มีเทนและอินทรีย์โมเลกุลบนดาวอังคาร สู่เส้นทางการค้นพบสิ่งมีชีวิต

Written by SCIENCES

ฤดูหนาวในปี 1984 คุณ Roberta Score นักวิจัยในโครงการแอนตาร์กติกา ได้นำก้อนหินหนัก 2 กิโลกรัมที่เธอเจอบนพื้นน้ำแข็งกลับมายังศูนย์วิจัย โดยที่เธอไม่รู้มาก่อนเลยว่าหินที่เธอหยิบมานั้นมาจากดาวอังคาร และกระตุ้นให้เกิดการศึกษาดาวอังคารอย่างไม่เคยมีมาก่อน

ก้อนหินนี้มีชื่อว่า ALH84001 หลังจากที่ได้ทำการตรวจสอบพบว่าหินของมันไม่ตรงกับหินชนิดใดบนโลกค่อนข้างเป็นที่ชัดเจนว่ามันไม่ได้มาจากโลกนี้แน่นอน สุดท้ายแล้วในปี 1996 NASA ได้ออกมาประกาศว่าหินก้อนนี้มาจากดาวอังคาร

ภาพของก้อนหินดังกล่าวที่ถูกส่องโดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ที่มา – NASA Johnson Sapce Center

ตามทฤษฏีแล้วหินก้อนนี้เดินทางมายังโลกจากการที่ดาวอังคารถูกชนด้วยดาวเคราะห์น้อยเมื่อหนึ่ง 16 ล้านปีที่แล้ว วัดอายุคาร์บอนพบว่าตกมาบนโลกเมื่อเวลาประมาณหนึงหมื่นปีก่อนคริสตกาล

หลังจากที่พวกเขาได้ทำการส่องด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนก็ได้พบกับสิ่งที่เหมือนจะเป็นฟอสซิลของแบคทีเรีย หรือสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กมาก ๆ ไม่ว่าสิ่งนี้จะเกิดจากการปนเปื้อนบนโลก หรือมาจากดาวอังคารจริง ๆ แต่การค้นพบนี้ก็ได้เปลี่ยนการศึกษาระหว่างดาวไปตลอดกาล ศาสตร์ที่ถูกเรียกว่า Astrobiology หรือ ดาราศาสตร์ชีววิทยา ได้ถือกำเนิดขึ้นแล้ว

Mars Science Laboratory

ในเดือนสิงหาคมปี 2012 ณ​ Jet Propulsion Laboratory หน่วยงานย่อยของ NASA ที่เป็นผู้เดียวที่สามารพิชิตดาวอังคารได้ของโลกพวกเขาส่งยานไปลงจอดครั้งแรกด้วยาน Viking ในปี 1975 และในตอนนี้พวกเขาได้ส่งยานขนาดเท่ารถหนึ่งคันไปลงจอดบนดาวอังคารได้สำเร็จ ยานลำนี้คือ Curiousity Rover

ยาน Curiosity ทำการ Selfie ขณะกำลังทำงานบนพื้นผิวของดาวอังคาร ที่มา – NASA/JPL

Curiosity เป็นยานแบบ Rover ที่สามารถเดินทางไปไหนมาไหนได้ด้วยตัวเอง แต่โปรแกรมของมันได้ถูกตั้งให้มันเดินทางจาก หลุมอุกกาบาต Gale Crater ที่เมื่อกว่าพันล้านปีก่อนอาจจะเป็นทะเลสาบที่อุดมสมบูรณ์ไปด้วยชีวิต ให้ปีนขึ้นภูเขา Sharp

ภาพตัวอย่างของหลุมที่ Curiousity ทำการเจาะ ที่มา – NASA/JPL

ยาน Curiosity นั้นตามชื่อของมันคือ Mars Science Laboratory ทำให้บนตัวยานมีอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ต่าง ๆ พร้อม มันจึงกลายเป็นห้องวิจัยอเนกประสงค์เคลื่อนที่ นอกจากอุปกรณ์ขุดเจาะที่ติดอยู่กับแขนกลแล้ว มันยังมี SAM หรือ Sample Analysis at Mars อุปกรณ์ที่จะใช้เทคนิคต่าง ๆ ในการศึกษาตัวอย่างหินเพื่อบ่งบอกองค์ประกอบบนดาวอังคาร

