ชีวิตบน ดวงจันทร์ไททัน ของดาวเสาร์

• Facebook
• Line

อีกหนึ่งดวงจันทร์ของดาวเสาร์ที่น่าสนใจก็คือ ‘ไททัน’ มันคือดวงจันทร์ขนาดใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์ และใหญ่เป็นอันดับที่สองภายในระบบสุริยะรองมาจากแกนีมีดของดาวพฤหัสบดี โดยมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางอยู่ที่ 5,150 กิโลเมตร ซึ่งใหญ่กว่าดาวพุธเสียอีก สถานที่แห่งนี้ถูกค้นพบเป็นครั้งแรกโดย คริสตียาน เฮยเคินส์ (Christiaan Huygens) เมื่อวันที่ 25 มีนาคม ปี ค.ศ. 1655 ความน่าสนใจของมันก็คือ มันเป็นดวงจันทร์เพียงหนึ่งเดียวที่เรารู้ในตอนนี้ว่ามีชั้นบรรยากาศหนาแน่นมากที่สุดและมากกว่าโลกเสียอีก โดยมีความดันบรรยากาศที่พื้นผิวเป็น 1.45 เท่าของโลก และมีมวลรวมอากาศมากกว่าโลก 1.19 เท่า ในขณะที่สัดส่วนของขนาดของดาวเล็กกว่าโลก 2.5 เท่า จึงกลายเป็นว่าหากเทียบมวลอากาศต่อพื้นผิวกันแล้วดวงจันทร์ไททันชนะขาดลอย

องค์ประกอบของดาวส่วนใหญ่เป็นหินและน้ำแข็งที่ซึ่งแกนดาวนั้นเป็นหิน ‘ไฮเดรทเต็ด ซิลิกา’ ที่ถูกห่อหุ้มโดยชั้นน้ำแข็งจำนวนหลายชั้นรวมทั้งเปลือกของดาวก็ด้วย โดยมีน้ำเหลวที่อุดมไปด้วยแอมโมเนียแทรกอยู่ระหว่างชั้นพื้นผิวและชั้นน้ำแข็งที่หุ้มแกนดาว ในขณะที่บรรยากาศของดวงจันทร์ไททันส่วนใหญ่เป็นไนโตรเจน โดยมีองค์ประกอบย่อยเป็นมีเทนและอีเทนที่ก่อตัวเป็นเมฆและหมอก สภาพภูมิอากาศโดยรวมแล้วคล้ายกับโลก มีฤดูกาลต่างๆ มีลมและฝนตกอยู่ตลอด สภาพเช่นนี้จึงอาจก่อให้เกิดเป็นเนิน แม่น้ำ ทะเลสาบ และทะเลอยู่บนพื้นผิวได้ แต่เนื่องจากดวงจันทร์ไททันเย็นติดลบที่ -179 องศาเซลเซียส ทำให้น้ำไม่สามารถคงรูปเป็นของเหลว จึงกลายเป็นว่ามีเทนและอีเทน ที่ได้กลายสภาพเป็นของเหลวแทนน้ำ 

แม้ว่าภารกิจของ กัสซีนี–เฮยเคินส์ จะไม่ได้แสดงหลักฐานอันเป็นลายลักษณ์ทางชีวภาพหรือสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อนเด่นชัดมากนักบนพื้นผิว แต่ก็เผยให้เห็นถึงสภาพแวดล้อมที่มีลักษณะคล้ายคลึงกับโลกในยุคดึกดำบรรพ์ จากการทดลองของ มิลเลอร์ – อูเรย์ และในอีกหลายๆการทดลองแสดงให้เห็นว่า ด้วยชั้นบรรยากาศที่คล้ายกับไททัน และการเข้ามามีบทบาทของรังสีอัลตราไวโอเลตจะสามารถสร้างโมเลกุลเชิงซับซ้อน และสารโพลีเมอร์เช่น ‘ทอลินส์’ ได้ และในปี ค.ศ. 2010 นักวิจัยยังพบว่าจากการจำลองกระบวนการทางเคมีที่เป็นไปได้ในชั้นบรรยากาศดาว ก็ทำให้พวกเขาเจอเข้ากับส่วนประกอบสำคัญที่สุดสำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลกได้แก่ กรดอะมิโนขนาดเล็กสำหรับใช้สร้างโปรตีนเช่น ไกลซีน และอะลานีน และฐานนิวคลีโอไทด์ทั้งห้าชนิดที่ใช้สร้างสารพันธุกรรม DNA และ RNA ได้แก่ ไซโตซีน อะดีนีน ไทมีน กัวนีน และยูราซิล  อีกทั้งยังพบว่าโมเลกุลที่ซับซ้อนเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้ในสถานที่ๆปราศจากน้ำที่เป็นของเหลวอีกด้วย เช่นในสถานที่ส่วนนอกของบรรยากาศ

