แฟรงก์ โพสต์เบิร์ก ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ จาก Freie Universität แห่งเบอร์ลิน และทีมงาน พบหลักฐานแสดงถึงการมีอยู่จริงของ ‘ฟอสเฟต’ หนึ่งในสารประกอบสำคัญของสิ่งมีชีวิต จากน้ำที่พวยพุ่งออกมาทางขั้วใต้ของ ‘เอนเซลาดัส’ ดวงจันทร์น้ำแข็งที่มีขนาดใหญ่เป็นอันดับ 6 ของดาวเสาร์ การค้นพบนี้ถือเป็นครั้งแรกในวงการอวกาศที่ยืนยันว่า มีฟอสฟอรัสอยู่ในมหาสมุทรนอกโลกที่เราอาศัยอยู่นี้
ฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบสำคัญของ DNA และ RNA ที่เป็นตัวถ่ายทอดพันธุกรรม และสาร ATP ที่เป็นสารให้พลังงาน ไปจนถึงฟอสโฟลิพิด (Phospholipid) ที่เป็นองค์ประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์ การพบฟอสฟอรัสในรูปแบบของ ‘ฟอสเฟต’ ที่ดวงจันทร์เอนเซลาดัสของดาวเสาร์เป็นการบอกเราว่า โลกไม่ใช่ดาวดวงเดียวในเอกภพที่เป็นแหล่งก่อกำเนิดของสิ่งมีชีวิต
ทำไมถึงต้องเป็นดวงจันทร์ดวงนี้
หลายสิบปีก่อนหากมีใครบอกว่า ในระบบสุริยะของเรามีดวงจันทร์ที่มีน้ำปริมาณมากมายเป็นมหาสมุทรซ่อนอยู่ใต้ผิวที่เป็นน้ำแข็ง คนฟังคงไม่เชื่อ แต่หลังจากการค้นพบอย่างต่อเนื่อง เราก็เริ่มมีรายชื่อของดวงจันทร์รูปแบบนี้เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนมีการตั้งชื่อเรียกแบบไม่เป็นทางการให้ดวงจันทร์เหล่านี้ว่า Icy Water Moons และการมีอยู่ของมันไม่ใช่เรื่องน่าแปลกใจอีกต่อไป
ท่ามกลางดวงจันทร์ Icy Water Moons หลายดวงที่พบ ดวงที่โดดเด่นที่สุดคือ ยูโรปาแห่งดาวพฤหัสบดี ด้วยเหตุผลที่อยู่ใกล้และมีปริมาณน้ำในมหาสมุทรใต้ผิวน้ำแข็งเป็นจำนวนมาก (ยาน JUICE อยู่ระหว่างเดินทางไปสำรวจ) ดวงถัดไปที่โดดเด่นไม่แพ้กันก็คือ ดวงจันทร์เอนเซลาดัสของดาวเสาร์ ที่กำลังพูดถึงในบทความนี้เอง
ความน่าสนใจของ ‘เอนเซลาดัส’ มีหลายประการ ประการแรกคือ ดวงจันทร์นี้มีน้ำพุที่พ่นออกมาจากแรงดันของภูเขาไฟน้ำแข็ง (Cryovolcanic) ที่บริเวณขั้วใต้ของดวงจันทร์ ไกลออกไปในอวกาศถึงกว่า 9,600 กิโลเมตร ทั้งที่ตัวดวงจันทร์เองมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 500 กิโลเมตร
ประการถัดมา น้ำพุที่พ่นออกมาจากดวงจันทร์ดวงนี้ยังมีละอองน้ำแข็งที่เต็มไปด้วยแร่ธาตุและสารประกอบมากมาย แร่ธาตุเหล่านี้บางส่วนก็ตกกลับลงไปบนผิวดวงจันทร์ และบางส่วนก็กลายไปเป็นองค์ประกอบสำคัญของ ‘วงแหวน E’ ของดาวเสาร์ จนอาจพูดได้ว่า ดาวเสาร์มีวงแหวนวงหนึ่งที่มี ‘ผู้สร้าง’ นั่นคือดวงจันทร์ของตนเอง
ประการที่ 3 ที่ทำให้เอนเซลาดัสมีความน่าสนใจคือ เรามีข้อมูลเกี่ยวกับดวงจันทร์ดวงนี้พร้อมแล้ว จากการสำรวจของยานแคสสินีตลอดระยะเวลา 13 ปี (ปี 2547-2560) รอบดาวเสาร์ นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกต่างนำข้อมูลเหล่านี้ไปใช้ได้ตามที่ตนสนใจ
การค้นพบครั้งล่าสุด
