ปี 2017 ที่กำลังจะผ่านพ้นไปนี้เป็นปีที่วงการวิทยาศาสตร์เต็มไปด้วยความก้าวหน้าที่น่าสนใจมากมาย หลักหมุดใหม่ๆ โดยเฉพาะความรู้เรื่องดาราศาสตร์นั้นก้าวไปมากกว่าปีที่ผ่านมานี้อย่างมหาศาลจนหลายๆ คนคาดไม่ถึง

โลกหมุนเร็วขึ้นเรื่อยๆ

ก่อนจะเข้าสู่ปี 2018 เรามาทบทวนกันดีกว่าว่าปีที่กำลังจะผ่านไปนี้มีความคืบหน้าอะไรสำคัญๆ ที่น่ารู้บ้าง 

1. สถานการณ์โลกร้อนน่ากังวล

ต้นปี 2017 นี้ นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกต่างกังวลว่าหนึ่งในแผ่นน้ำแข็งขนาดใหญ่ที่สุดในขั้วโลกใต้แตกจะหลุดออกมา และในเดือนกรกฎาคม ฝันร้ายก็กลายเป็นความจริง เมื่อภาพถ่ายจากดาวเทียมขององค์การนาซา (NASA) และดาวเทียมเซนทิเนล-1 (Sentinel-1) ขององค์การอวกาศยุโรป (European Space Agency หรือ ESA) ยืนยันว่ามีภูเขาน้ำแข็งขนาดใหญ่หลุดออกมาแล้ว

แผ่นน้ำแข็งที่หลุดออกมานี้มีชื่อว่า A68 กินพื้นที่ประมาณ 5,800 ตารางกิโลเมตร ใหญ่กว่ากรุงเทพฯ ประมาณ 3.6 เท่า และหนักมากกว่า 1 ล้านล้านตัน โดย A68 นี้แตกออกมาจากหิ้งน้ำแข็งใหญ่ที่มีชื่อว่า ลาร์เซน ซี นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าหากลาร์เซน ซี พังทลายไปจนหมดจะทำให้ระดับน้ำทะเลเพิ่มสูงขึ้น 10 เซนติเมตร!

ล่าสุดในเดือนธันวาคม ปี 2017 นิตยสาร National Geographic เผยแพร่วิดีโอหมีขาวน่าสะเทือนใจ มันเป็นหมีขาวที่อดโซเนื่องจากภาวะโลกร้อนส่งผลต่อแหล่งอาหารของมัน

ตอกย้ำว่าโลกร้อนกำลังคืบคลานคุกคามสิ่งมีชีวิตบนโลกมากขึ้นเรื่อยๆ

2. ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ

ปลายเดือนกุมภาพันธ์ องค์การนาซาประกาศการค้นพบดาวเคราะห์ 7 ดวงที่มีขนาดใกล้เคียงกับโลก

การค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่โคจรรอบดาวฤกษ์อื่นที่ไม่ใช่ดวงอาทิตย์นั้น เป็นข่าวที่มีการประกาศอยู่บ่อยๆ จนหลายคนอาจไม่รู้สึกน่าตื่นเต้นนัก แต่ครั้งนี้นักดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ (Spitzer Space Telescope) ค้นพบว่าดาวฤกษ์ TRAPPIST-1 ที่อยู่ห่างจากโลกเราไป 40 ปีแสง มีดาวเคราะห์ขนาดพอๆ กับโลก 7 ดวงโคจรอยู่! ซึ่ง 3 ดวงในนั้นโคจรในระยะห่างพอเหมาะที่น้ำสามารถดำรงสถานะเป็นของเหลวที่ผิวดาวได้

ที่น่าสนใจคือดาวเคราะห์แต่ละดวงล้วนโคจรใกล้อย่างยิ่ง นักดาราศาสตร์เปรียบเทียบว่าหากเราไปยืนบนหนึ่งในดาวเคราะห์เหล่านั้น เราอาจมองเห็นผิวดาวเคราะห์หรือเมฆบนชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ได้เลย พูดง่ายๆ ว่าดาวเคราะห์ดวงอื่นจะปรากฏให้เห็นใหญ่กว่าดวงจันทร์บนท้องฟ้าเสียอีก

