนยานได้แสดงให้เห็นผิวดาวมีลักษณะเป็นหุบเหวขนาดใหญ่มโหฬารเรียงกันเป็น 4 แถว จึงตั้งชื่อว่า Alexandria, Baghdad, Cairo และ Damascus ตามชื่อเมืองสำคัญในตะวันออกกลาง การวัดอุณหภูมิเฉลี่ยบน Enceladus ได้ค่า -200 องศาเซลเซียส และพบว่าที่บริเวณขั้วใต้ของดาวมีอุณหภูมิสูงกว่าเล็กน้อย คือตั้งแต่ -128 ถึง -188 องศาเซลเซียส

อีก 25 ปีต่อมาคือ ในวันที่ 14 กรกฎาคม ค.ศ.2005 ขณะยาน Cassini โคจรเหนือขั้วใต้ของ Enceladus ที่ระยะห่าง 175 กิโลเมตร ยานได้เห็นภูมิประเทศมีลักษณะคล้ายทวีปแอนตาร์กติกาของโลกมาก คือ แห้งแล้ง และมีน้ำแข็งปกคลุม แต่สิ่งที่น่าสนใจมากที่สุดคือ การได้เห็นบ่อน้ำพุร้อน 12 บ่อ และมีบ่อหนึ่งที่กว้าง 1.4 กิโลเมตร และสามารถพ่นน้ำพุขึ้นสูงถึง 100 กิโลเมตร ในอัตรา 200 กิโลกรัมต่อวินาที การที่น้ำสามารถพุ่งขึ้นได้สูงเช่นนี้ เพราะแรงโน้มถ่วงของ Enceladus มีค่าประมาณ 1.2% ของโลกเท่านั้น การมีบ่อน้ำพุยังแสดงให้นักดาราศาสตร์ตระหนักว่า Enceladus เป็นดาวเคราะห์ที่ยังมีชีวิต เพราะมีการเคลื่อนไหวของผิวดาว และลึกลงไปใต้ดาวอาจมีภูเขาไฟที่ยังไม่ดับ (ดวงจันทร์อื่นๆ เช่น Io ของดาวพฤหัสบดี Triton ของดาว Neptune และ Europa ของดาวเสาร์ก็มีชีวิต) แต่ Enceladus มีขนาดเล็กที่สุด

ข้อมูลที่ได้จากยาน Cassini ยังระบุอีกว่า Enceladus มีพื้นที่ผิวประมาณ 826,800 ตารางกิโลเมตร โคจรห่างจากดาวเสาร์โดยเฉลี่ย 238,037 กิโลเมตร มีมวล 1.1x1020 กิโลกรัม หมุนรอบตัวเองโดยใช้เวลา 32.9 ชั่วโมง และโคจรรอบดาวเสาร์ทุก 1.37 วัน

สำหรับน้ำพุที่พุ่งขึ้นเหนือผิวดาวนั้น เวลาตกกลับถึงผิวดาว อุณหภูมิที่เย็นจัดได้ทำให้น้ำเปลี่ยนสภาพเป็นหิมะสีขาวซีด Enceladus จึงเป็นดาวที่ขาวเผือกที่สุดในระบบสุริยะ เพราะผิวดาวสามารถสะท้อนแสงอาทิตย์ได้ถึง 98% หิมะที่เกิดจากน้ำพุยังได้ลบร่องรอยการที่ผิวดาวถูกพุ่งชนด้วยอุกกาบาตไปจนเกือบหมด ผิวของ Enceladus จึงราบเรียบยิ่งกว่าผิวของดวงจันทร์อื่นๆ