และเรื่องของความเป็นไปได้ของสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อนในบรรยากาศของไททัน ก็ได้รับการยืนยันอีกครั้ง เมื่อวันที่ 3 เมษายน ค.ศ. 2013 โดยทีมวิจัยของนาซา ขณะศึกษาการจำลองสภาพบรรยากาศของดาว ไม่กี่เดือนถัดมาในวันที่ 6 มิถุนายน ค.ศ. 2013 ทีมนักวิทยาศาสตร์ของ IAA-CSIC ในสเปน รายงานว่า ตรวจพบโพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (PAH) ในบรรยากาศชั้นบนของไททัน หลายปีถัดมาเมื่อวันที่ 26 กรกฎาคม ค.ศ. 2017 นักวิทยาศาสตร์ของกัสซีนีระบุว่ามีแอนไอออนของโซ่คาร์บอนอยู่ในบรรยากาศชั้นบนของไททัน ซึ่งดูเหมือนจะเกี่ยวข้องกับการผลิตสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนขนาดใหญ่ เหล่าโมเลกุลที่มีปฏิกิริยาสูงก่อนหน้านี้เป็นที่ทราบกันดีว่ามีส่วนช่วยในการสร้างสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนอยู่ภายในมวลสารระหว่างดาว จึงเป็นไปได้ว่าจักรวาลของเราน่าจะอุดมไปด้วยสารประกอบของชีวิตที่มีอยู่เต็มไปหมด

ต่อมาก็มีการค้นพบสารอะคริโลไนไตรล์หรือไวนิลไซยาไนด์ (C2H3CN) เพิ่มเติมขึ้นอีก ซึ่งเป็นสารจำเป็นต่อการดำรงชีวิตที่เกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มเซลล์และโครงสร้างของถุงน้ำ หรือ เวสิเคิล (Vesicle) อยู่บนดวงจันทร์ไททัน ดังนั้นการศึกษาบรรยากาศของดาวไททันจึงคล้ายกับว่าเรา กำลังย้อนเวลากลับไปศึกษาบรรยากาศของโลกเมื่อหลายพันล้านปีก่อน นอกจากเราอาจจะค้นพบสิ่งมีชีวิตต่างดาวบนนั้นแล้ว ความเข้าใจนี้ยังอาจช่วยไขปริศนาต้นกำเนิดของชีวิตบนโลกได้อีกด้วย

ดวงจันทร์ไททันมีสภาพที่เย็นจัดติดลบที่ -179 องศาเซลเซียส จนทำให้ทะเลสาบบนพื้นผิวของดาวถูกแทนที่ด้วยไฮโดรคาร์บอนเหลวอย่างเช่นมีเธนหรืออีเทน ซึ่งแตกต่างจากทะเลบนโลกที่เป็นน้ำ และเป็นไปได้ว่าสิ่งมีชีวิตบนดวงจันทร์ไททันอาจใช้ไฮโดรคาร์บอนเหลวเหล่านี้เป็นตัวทำละลายแทน แม้ว่าน้ำจะเป็นตัวทำละลายที่ดีกว่ามีเทน แต่การที่น้ำมีปฏิกิริยาทางเคมีได้ง่ายกว่า ทำให้โมเลกุลอินทรีย์ขนาดใหญ่สามารถสลายได้เร็วผ่านกระบวนการไฮโดรไลซิส แต่ข้อดีอย่างหนึ่งของรูปแบบชีวิตที่มีตัวทำละลายเป็นไฮโดรคาร์บอนก็คือ พวกมันไม่ต้องมาพะวงว่าสารชีวโมเลกุลจะถูกทำลายไปด้วยวิธีเดียวกัน 