แต่ล่าสุดองค์การนาซาประกาศในวันที่ 15 ธันวาคมที่ผ่านมาว่า นักดาราศาสตร์ใช้ปัญญาประดิษฐ์มาวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้จากกล้องโทรทรรศน์เคปเลอร์จนสามารถค้นพบว่า ระบบ Kepler-90 ที่ตรงกลางเป็นดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์นั้นมีดาวเคราะห์ 8 ดวงโคจรรอบๆ โดยระบบดังกล่าวอยู่ห่างจากโลก 2,545 ปีแสง ทางกลุ่มดาวมังกร

มันเจ๋งตรงที่เราไม่เคยเห็นดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะจำนวนมากขนาดนี้โคจรรอบดาวฤกษ์ดวงเดียวมาก่อน แต่ดาวเคราะห์ในระบบ Kepler-90 ทุกดวงล้วนโคจรใกล้กับดาวฤกษ์ของมันมาก โดยดาวเคราะห์ดวงนอกสุดชื่อ Kepler-90h โคจรที่ระยะห่างใกล้เคียงกับระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์

ดังนั้นจะเรียกว่ามันเป็นระบบสุริยะแบบมินิก็คงได้

3. มหาสมุทรสองแห่งในระบบสุริยะ

เมื่อวันสงกรานต์ที่ 14 เมษายน นาซาแถลงข่าวการค้นพบเกี่ยวกับมหาสมุทรสองแห่งในระบบสุริยะ

3.1 ทีมงานกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลค้นพบหลักฐานยืนยันเพิ่มเติมว่า ดวงจันทร์ยูโรปาของดาวพฤหัสบดีมีพวยของเหลว (ซึ่งมีโอกาสเป็นน้ำ) พุ่งขึ้นมาแน่ๆ กล่าวคือ พวกเขาค้นพบของเหลวพุ่งสูงราวๆ 100 กิโลเมตรจากผิวของดวงจันทร์ยูโรปา ซึ่งในครั้งนี้อยู่ในตำแหน่งเดียวกับที่กล้องฮับเบิลเคยค้นพบเมื่อราวๆ 2 ปีก่อน และอยู่ในตำแหน่งเดียวกับที่ยานอวกาศกาลิเลโอสังเกตเห็นรอยแตกบนผิวดวงจันทร์ยูโรปาราวสิบปีมาแล้ว

3.2 การค้นพบแก๊สไฮโดรเจนมากมายในพวยน้ำที่พุ่งออกมาจากผิวของดวงจันทร์เอนเซลาดัสของดาวเสาร์ ซึ่งแก๊สไฮโดรเจนอาจเป็นแหล่งพลังงานของสิ่งมีชีวิตได้ กล่าวคือสิ่งมีชีวิตประเภทแบคทีเรียสามารถใช้แก๊สไฮโดรเจนร่วมกับคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายในน้ำในการสร้างพลังงานได้ กระบวนดังกล่าวเรียกว่า การสังเคราะห์มีเทน (Methanogenesis) ซึ่งทำให้เกิดมีเทนขึ้นมาเป็นผลผลิต

กระบวนการนี้เองเป็นเหมือนต้นกำเนิดสิ่งมีชีวิตบนโลกของเราเมื่อนานมาแล้ว

แม้ว่าในแง่องค์ประกอบทางเคมีจะยังไม่ชัดเจน แต่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามีโอกาสเป็นไปได้สูงที่จะพบสารเคมีบ่งชี้ถึงสัญญาณของสิ่งมีชีวิต แต่ในตอนนี้ยังต้องมีการเก็บข้อมูลและสำรวจเพิ่มเติมอีกมากมายจึงจะยืนยันได้ว่าที่นั่นมีสิ่งมีชีวิตจริงๆ