คำถามที่เป็นปริศนาสำคัญคือ อะไรคือสาเหตุที่ทำให้ Enceladus มีน้ำพุ และเมื่อใต้ผิวดาวมีน้ำเหลว เราจะมีโอกาสพบสิ่งมีชีวิตต่างดาวหรือไม่ ในการตอบคำถามนี้นักวิทยาศาสตร์ได้เสนอข้อสันนิษฐานมากมาย อาทิ ใต้ผิวดาวมีธาตุกัมมันตรังสี เช่น uranium, thorium และ potassium ในปริมาณมาก ดังนั้น เวลาธาตุเหล่านี้สลายตัว จะมีพลังงานความร้อนเกิดขึ้น น้ำแข็งที่อยู่ใต้ผิวจึงหลอมเหลวเป็นน้ำ แต่ปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นยังไม่สามารถทำให้น้ำมีอุณหภูมิสูงใกล้เดือดได้ ดังนั้นคำตอบนี้จึงตกไป นักดาราศาสตร์บางคนคิดว่า แรงโน้มถ่วงที่ดาวเสาร์กระทำต่อเนื้อดาวส่วนที่เป็นดิน น้ำ หิน และน้ำแข็ง มีค่าไม่คงตัว เช่นเวลา Enceladus อยู่ใกล้ดาวเสาร์ เนื้อดาวที่อยู่ใกล้ดาวเสาร์ถูกแรงโน้มถ่วงดึงดูดมากกว่าเนื้อดาวส่วนที่อยู่ไกล การยืดตัวออกและหดตัวเข้าของเนื้อดาวทำให้เกิดพลังงานศักย์ยืดหยุ่น ซึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนได้ น้ำมีอุณหภูมิสูง แต่บางคนได้เสนอข้อสันนิษฐานว่า ลึกใต้ผิวดาวลงไปประมาณ 20 เมตร มีทะเลที่มีน้ำแข็งลอยอยู่เป็นจำนวนมาก เวลาน้ำแข็งถูกดาวเสาร์ดึงดูด การชนกันอย่างสะเปะสะปะสามารถสร้างพลังงานความร้อนใต้ดาวได้เช่นกัน

ด้านนักวิทยาศาสตร์บางคนให้ความเห็นว่าของเหลวที่ Enceladus พ่นออกมาจากใต้ผิวดาว มิใช่น้ำบริสุทธิ์ แต่เป็นน้ำที่มีสารอื่นปน เช่น carbon dioxide, nitrogen และ methane เพราะในปี 2009 นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Heidelberg ในเยอรมนีได้รายงานการเห็นสารประกอบของ sodium ปรากฏอยู่ในวงแหวน E ของดาวเสาร์ ซึ่งได้ทำให้วงแหวนนั้นสว่างผิดปกติ จึงได้สันนิษฐานว่า สารที่สุกใสคงมาจากน้ำพุที่ถูกพ่นขึ้นจากใต้ผิวของ Enceladus

การสำรวจของยาน Cassini ในเวลาต่อมา ได้รายงานว่า พลังงานความร้อนที่ Enceladus ปลดปล่อยออกมาทั้งหมดมีค่าประมาณ 15.8x1012 จูลต่อวินาที นั่นแสดงว่าของเหลวที่อยู่ใต้ผิวดาวคือน้ำเกลือ หรืออีกนัยหนึ่ง Enceladus มีทะเลใต้ผิวดาวแน่นอน

Enceladus มิได้เป็นดวงจันทร์เพียงดวงเดียวของระบบสุริยะที่น่าสนใจในประเด็นว่า จะมีสิ่งมีชีวิตหรือไม่ Titan และ Europa เป็นดวงจันทร์อีกสองดวงที่นักวิทยาศาสตร์คิดว่าอาจจะมีสิ่งมีชีวิตด้วย แต่การส่งยานอวกาศไปเยือนดาวดวงใดก่อนนั้นเป็นเรื่องที่ต้องพิจารณาในหลายประเด็น

เช่น ถ้าจะพบสิ่งมีชีวิตตามความเข้าใจของนักชีววิทยาจากความรู้ที่ได้จากสิ่งมีชีวิตบนโลก ดาวดวงนั้นต้องมีหนึ่งน้ำและสองสารอินทรีย์ ซึ่งได้แก่ สารประกอบของ carbon เพราะชีวิตต้องการน้ำ และสารอินทรีย์เป็นองค์ประกอบ ส่วนปัจจัยที่สามคือ ไนโตรเจนก็ต้องมีด้วยเพื่อให้สารอินทรีย์มีสมบัติทางชีววิทยา แต่ไนโตรเจนเป็นธาตุที่มีความสำคัญรองจากคาร์บอน และปัจจัยสุดท้าย คือพลังงาน ที่ทุกชีวิตจะต้องได้รับเพื่อการดำรงชีวิต ซึ่งถ้าอยู่ที่ผิวดาว แหล่งพลังงาน คือ แสงอาทิตย์ และถ้าอยู่ใต้ดาว แหล่งพลังงานอาจมาจากพลังงานเคมี

