นักดาราศาสตร์ค้นพบหลักฐานที่อาจบ่งชี้ถึงสิ่งมีชีวิตบนดาวศุกร์

ทีมนักดาราศาสตร์นำโดย เจน กรีฟส์ จากมหาวิทยาลัยคาร์ดิฟฟ์ สหราชอาณาจักร เผยการค้นพบโมเลกุลของฟอสฟีน ซึ่งอาจบ่งชี้ถึงความเป็นไปได้ของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์

ดาวศุกร์มีขนาดและระยะห่างจากดวงอาทิตย์ใกล้เคียงโลกที่สุด ชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์เต็มไปด้วยแก๊สกรดกำมะถัน มีสภาวะเรือนกระจกแบบกู่ไม่กลับ ส่งผลให้ดาวศุกร์มีชั้นบรรยากาศที่หนาแน่นและเก็บกักความร้อนเอาไว้มหาศาลและกลายเป็นดาวเคราะห์ที่ร้อนที่สุดในระบบสุริยะ แต่ก็อาจเป็นไปได้ที่ครั้งหนึ่งดาวศุกร์อาจเคยมีมหาสมุทรและมีสภาพอากาศที่เอื้อต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต เนื่องจากเหนือพื้นผิวดาวศุกร์ขึ้นไปประมาณ 50 กิโลเมตร ความหนาแน่นของอากาศเบาบางลงและมีอุณหภูมิเพียง 30 องศาเซลเซียส อาจมีสภาพที่พอเหมาะกับสิ่งมีชีวิต จึงคาดการณ์ว่าชั้นเมฆในบรรยากาศของดาวศุกร์อาจจะมีองค์ประกอบทางเคมีเพียงพอจะกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาที่นำไปสู่การกำเนิดของสิ่งมีชีวิต

การวิจัยครั้งนี้มีเป้าหมายเพื่อศึกษาองค์ประกอบบนชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ ค้นพบสัญญาณแรกของฟอสฟีนด้วยกล้องโทรทรรศน์ James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) บนยอดเขาโมนาเคอา รัฐฮาวาย สหรัฐอเมริกา จากนั้นศึกษาซ้ำโดยกล้องโทรทรรศน์วิทยุ 45 ตัวของ Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) กลางทะเลทรายของประเทศชิลี ด้วยวิธีการสังเกตและเก็บข้อมูลสเปกตรัมที่โมเลกุลปล่อยออกมาในบริเวณชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ เมื่อตรวจสอบแล้วพบการดูดกลืนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตรงกับโมเลกุลของฟอสฟีนในห้องทดลองบนโลก จึงยืนยันการมีอยู่ของฟอสฟีนในชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ได้เป็นครั้งแรก

เส้นสเปกตรัมที่เกิดขึ้นในโมเลกุลของฟอสฟีนนั้นอยู่ในช่วงความยาวคลื่นประมาณ 1 มิลลิเมตร ซึ่งนอกจากจะเป็นช่วงคลื่นวิทยุความถี่สูงที่ไม่สามารถสังเกตเห็นได้ด้วยตาเปล่าแล้ว ยังเป็นช่วงคลื่นที่สามารถถูกดูดกลืนได้ง่ายโดยความชื้นในชั้นบรรยากาศของโลก การจะศึกษาชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ในช่วงคลื่นนี้จึงสามารถทำได้เพียงจากหอสังเกตการณ์ที่ตั้งอยู่บนภูเขาสูงและแห้งแล้ง ปราศจากซึ่งไอน้ำในชั้นบรรยากาศ
ปกติแล้วแต่ละโมเลกุลจะดูดกลืนหรือเปล่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาในช่วงคลื่นที่สอดคล้องกับระดับพลังงานของโมเลกุล ซึ่งระดับพลังงานจะมีลักษณะเฉพาะขึ้นอยู่กับธาตุที่ประกอบขึ้นเป็นโมเลกุลนั้นๆ ดังนั้นหากสามารถสังเกตสเปกตรัมในการดูดกลืนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของวัตถุที่อยู่ห่างออกไป แล้วนำลักษณะและรูปแบบช่วงการดูดกลืนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามาตรวจสอบว่าสอดคล้องกับโมเลกุลของสารชนิดใดที่วัดได้ในห้องทดลองบนโลก จะสามารถยืนยันได้ว่ามีโมเลกุลชนิดเดียวกันนี้อยู่บนดาวที่ศึกษาอยู่

ฟอสฟีน (Phosphine) เป็นโมเลกุลสารประกอบระหว่างธาตุฟอสฟอรัสและไฮโดรเจน มีสูตรทางเคมี PH3 คล้ายกับโมเลกุลของแอมโมเนียที่ถูกแทนที่ด้วยฟอสฟอรัส ฟอสฟีนบนโลกมีสถานะเป็นแก๊ส ไม่มีสี ไวไฟ และเป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิต มีแหล่งกำเนิดเพียงแค่สองแหล่ง คือ เกิดจากการผลิตในภาคอุตสาหกรรม และเกิดจากสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมปราศจากออกซิเจน ที่เป็นเช่นนี้เพราะแหล่งกำเนิดหลักของฟอสฟีนบนโลกเกิดขึ้นจากปฏิกิริยารีดักชันของสารประกอบจำพวกฟอสเฟต แต่ไม่มีสภาพแวดล้อมใดบนโลกที่สามารถผลิตตัวรีดิวซ์ที่มีความแข็งแรงเพียงพอที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยารีดักชันที่ผลิตฟอสฟีนได้ ยกเว้นตัวรีดิวซ์ที่พบในสิ่งมีชีวิต นอกจากนี้ฟอสฟีนยังสามารถทำปฏิกิริยากับสารประกอบอื่นได้ง่าย การที่จะพบฟอสฟีนในชั้นบรรยากาศได้จึงจำเป็นต้องมีแหล่งผลิตฟอสฟีนมาชดเชยอย่างต่อเนื่อง ทำให้การค้นพบฟอสฟีนบนดาวดวงอื่นนั้นเป็นเรื่องน่าสนใจ นำไปสู่คำถามต่อไปว่าฟอสฟีนเกิดขึ้นบนดาวศุกร์ได้อย่างไร