4. สิ่งมีชีวิตพันธุ์ใหม่

ปี 2017 นี้มีสิ่งมีชีวิตสายพันธุ์ใหม่ๆ ถูกค้นพบเพิ่มขึ้นมากมาย และที่น่าสนใจ ได้แก่ ปูเซเวอรัส และปาดเรืองแสง

เมื่อวันที่ 23 มกราคม 2017 ตัวละครสำคัญในวรรณกรรมเยาวชน แฮร์รี่ พอตเตอร์ ก็ถูกนำมาใช้เป็นชื่อทางวิทยาศาสตร์ของสิ่งมีชีวิตอีกครั้ง

โฆเช เมนโดซา (Jose Mendoza) และปีเตอร์ อึ้ง (Peter Ng) ตีพิมพ์ผลงานวิจัยลงในวารสาร Zoekeys เพื่อประกาศการค้นพบปูพันธุ์ใหม่ของโลก และตั้งชื่อวิทยาศาสตร์ว่า Harryplax Severus

ปูตัวเล็กๆ นี้มีขนาดราว 1 เซนติเมตร กระดองซีดเผือด และมีดวงตาเล็กจิ๋ว อาศัยอยู่ในช่องว่างระหว่างก้อนกรวดลึกลงไป 1-2 เมตรบริเวณชายหาดของเกาะกวม มันถูกค้นพบเป็นครั้งแรกเมื่อปี 2000 โดยนักเก็บสะสมสมัครเล่น แฮร์รี คอนลีย์ (Harry Conley) ที่ชอบขุดหาสิ่งมีชีวิตที่ชายหาดเป็นงานอดิเรก หลังเกษียณจากกองทัพสหรัฐอเมริกา

น่าเศร้าที่แฮร์รีเสียชีวิตในปี 2002 ตัวอย่างสิ่งมีชีวิตจึงถูกส่งต่อมาให้กับผู้เชี่ยวชาญด้านอนุกรมวิธานปูอย่างปีเตอร์ และเพิ่งจะได้รับการศึกษาอย่างจริงจังเมื่อไม่นานมานี้

ปีเตอร์ตั้งชื่อจีนัสว่า Harryplax เพื่อเป็นเกียรติแก่แฮร์รี คอนลีย์ และตั้งชื่อระบุชนิดจำเพาะว่า Severus ซึ่งมีความหมายในภาษาละตินว่าหยาบกระด้าง หยาบคาย หรือเข้มงวด (harsh, rough, rigorous) เพื่ออุปมาถึงความยากลำบากในการเก็บตัวอย่างเจ้าปูตัวนี้ และยังหมายถึงความสามารถอันเอกอุของศาสตราจารย์เซเวอรัส สเนป อาจารย์ประจำวิชาปรุงยาและวิชาป้องกันตัวจากศาสตร์มืดแห่งโรงเรียนคาถาพ่อมดแม่มดและเวทมนตร์ศาสตร์ฮอกวอตส์ ผู้กุมความลับสำคัญยิ่งยวดต่อชะตากรรมของเหล่าพ่อมดแม่มดเอาไว้ เหมือนกับเจ้าปูตัวนี้ที่ต้องรอเวลากว่า 20 ปีกว่าจะได้เผยตัวให้ชาวโลกได้ทำความรู้จัก

ส่วนปาดเรืองแสงนั้นเป็นปาดอเมริกาใต้ (South America TreeFrog; Hypsiboas Punctatus) ซึ่งในตอนกลางวันเราจะเห็นว่ามันมีลำตัวสีเขียวอมเหลืองที่มีจุดสีแดงแต่งแต้มเป็นลายทั่วทั้งตัว แต่ถ้าแสงสลัวลงหน่อย เช่น ในช่วงพลบค่ำ หรือภายใต้แสงจากหลอดยูวี ปาดตัวนี้กลับเรืองแสงสีเขียวและสีน้ำเงินออกมาอย่างน่าอัศจรรย์