การค้นพบสารอินทรีย์

ในที่สุดเวลากว่า 40 ปีที่เราเริ่มต้นสำรวจดาวอังคารเราก็ได้ค้นพบกับสารอินทรีย์ หรือ Organic Material ที่อาจเป็นหลักฐานบ่งชี้ถึงสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคาร โดยสารอินทรีย์เหล่านี้จะประกอบไปด้วยธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน ซัลเฟอร์ และอื่น ๆ ซึ่งธาตุเหล่านี้ค้นพบบนสิ่งมีชีวิตบนโลก การที่เราค้นพบสารอินทรีย์บนดาวอังคาร อาจจะเป็นตัวบ่งชี้ว่าครั้งหนึ่งเคยมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่

อย่างไรก็ตาม ทาง NASA ก็ได้บอกเองกว่าการค้นพบนี้อาจจะไม่ได้หมายความว่าเป็นหลักฐานมัดแน่นว่ามีสิ่งมีชีวิตแน่ ๆ เพราะธาตุพวกนี้ก็พบได้ทั่วไปบนดาวเคราะห์ต่าง ๆ ซึ่งธาตุเหล่านี้มีแหล่งกำเนิดมาจากแกนกลางของดาวฤกษ์และเมื่อดาวฤกษ์ระเบิดออกธาตุพวกนี้ก็ฟุ้งกระจายไปทั่วจักรวาล

ภาพจากแขนของ Sample Collector ของยาน Viking ที่มา – NASA/JPL

ย้อนกลับไปในยานลำแรกที่เดินทางไปดาวอังคารของ JPL ยาน Viking ได้ใช้อุปกรณ์ GCMS หรือ Gas Chromatograph Mass Spectrometer ที่จะให้ความร้อนกับหินตัวอย่างจากนั้นศึกษาคุณสมบัติเกี่ยวกับจุดเดือดของมัน หลังจากศึกษาไปซักพัก NASA ก็ได้ข้อสรุปออกมาว่า ดาวอังคารเป็นดาวที่ตายแล้ว และไร้ซึ่งสิ่งมีชีวิต ไม่มีการพยายามศึกษาเรื่องสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคารหลังจากนั้นจนเรื่องของหิน ALH84001 เป็นที่โด่งดัง ทำให้เรากลับไปตั้งคำถามถึงสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคารอีกครั้ง

ยาน Phoenix ทำการ Selfie ตัวเองด้วยการยื่นไม้ Selfie ขึ้นไปบนหัวแล้วถ่ายลงมา ที่มา – NASA/JPL

ในปี 2008 ยาน Pheonix Lander ได้เดินทางไปสำรวดาวอังคาร มันพบกับ Perchlorates สารที่มีธาตุคลอรีนเป็นองค์ประกอบ ซึ่งกลายเป็นว่า Perchlorates นี่แหละที่เป็นต้นเหตุให้เราไม่สามารถค้นพบสารอินทรีย์ได้ เนื่องจากเมื่อ Perchlorates ได้รับความร้อนมันจะไปทำลายสารอินทรีย์จนหมด เป็นเหตุผลที่ทำให้เทคนิค GCMS ของ Viking ไม่เกิดการค้นพบสารอินทรีย์

ภาพถ่ายแขนตักของยาน Phoenix กำลังทำงาน ที่มา – NASA/JPL

นั่นทำให้เทคนิคการตรวจสอบที่ Curiousity ใช้นั้นจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนใหม่ทาง JPL จึงได้ออกแบบ SAM ขึ้นมา และใช้เทคนิคถึง 3 เทคนิคได้แก่ mass spectrometering, laser spectrometering และเทคนิคการทำ chromatography และถูกตั้งโปรแกรมให้เน้นการค้นหา ไฮโดรเจน ออกซิเจน และ ไนโตรเจนโดยตรง เพื่อให้การตรวจสอบในครั้งนี้แม่นยำมากขึ้น

และด้วยเหตุนี้เองหลังจากที่ยาน Curiousity ได้ทำการขุดลงไป 5 เซนติเมตรลงไปในก้อนหินอายุสามพันล้านปีมันได้นำตัวอย่างของหินเข้าไปใน SAM และใช้เทคนิคเหล่านี้ในการวิเคราะห์ถึงธาตุองค์ประกอบของมัน