ทีมนักวิจัยนำโดยวิลเลียม เบนส์ จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ทดลองประเมินกลไกตามธรรมชาติที่อาจผลิตฟอสฟีนได้บนดาวศุกร์ อาทิ แสงแดด แร่ธาตุที่ถูกพัดขึ้นมาจากพื้นผิวเบื้องล่าง ภูเขาไฟระเบิด ฟ้าผ่า ฯลฯ ผลการคำนวณปริมาณฟอสฟีนจากแหล่งกำเนิดธรรมชาติ พบว่าสามารถผลิตได้น้อยกว่า 1 ใน 10,000 ของปริมาณที่ตรวจพบจากกล้องโทรทรรศน์วิทยุ แต่หากพิจารณาปริมาณฟอสฟีนที่มีแหล่งกำเนิดจากสิ่งมีชีวิต พบว่าหากผลิตฟอสฟีนเพียง 10 % ของขีดจำกัดสูงสุด ก็จะสามารถผลิตฟอสฟีนในปริมาณที่ตรวจพบบนชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ได้

อย่างไรก็ตาม แม้จะพบฟอสฟีนบนดาวศุกร์ แต่ก็ยังไม่สามารถยืนยันถึงการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนดาวศุุกร์ได้ เนื่องจากบริเวณที่พบฟอสฟีนเต็มไปด้วยกรดกำมะถันกว่า 90% ซึ่งไม่มีสิ่งมีชีวิตใดบนโลกสามารถอยู่รอดในสภาวะนี้ หากชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์มีสิ่งมีชีวิตจริง จึงมีโอกาสที่สิ่งมีชีวิตบนดาวศุกร์อาจแตกต่างจากสิ่งมีชีวิตบนโลกที่เรารู้จักอย่างสิ้นเชิง ยิ่งไปกว่านั้น ฟอสฟีนที่พบในครั้งนี้อาจเป็นเพียงผลผลิตจากปฏิกิริยาเคมีแบบใหม่ที่มนุษย์ยังไม่รู้จัก เกิดขึ้นได้เฉพาะบนชั้นบรรยากาศดาวศุกร์ ซึ่งการศึกษาต่อไปในอนาคตจะช่วยให้ทราบว่ามีฟอสฟีนอยู่ในบริเวณอื่นของดาวศุกร์อีกหรือไม่ และจะมีโมเลกุลอื่นใดอีกหรือไม่ ที่จะช่วยยืนยันถึงการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนดาวศุกร์ได้

กล้องโทรทรรศน์ JCMT (James Clerk Maxwell Telescope) ที่ใช้ศึกษาวิจัยในครั้งนี้ ตั้งอยู่บนยอดเขาโมนาเคอา รัฐฮาวาย สหรัฐอเมริกา เป็นหอดูดาวในเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุถวามถี่สูง ที่บริหารโดยเครือข่าย “หอดูดาวในเอเชียตะวันออก” หรือ East Asian Observatory (EAO) มีสมาชิกเต็มรูปแบบ 4 ประเทศ ได้แก่ จีน ญี่ปุ่น เกาหลี และไต้หวัน ส่วนประเทศไทย โดย สดร. ได้ร่วมลงอนุสัญญานามเป็นสมาชิกร่วม ตั้งแต่ปี 2562 ในอนาคตกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติของไทย ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 40 เมตร ซึ่งจะแล้วเสร็จในปี พ.ศ. 2564 จะเป็นโครงสร้างพื้นฐานหลักเพื่อการวิจัยดาราศาสตร์วิทยุของประเทศและภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้
ดร. ศรัณย์ โปษยะจินดา ผู้อำนวยการสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ กล่าวว่า การค้นพบสำคัญครั้งนี้ จะนำไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูงใหม่ๆ มากมาย การศึกษาค้นคว้าเอกภพด้วยกล้องโทรทรรศน์บนโลกจะก่อให้เกิดนวัตกรรมใหม่ๆ ที่ไม่เคยมีมาก่อน วิทยาศาสตร์ขั้นแนวหน้าจะเป็นแรงขับเคลื่อนให้เกิดการพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูง เพื่อตอบโจทย์ยากทางดาราศาสตร์ คนทั่วไปอาจมองว่าดาราศาสตร์เป็นเรื่องไกลตัว แต่วิทยาศาสตร์ขั้นแนวหน้าจะนำพาดาราศาสตร์ให้เข้ามาใกล้ตัวเราอีกครั้ง ด้วยเทคโนโลยีในชีวิตประจำวันที่ล้วนแล้วแต่มีต้นกำเนิดมาจากดาราศาสตร์ เช่น Wi-Fi กล้องดิจิทัล การใช้ AI มาวิเคราะห์ข้อมูล

ข้อมูล : ดร. มติพล ตั้งมติธรรม – ผู้เชี่ยวชาญด้านดาราศาสตร์ สดร.