การเรืองแสง (Fluorescence) เกิดจากการดูดกลืนพลังงานแสงเข้าไปแล้วปล่อยออกมาในช่วงความถี่ที่ต่ำกว่าเดิม ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์พบว่า ปะการัง ปลา และเต่ากระสามารถเรืองแสงได้ ส่วนสัตว์บกพบเพียงนกแก้วและแมงป่องบางชนิดเท่านั้น

ทีมนักวิจัย นำโดย คาร์ลอส ทาโบอาดา (Carlos Taboada) จากมหาวิทยาลัยบัวโนสไอเรส อาร์เจนตินา จึงเป็นนักวิจัยกลุ่มแรกที่ค้นพบสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกที่สามารถเรืองแสงได้ในธรรมชาติ และได้ตีพิมพ์ลงในวารสาร Proceedings of the National Academy of Sciences เมื่อวันที่ 13 มีนาคม 2017

5. นักวิจัยค้นพบหน้าที่ใหม่ของปอด

เราเรียนกันมาตั้งแต่เด็กแล้วว่าปอดทำหน้าที่นำออกซิเจนจากอากาศเติมเข้าสู่กระแสเลือด และนำคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นออกไปจากร่างกาย แต่งานวิจัยจากทีมนักวิทยาศาสตร์ นำโดย เอ็มมา เลอฟร็องเซ (Emma Lefrançais) ที่เผยแพร่ผ่านวารสาร Nature เมื่อวันที่ 22 มีนาคม 2017 ยืนยันว่าปอดสามารถสร้างเกล็ดเลือดได้ และเป็นแหล่งกักเก็บเซลล์สร้างเม็ดเลือดสำรองของร่างกาย

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบเซลล์สร้างเกล็ดเลือด หรือเมกาคาริโอไซต์ (Megakaryocyte) ในปอดมาระยะหนึ่งแล้ว แต่ยังไม่มีใครคิดว่าการผลิตเกล็ดเลือดจะเกิดขึ้นที่ปอด

เอ็มมาและคณะอาศัยเทคนิคทางกล้องจุลทรรศน์สมัยใหม่ส่องดูระบบหลอดเลือดปอดของหนูทดลองในขณะที่ยังมีชีวิตอยู่ โดยที่เมกาคาริโอไซต์และเกล็ดเลือดจะเรืองแสงสีเขียวภายใต้กล้องที่บันทึกภาพทุกๆ 1 นาทีเพื่อนำมาเรียงต่อกันเป็นภาพเคลื่อนไหวความยาว 2 นาที ทีมนักวิทยาศาสตร์วิเคราะห์ออกมาได้ว่าปอดสามารถผลิตเกล็ดเลือดได้ในอัตรา 10 ล้านเซลล์ต่อชั่วโมง ซึ่งมากกว่าที่ผลิตได้จากไขกระดูกเสียอีก!

แล้วเซลล์สร้างเกล็ดเลือดเหล่านี้มาจากไหน?

เพื่อตอบคำถามนี้ คณะนักวิจัยได้ปลูกถ่ายปอดของหนูปกติ (เกล็ดเลือดไม่เรืองแสง) ไปยังหนูที่ถูกตัดต่อพันธุกรรมให้เกล็ดเลือดเรืองแสงได้ สุดท้ายพวกเขาตรวจพบเกล็ดเลือดที่เรืองแสงได้ในปอดหนู นั่นหมายความว่าเซลล์จากไขกระดูกสามารถเดินทางไปยังปอดเพื่อผลิตเกล็ดเลือดได้

นอกจากนี้ นักวิจัยยังพบเมกาคาริโอไซต์อีกกว่า 2 ล้านเซลล์ที่อยู่เฉยๆ นอกระบบเส้นเลือดภายในปอด ซึ่งทีมนักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าเซลล์กลุ่มนี้ทำหน้าที่เหมือนเป็น ‘ตัวสำรอง’ ในกรณีที่เซลล์สร้างเม็ดเลือดจากไขกระดูกร่อยหรอลงไป เพื่อพิสูจน์สมมติฐานดังกล่าว ทีมนักวิจัยได้ปลูกถ่ายปอดจากหนูปกติไปให้กับหนูที่มีเกล็ดเลือดต่ำ ปรากฏว่าปอดของหนูเหล่านี้เร่งสร้างเกล็ดเลือดเป็นการใหญ่เพื่อฟื้นฟูปริมาณเกล็ดเลือดให้กลับมาคงเดิม