ในปี ค.ศ. 2005 นักชีววิทยาดาราศาสตร์ คริส แมคเคย์ ได้ตั้งข้อสังเกตว่าถ้ามีมีสิ่งมีชีวิตชนิดเมทาโนเจนอยู่บนพื้นผิวดาวจริง (เมทาโนเจน คือสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช้ออกซิเจนในการหายใจ โดยจะใช้โมเลกุลของไฮโดรเจนเป็นแหล่งพลังงาน และปลดปล่อยเป็นมีเทนออกมา) ระดับไฮโดรเจนและอะเซทิลีนในส่วนผสมของชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ หรือ ชั้นบรรยากาศระดับล่างสุดของดวงจันทร์ไททันก็ควรมีค่าต่ำกว่าที่คาดการณ์ และในปี ค.ศ. 2010 ศาสตราจารย์วิจัย ดาร์เรลล์ สโตรเบล จากมหาวิทยาลัยจอห์นฮอปกินส์ได้ระบุว่า พบโมเลกุลไฮโดรเจนในบรรยากาศชั้นบนที่มีจำนวนมากกว่าด้านล่าง แถมยังมีอัตราการไหลลงของโมเลกุลอยู่ที่ 1,028 โมเลกุลต่อวินาที และตรวจพบการหายไปของโมเลกุลไฮโดรเจนใกล้ๆกับพื้นผิวของดวงจันทร์ไททันอีกด้วย ซึ่งสอดคล้องตามที่แมคเคย์ได้ตั้งข้อสังเกตเอาไว้ก่อนหน้า กิจกรรมลึกลับนี้อาจเป็นลายแทงไปสู่การค้นพบสิ่งมีชีวิตในรูปแบบของเมทาโนเจนก็เป็นได้ และในปีเดียวกันจากงานศึกษาอื่นก็พบว่ามีอะเซทิลีนอยู่ในระดับต่ำอยู่บนพื้นผิวของดวงจันทร์ไททันอยู่อีก ทำให้นักวิทยาศาสตร์เริ่มมีความหวังที่จะค้นพบสิ่งมีชีวิตต่างดาวแล้วจริงๆ ถึงแม้จะเป็นเพียงแค่สมมติฐานก็ตาม 

ในขณะที่สภาพเงื่อนไขต่างๆ บนพื้นผิวของดาวบ่งชี้ว่ายากเหลือเกินที่สิ่งมีชีวิตจะสามารถก่อตัวขึ้นมาได้ อย่างไรก็ดี ดูเหมือนว่าใต้เปลือกน้ำแข็งของดาวนั้นจะมีมหาสมุทรไหลเวียนอยู่ และภายในมหาสมุทรแห่งนี้อาจมีเงื่อนไขที่เหมาะสมต่อการดำรงอยู่ของชีวิต (อย่างน้อยๆ ก็จุลินทรีย์) สภาวการณ์เช่นนี้จะสอดคล้องกับทฤษฎีกำเนิดชีวิตใต้ท้องทะเลบนโลก นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าน่าจะมีมหาสมุทรแอมโมเนียเหลวขนาดใหญ่ที่อยู่ลึกลงไปใต้ผิวดินสองร้อยกิโลเมตร ซึ่งเป็นสถานที่ๆ สิ่งมีชีวิตจะอยู่รอดได้ โดยสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กพวกนี้จะอาศัยความร้อนจากการถ่ายเทความร้อนระหว่างชั้นผิวดาว และหายใจเอาโมเลกุลไฮโดรเจนเข้าไปแทนออกซิเจนและเผาผลาญอะเซทิลีนแทนกลูโคส และขับถ่ายเป็นมีเทนออกมาแทนคาร์บอนไดออกไซด์