ในปี 1789 ที่ William Herschel ได้เห็น Enceladus เป็นครั้งแรกนั้น ไม่มีใครเคยคิดว่าดาวดวงนี้จะมีน้ำ จนกระทั่งปี 2005 เมื่อยานอวกาศ Cassini เห็นบ่อน้ำพุ กำลังพ่นเกล็ดน้ำแข็ง น้ำเกลือ กับอนุภาคต่างๆ ขึ้นไปในอวกาศ และสารเคมีที่มีในน้ำพุ เมื่อเข้าสัมผัสวงแหวน E ได้มีส่วนทำให้วงแหวน E ของดาวเสาร์สุกใส และเมื่อสารเคมีตกลงบนดาวเสาร์ สารเคมีก็มีบทบาททำให้บรรยากาศของดาวเสาร์เปลี่ยนแปลง Enceladus จึงเป็นดวงจันทร์ดวงเดียวในระบบสุริยะที่มีอิทธิพลต่อบรรยากาศของดาวเคราะห์ที่มันเป็นบริวาร เหตุการณ์นี้ยังได้ช่วยตอบคำถามที่ว่า น้ำในบรรยากาศชั้นบนของดาวเสาร์มาจากที่ใดด้วย อนึ่งการพบเกลือเป็นองค์ประกอบของน้ำพุแสดงว่า แหล่งน้ำอยู่สัมผัสกับหิน จึงมีปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้น ในทำนองเดียวกับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นบนโลก

เมื่อ Enceladus มีน้ำ สารอินทรีย์ ไนโตรเจน และแหล่งพลังงาน พร้อมโอกาสที่จะมีสิ่งมีชีวิตจึงสูงมาก โดยเฉพาะในบริเวณใกล้บ่อน้ำพุร้อนที่ปัจจุบันพบว่ามีมากถึง 70 บ่อ และกระจายอยู่ตามรอยแยกที่ผิวด้านใต้ของดาว

ทว่า ความเชื่อเช่นนั้นก็ยังไม่สมบูรณ์ 100% เพราะแม้จะมีปัจจัยทั้ง 4 แต่สิ่งมีชีวิตยังต้องการ “เวลา” ในการถือกำเนิด ดังนั้นถ้าบน Enceladus มีน้ำจริง เวลาที่มีน้ำก็ต้องนานหลายร้อยล้านปี เพื่อให้ปฏิกิริยาชีวิตสามารถบังเกิดได้

เพื่อจะตอบปัญหาและข้อสงสัยเหล่านี้ โครงการ Life Investigation For Enceladus หรือ LIFE มูลค่า 17,000 ล้านบาท จึงเป็นเรื่องที่สถาบัน Astrobiology Institute ของ NASA วางแผนจะทำ โดยจะส่งยานอวกาศไปเก็บวัสดุตัวอย่างจาก Enceladus กลับมาวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการบนโลก แต่จะเป็นเมื่อใดนั้น โครงการนี้ก็ต้องแข่งกับโครงการ The Titan Mare Explorer ที่จะไปสำรวจ Titan และโครงการ Jupiter Europa Orbiter ที่จะไปสำรวจ Europa

ล่าสุดในวารสาร Science ฉบับวันที่ 13 เมษายน 2017 ทีมวิจัยของ NASA ได้รายงานว่า ยาน Cassini ได้พบโมเลกุลของไฮโดรเจนในน้ำพุร้อน โดยใช้อุปกรณ์ spectrometer ที่อยู่บนยาน Cassini และพบว่า น้ำพุประกอบด้วยน้ำ 98% ไฮโดรเจน 1% และที่เหลือเป็นโมเลกุลของสารอื่นๆ เช่น ammonia, carbon dioxide กับ methane

การพบไฮโดรเจนจึงเป็นอีกหนึ่งหลักฐานที่สนับสนุนการอุบัติของชีวิต เพราะไฮโดรเจนที่มีในน้ำ จะเข้ารวมกับคาร์บอนไดออกไซด์ในกระบวนการ methanogenesis เพื่อสร้าง methane ให้จุลินทรีย์ในมหาสมุทรใช้ในการดำรงชีวิต นอกจากนี้วัดพลังงานที่พบปรากฏว่า มีพลังงานเกิดขึ้นได้ค่าเท่ากับการได้บริโภคพิซซ่า 300 ชิ้นใน 1 ชั่วโมง

เหตุการณ์นี้นับเป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์วัดพลังงานความร้อนในทะเลนอกโลกได้

อ่านเพิ่มเติมจาก The Possible Origin and Persistence of Life on Enceladus and Detection of Biomarkers in the Plume โดย C.P. Mckay ใน Astrobiology ปี 2008

เกี่ยวกับผู้เขียน สุทัศน์ ยกส้าน

ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย

อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" จาก "ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน" ได้ทุกวันศุกร์


กำลังโหลดความคิดเห็น...