ทีมงานของ แฟรงก์ โพสต์เบิร์ก สนใจในเรื่องสารประกอบ ‘ฟอสเฟต’ จากน้ำพุและละอองน้ำแข็งที่พวยพุ่งออกมาจากดวงจันทร์ ‘เอนเซลาดัส’ ของดาวเสาร์เป็นพิเศษ ทีมงานได้นำข้อมูลที่ได้จากเครื่องวิเคราะห์ฝุ่นคอสมิก (CDA) ของยานแคสสินีมาวิเคราะห์ และสร้างแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์ เพื่อพยากรณ์การมีอยู่ของสารประกอบนี้ จนกลายเป็นผลงานตีพิมพ์ในปี 2565 แต่ผลงานในครั้งนั้นบ่งชี้ว่า มีฟอสเฟตที่เอนเซลาดัสค่อนข้างน้อย
หลังผลงานครั้งแรกทีมงานก็เปลี่ยนไปใช้เทคนิคใหม่คือ การเน้นไปที่การวิเคราะห์สเปกตรัมทางมวลของละอองน้ำแข็งที่พ่นออกจากเอนเซลาดัส ประกอบกับการทดลองแบบอะนาล็อกในห้องปฏิบัติการ เพื่อจำลองการแตกตัวเป็นไอออนของเม็ดน้ำแข็งผ่านพัลส์เลเซอร์ขนาดไมโครเมตร เป็นการเปรียบเทียบความแม่นยำของข้อมูลที่ได้จากแคสสินี และทั้งหมดนี้ทีมงานยังได้นำข้อมูลจากสารประกอบที่พบในวงแหวน E ของดาวเสาร์มาวิเคราะห์ร่วมด้วย
ผลการทดลองครั้งล่าสุดของทีมงานบ่งชี้ว่า เราสามารถพบฟอสฟอรัสได้ทั่วไปในมหาสมุทรใต้ผิวน้ำแข็งของเอนเซลาดัส ในรูปของออร์โธฟอสเฟต ที่มีความเข้มข้นของฟอสฟอรัสสูงกว่าที่พบในมหาสมุทรของโลกเราอย่างน้อย 100 เท่า! ซึ่งอาจเป็นผลจากการทำปฏิกิริยาของแร่ธาตุในน้ำของมหาสมุทรใต้ผิวน้ำแข็ง กับพื้นหินที่ผิวทะเลด้านล่างใกล้แกนดาวที่ยังคงได้รับความร้อนจากแรงเสียดทานไทดัล (Tidal Friction) ด้วยอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงอันมหาศาลของดาวเสาร์
ข้อสรุปของทีมงาน
“เรายังไม่ได้พบสิ่งมีชีวิต หรือแม้แต่ร่องรอยที่ถูกสร้างขึ้นโดยสิ่งมีชีวิต” แฟรงก์ โพสต์เบิร์ก กล่าวยืนยันกับสื่อ เพื่อป้องกันการเข้าใจผิด “เราเพียงแค่พบสัญญาณของบางสิ่งที่บ่งชี้ว่า สิ่งมีชีวิตสามารถก่อกำเนิดขึ้นที่นั่นได้ ซึ่งผมก็ถือว่าเป็นเรื่องดีและสำคัญไม่น้อยเลยทีเดียว”
ทีมงานของแฟรงก์ยังคงไม่หยุดหาข้อมูลเกี่ยวกับฟอสเฟตในมหาสมุทรของเอนเซลาดัส โดยเพิ่มวิธีการใหม่ๆ เข้าไปอีก ซึ่งก็เป็นไปได้ว่าเราอาจได้ความคืบหน้าที่น่าตื่นเต้นจากทีมงานนี้อีกในอนาคต
ทีมงานตีพิมพ์ผลงานการค้นพบครั้งนี้ลงในวารสาร Nature เมื่อวันที่ 14 มิถุนายน 2566 สามารถอ่านเพิ่มเติมได้ที่เว็บไซต์ www.nature.com/articles/s41586-023-05987-9
ภาพ: Tobias Roetsch / Future Publishing via Getty Images
อ้างอิง:
โดยทั่วไปเราจะพบฟอสฟอรัสค่อนข้างยากในแหล่งน้ำธรรมชาติ เนื่องจากมันทำปฏิกิริยากับอะตอมที่มีประจุบวก อย่างเช่น แคลเซียม ได้ง่าย ผลคือกลายเป็นแคลเซียมฟอสเฟต ซึ่งจะกักเก็บฟอสฟอรัสไว้ ทำให้ตรวจหาไม่พบ และทำให้ไม่สามารถนำไปใช้กับสิ่งมีชีวิตได้ แต่น้ำในมหาสมุทรของดวงจันทร์เอนเซลาดัสกลับสามารถกักเก็บฟอสฟอรัสที่ละลายได้ในปริมาณสูงได้ เพราะน้ำที่นั่นเป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า ‘มหาสมุทรโซดา’ คือเป็นน้ำที่อุดมไปคาร์บอนไดออกไซด์ในรูปคาร์บอเนต คาร์บอเนตพวกนี้จะสร้างพันธะกับแคลเซียม ปล่อยให้ฟอสฟอรัสเหลือรอดไว้มากพอที่จะตรวจจับได้