นั่นแปลว่าต่อไปนี้เราอาจใช้เซลล์จากปอดเป็นเครื่องมือในการรักษาผู้คนนับล้านที่มีภาวะเกล็ดเลือดต่ำ รวมถึงเข้าใจกลไกการปฏิเสธอวัยวะปลูกถ่ายมากยิ่งขึ้น

6. แคสสินี แกรนด์ฟินาเล่

ในวันที่ 15 กันยายนที่ผ่านมา ยานอวกาศแคสสินีโคจรพุ่งเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์จนมอดไหม้และรวมเป็นหนึ่งเดียวกับดาวเสาร์ไปตลอดกาล เพื่อมิให้ตัวมันโคจรเท้งเต้งอย่างไร้การควบคุม และอาจพุ่งเข้าชนดวงจันทร์บริวารของดาวเสาร์ที่อาจมีสิ่งมีชีวิตจนเกิดการปนเปื้อนทางชีวภาพ

ชุดวงโคจรสุดท้ายของยานแคสสินีมีชื่อว่า Grand Finale Orbit เริ่มมาตั้งแต่เดือนเมษายน ปี 2017 ลักษณะวงโคจรดังกล่าวค่อนข้างบ้าบิ่นและมีความเสี่ยงสูง เพราะมีการโคจรเข้าไประหว่างช่องว่างของวงแหวนดาวเสาร์ชั้นในสุดและตัวดาวเสาร์ ซึ่งเป็นช่องที่แคบมากๆ หากไม่ใช่ภารกิจสุดท้าย คงไม่มีการโคจรในลักษณะนี้แน่

ยานอวกาศแคสสินี (Cassini Spacecraft) เป็นยานอวกาศที่ถูกส่งออกนอกโลกไปเมื่อปี 1997 พร้อมๆ กับหัวสำรวจฮอยเกนส์ (Huygens Probe) เพื่อทำการสำรวจระบบดาวเสาร์อย่างละเอียด

ชื่อของยานอวกาศแคสสินีมาจากชื่อของนักดาราศาสตร์ จิโอวานนี แคสสินี (Giovanni Cassini) ผู้ค้นพบว่าวงแหวนดาวเสาร์นั้นไม่ได้ติดกันเป็นแผ่นเดียว แต่มีช่องว่างระหว่างวงแหวนอยู่ด้วย ทุกวันนี้นักดาราศาสตร์เรียกช่องว่างนั้นว่า ช่องว่างแคสสินี

ส่วนชื่อของหัวสำรวจฮอยเกนส์นั้นมาจากชื่อของนักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ คริสเตียน ฮอยเกนส์ (Christiaan Huygens) ผู้มีผลงานทางวิทยาศาสตร์มากมาย หนึ่งในนั้นคือการค้นพบคำอธิบายว่าวงแหวนของดาวเสาร์มีลักษณะเหมือนแผ่นซีดี และยังค้นพบไททัน ซึ่งเป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์

กว่าจะเดินทางไปถึงดาวเสาร์ ยานอวกาศแคสสินีต้องเข้าไปโคจรเฉียดดาวศุกร์ถึง 2 ครั้ง แล้วจึงโคจรกลับมาเฉียดโลกเราอีกครั้ง แล้วโคจรเฉียดดาวพฤหัสบดีอีก 1 ครั้ง เพื่ออาศัยแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์เหล่านี้ในการเหวี่ยงตัวเองไปให้ถึงดาวเสาร์

ยานอวกาศแคสสินีเดินทางเข้าสู่วงโคจรของดาวเสาร์ในปี 2004 ใช้เวลาเดินทางราวๆ 7 ปีในอวกาศ