อันที่จริงในอดีต เราเคยส่งยานอวกาศไปลงจอดที่พื้นผิวของดวงจันทร์ไททันมาแล้ว มันมีชื่อว่ายานลงจอด ‘เฮยเคินส์’ (Huygens) เพื่อเป็นเกียรติให้แก่นักดาราศาสตร์ชาวดัตช์ คริสตียาน เฮยเคินส์ ที่ค้นพบดวงจันทร์แห่งนี้เป็นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1655 ยานลงจอดลำนี้คือส่วนหนึ่งในภารกิจ กัสซีนี–เฮยเคินส์ ที่เดินทางไปถึงระบบดาวเสาร์ในปี ค.ศ. 2004 ก่อนที่แยกตัวออกมาในวันที่ 25 ธันวาคม ค.ศ. 2004 และลงจอดบนพื้นผิวดวงจันทร์ไททันได้สำเร็จในวันที่ 14 มกราคม ค.ศ. 2005 ซึ่งได้เปิดเผยให้เห็นถึงพื้นผิวของดวงจันทร์ไททันแบบใกล้ชิดที่สุดในประวัติศาสตร์ แต่ภาพแรกที่ส่งออกมานั้นคือภาพที่ถ่ายได้ในระดับความสูง 16 กิโลเมตร ที่แสดงให้เห็นถึงภูมิทัศน์ของเนินเขาจำนวนมาก พร้อมกับสิ่งที่คล้ายกับช่องระบายน้ำขนาดใหญ่ที่ไหลลงไปสู่ทะเลมืด และตามชายฝั่งก็ปรากฏให้เห็นกลุ่มของเมฆหมอกที่ปกคลุมอยู่อย่างบางๆ

ในขณะที่อีกภาพหนึ่งนั้นคือภาพที่แสดงให้เห็นถึงพื้นผิวทะเลสาบที่แห้งเหือดของดวงจันทร์ไททันที่เต็มไปด้วยก้อนกรวด น่าเสียดายที่เรามีข้อมูลเกี่ยวกับพื้นดินของดวงจันทร์ไททันน้อยมาก เพราะว่ายานลงจอดสามารถทนสภาพแวดล้อมของดาวได้เพียงแค่ 90 นาที จุดเริ่มต้นเล็กๆที่น่าสนใจนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์อยากกลับไปเยี่ยมเยือนมันอีกครั้ง แล้วโอกาสนั้นก็มาถึง เมื่อวันที่ 28 มิถุนายนปี ค.ศ. 2019 นาซ่าออกมาประกาศว่า ปลายทางสำรวจถัดไปที่พวกเขาตั้งเป้าจะไปถึงก็คือ “ดวงจันทร์ไททัน” ในโครงการที่ชื่อ ‘ดรากอนฟลาย’ (Dragonfly) เพื่อหวังงว่าจะค้นเจอเบาะแสการมีอยู่ของชีวิตนอกโลกบนดาวแห่งนี้ คาดว่าจะส่งขึ้นสู่อวกาศอย่างในปี ค.ศ. 2027 และจะเดินทางไปถึงดวงจันทร์ไททันในปี ค.ศ. 2036 ยานดรากอนฟลาย จะมีความพิเศษกว่ายานสำรวจอวกาศลำไหนๆ ที่เคยมีการออกแบบมา เนื่องจากมันสามารถบินได้! จึงทำให้มีอิสระอย่างมากต่อการสำรวจพื้นผิวของดาว และหวังว่าสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ต้องการตามหามากที่สุดจะถูกค้นพบขึ้นที่นั่น

แหล่งอ้างอิง

1. Titan: Exploring an Earthlike World
2. Titan’s haze may hold ingredients for life
3. NASA team investigates complex chemistry at Titan
4. Saturn Moon Titan Has Molecules That Could Help Make Cell Membranes
5. Possibilities for methanogenic life in liquid methane on the surface of Titan
6. The Limits of Organic Life in Planetary Systems
7. นาซ่าเอาจริง ส่งเฮลิคอปเตอร์ โดรน (Dragonfly) บุกดวงจันทร์ไททัน

• Facebook
• Line