แนวคิดของการทำ Chromatography เราอาจจะได้เรียนกันมาในชั้น ม.ต้น แล้ว ว่ามันคือการจำแนกองค์ประกอบของสารจากการเคลื่อนที่ โดยปัจจัยที่เราจะให้กับสารในการทดลองนี้คือความร้อน หลังจากที่มีการให้ความร้อนไปเรื่อย ๆ 500-820 องศาเซลเซียส SAM ก็ได้ทำการตรวจพบ โมเลกุลของสารประกอบอินทรีย์ เช่น Benzene, Propane, และ Thiophene

ยาน Curiosity ขณะกำลังปีนภูเขา ที่มา – NASA/JPL

ใน Paper ที่ Publish ออกมาได้มีการแสดงเทคนิคของการทำ EGA หรือ Evolved gas analysis เพื่อทำการเปรียบเทียบผลการทดลองจากบนดาวอังคาร กับหินจากทะเลทรายโมฮาเวในแคลิฟอร์เนียด้วย

และด้วยเหตุนี้นี่จึงเป็นครั้งแรกที่เราได้ทำการค้นพบสารอินทรีย์บนดาวอังคาร และจะนำไปสู่การสำรวจหาถึงสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคารในภารกิจใหม่ ๆ ในอนาคตอย่างแน่นอน

แก๊สมีเทนบนดาวอังคาร

ในปี 1969 ยาน Mariner 7 เคยตรวจเจอมีเทนในชั้นบรรยากาศของดาวอังคาร แต่ตอนสุดท้ายนักวิทยาศาสตร์ก็พบว่ามันเป็นแค่คาร์บอนไดออกไซด์เท่านั้น

ก่อนอื่นต้องอธิบายก่อนว่าทำไมมีเทนถึงเป็นที่สนใจของบรรดานักวิทยาศาสตร์ แก๊สมีเทนนั้นมีความน่าสนใจตรงที่ว่ามันเป็นแก๊สที่ต้องอาศัยแหล่งกำเนิดและมีวัฒจักรของแก๊สที่ค่อนข้างชัดเจน ไม่ว่าจะมาจากสิ่งมีชีวิต การย่อยสลาย หรือจากสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กใหญ่ ดังนั้นภาพของแก๊สมีเทนจึงเป็นสิ่งที่อยู่คู่มากับคำว่าชีวิตโดยตลอด

ภาพถ่ายดาวอังคารจากยาน Mariner 7 ที่มา – NASA/JPL

การค้นพบมีเทนครั้งแรกเกิดขึ้นจากการส่องกล้องโทรทรรศน์จากโลกในปี 2003 แล้วจากการศึกษา Sprectrum ของธาตุ เราพบว่าดาวอังคารกำลังปล่อยมีเทนออกมาอยู่ ซึ่งในครั้งนี้มันคือมีเทนจริง ๆ ไม่ได้เป็นการคาดการณ์ผิดเหมือนในปี 1969

10 ปีหลังจากนั้น Curiousity ก็ได้ค้นพบมีเทนบนดาวอังคารจริง ๆ จากการที่มันได้ไปอยู่บนดาวอังคารด้วยตัวเอง และหลังจากนั้นอีกในปี 2016 องค์กรอวกาศยุโรป ESA ได้ทำการส่งยาน Trace Gas Orbitor ไปทำการศึกษาธาตุหลายชนิดบนชั้นบรรยากาศของดาว หนึ่งในนั้นก็คือมีเทน ยาน TGO ได้ศึกษาถึงพฤติกรรมที่จะนำไปสู่คำตอบเรื่องแหล่งกำเนิดของมีเทนบนดาวอังคาร

ยาน Trace Gas Orbiter มองลงมายังพื้นของดาวอังคาร มุมมองที่มันศึกษาดาวอังคารจากวงโคจร ที่มา – ESA

หลังจากการเก็บข้อมูลเป็นเวลากว่า 5 ปี ด้วยอุปกรณ์ Tunable Laser Spectrometer ที่ทำการศึกษาถึงความเข้มข้นของโมเลกุลมีเทน ณ ระดับพื้นผิวของดาวอังคารเราก็ได้พบกับ Pattern การเพิ่มและลดของมีเทนที่น่าสนใจ ว่าการปลดล่อยแก๊สมีเทนของดาวอังคารนี้ขึ้นอยู่กับฤดูกาลของมัน ซึ่งเราพบว่าในฤดูร้อนการปล่อยแก๊สมีเทนจะมีมากขึ้น และความเข้มข้นของมันในชั้นบรรยากาศอยู่ที่ 0.24 ppb (part per billion) ไปจนถึง 0.65 ppb