หลังจากนั้นในปี 2005 หัวสำรวจฮอยเกนส์ได้ถูกปล่อยเข้าสู่ดวงจันทร์ไททัน โดยใช้ระบบร่มชูชีพในการลดความเร็ว ซึ่งสามารถนำหัวสำรวจลงจอดได้สำเร็จ และทำการเก็บภาพพื้นผิวของดวงจันทร์ไททันได้ ปัจจุบันหัวสำรวจฮอยเกนส์เป็นยานอวกาศที่ลงจอดได้ไกลจากโลกที่สุด

ส่วนยานแคสสินีได้โคจรรอบดาวเสาร์และเข้าใกล้ดวงจันทร์ต่างๆ ของดาวเสาร์เพื่อเก็บข้อมูลและค้นพบสิ่งใหม่ๆ มากมาย กล่าวได้ว่าความรู้ต่างๆ ที่แคสสินีได้ค้นพบจะอยู่กับมนุษย์เราต่อไปตราบนานเท่านาน

7. คลื่นความโน้มถ่วงจากดาวนิวตรอนชนกัน

เมื่อวันที่ 16 ตุลาคมที่ผ่านมา นักดาราศาสตร์ประกาศการค้นพบการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากดาวนิวตรอนสองดวงพุ่งเข้าชนกันได้เป็นครั้งแรก นอกจากนี้ยังตรวจจับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นได้พร้อมๆ กันด้วย

วันที่ 17 สิงหาคม 2017 ทีมตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง LIGO จากสหรัฐอเมริกา และ VIRGO จากยุโรปสามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงร่วมกันได้อีกครั้ง โดยสัญญาณดังกล่าวมีชื่อว่า GW170817 ซึ่งมีความยาวนาน 100 วินาที ยาวนานกว่าครั้งที่ผ่านๆ มา (คลื่นความโน้มถ่วงที่มาจากหลุมดำที่ชนกันนั้นนานไม่ถึง 1 วินาที) นอกจากนี้ย่านความถี่ยังมีขอบเขตกว้างกว่าด้วย

นักดาราศาสตร์วิเคราะห์แล้วพบว่า คลื่นในครั้งนี้มาจากวัตถุที่มีมวลน้อยกว่าหลุมดำ นั่นคือดาวนิวตรอน (Neutron Star)

ดาวนิวตรอนที่เป็นต้นตอของ GW170817 มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 20 กิโลเมตร แต่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 1.6 เท่า! เนื้อสารของดาวนิวตรอนปริมาตรเท่ากับกระป๋องน้ำอัดลมมีน้ำหนักมากกว่ามนุษย์ทุกคนบนโลกรวมกัน

ดาวนิวตรอนคู่นี้อยู่ห่างจากโลกไป 130 ล้านปีแสง แรกเริ่มทั้งคู่อยู่ห่างกันประมาณ 300 กิโลเมตร ก่อนจะค่อยๆ หมุนวนเข้าหากันด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ แล้วปลดปล่อยพลังงานออกมาเป็นคลื่นความโน้มถ่วง จากนั้นมันได้หลอมรวมเข้าด้วยกัน แล้วเกิดการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในย่านรังสีแกมมาความเข้มสูงออกมาในช่วงสั้นๆ เรียกว่าการปะทุของรังสีแกมมา (Gamma-ray Burst) ซึ่งตรวจจับได้โดยทีมนักวิทยาศาสตร์ของนาซาที่ดูแลกล้องโทรทรรศน์อวกาศรังสีแกมมาเฟอร์มี (Fermi Gamma-ray Space Telescope) ในอีก 2 วินาทีถัดมา

การค้นพบในครั้งนี้นำมาซึ่งหลักฐานและความรู้ใหม่ๆ มากมายเกี่ยวกับคลื่นความโน้มถ่วงและการเกิดของธาตุหนักๆ อย่างทองคำบนโลก