เนื่องจากแก๊สมีเทนนั้นสามารถถูกทำลายให้หายไปได้โดยง่าย โดยเฉพาะจากแสง UV หรือ ultraviolet เราจึงสรุปได้ว่ามีเทนบนดาวอังคารนี้ไม่ได้เกิดขึ้นและวนเวียนอยู่ในชั้นบรรยากาศมานานแล้ว แต่มันถูกสร้างขึ้นมาจากแหล่งกำเนิดต่างหาก ไม่ว่าจะเป็นจากแหล่งกำเนิดใต้ดิน หรือจากสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก ซึ่งปัจจุบันยังไม่มีใครสามารถอธิบายหรือมีหลักฐานที่ชัดเจนมาแสดง

การสำรวจดาวอังคารในอนาคต

สำหรับการค้นพบเหล่านี้จะนำไปสู่ภารกิจต่อไปของการสำรวจดาวอังคาร ณ

ตอนนี้ ยาน InSight กำลังเดินทางไปดาวอังคารเพื่อศึกษาโครงสร้างทางธรณีวิทยาของดาวอังคาร ส่วนยาน 2020 Mars Rover ก็กำลังอยู่ระหว่างสร้าง โดย 2020 นี้ จะเป็นยานคล้ายกับ Curiousity ซึ่งจะทำการศึกษาชีวิตบนดาวอังคารต่อไป

รวมถึง ESA หรือองค์กรอวกาศยุโรปก็ทีแผนที่จะส่งยาน ExoMars ซึ่งเป็นยานแบบ Rover ไปยังดาวอังคารเช่นกัน การค้นพบเหล่านี้อาจจะไม่ได้เป็นการค้นพบใหม่เลยซะทีเดียว แต่ก็ถือว่าเป็นการนำข้อมูลจากการค้นพบก่อน ๆ มาต่อยอย ปัจจุบัน NASA มียานหลายลำที่ทำงานอยู่บนดาวอังคาร จากทั้งภาคพื้นดินและบนวงโคจร

เวลาช่วงพบค่ำบนดาวอังคาร วิวของท้องฟ้าที่กำลังจะมืด ปรากฏภาพโลกเป็นดาวให้เห็น แบบเดียวกับที่เราเห็นดาวศุกร์จากโลก ที่มา – NASA/JPL

ความน่าทึ่งของการศึกษาดาวอังคารนั้นเปรียบได้กับการมองไปยังอดีตและอนาคตของเราไปพร้อมกัน ครั้งหนึ่งดาวอังคารอาจจะเคยเป็นดาวที่มีความอุดมสมบูรณ์และเป็นที่ที่เพื้อเฟื้อให้กับชีวิต แต่ปัจจุบันมันคือดาวร้างเหลือเพียงแค่เศษซากของชีวิตให้เราได้ทำการศึกษา แต่มองในอีกมุม ดาวอังคารอาจจะเป็นหนึ่งในบ้านหลังใหม่ของเราในอนาคต

ทั้่งนี้ไม่ได้แปลว่าเราจะไม่ดูแลโลกของเรา แต่การเดินทาง การสำรวจ เป็นสิ่งที่อยู่ใน DNA ของเรามาตั้งแต่เกิด และทำให้มนุษย์เริ่มต้นทำสิ่งต่าง ๆ อย่างกล้าหาญ ไม่ว่ามันจะเป็นการก้าวเดินออกจากถ้ำครั้งแรก หรือการเดินทางสำรวจอวกาศ ทั้งหมดนี้มันก็คือนิยามของมนุษย์ สิ่งมีชีวิตจากดาวเคราะห์ดวงที่ 3 แห่งระบบสุริยะจักรวาล

 

เรียบเรียงโดย – ทีมงาน SPACETH.CO

อ้างอิง 

Tunable Laser Spectrometer on NASA’s Curiosity Mars Rover – NASA/JPL

0 REPORT Background levels of methane in Mars’ atmosphere show strong seasonal variations – Science

Organic matter preserved in 3-billion-year-old mudstones at Gale crater, Mars – Science

Sample Analysis at Mars (SAM) Instrument Suite – NASA/JPL

ALH 84001, A Cumulate Orthopyroxenite Member of the Martian Meteorite Clan – Meteoritics

Curiosity set to weigh in on Mars methane puzzle – Nature 

 

Last modified: June 8, 2018

Pichsinee P., I love you forever.