นักวิทยาศาสตร์เพิ่งเปิดเผยผลการศึกษาใหม่จากตัวอย่างที่เก็บมาจากดาวเคราะห์น้อย Bennu โดยภารกิจ OSIRIS-REx ของ NASA ผลการวิเคราะห์พบว่าตัวอย่างดังกล่าวมีปริมาณคาร์บอน ไนโตรเจน และแอมโมเนียสูงกว่าตัวอย่างจากดาวเคราะห์น้อย Ryugu และอุกกาบาตส่วนใหญ่ โดยได้มีการตรวจพบสารอินทรีย์ที่ประกอบด้วยไนโตรเจนกว่า 10,000 ชนิด – รวมถึง ฟอร์มาลดีไฮด์, คาร์บอกซิลิก แอซิด, พอลีไซคลิก อะโรมาติก ไฮโดรคาร์บอน (PAHs), และ N-heterocycles ซึ่งเป็นรากฐานของกระบวนการทางชีวเคมี
นักวิจัยยังพบกรดอะมิโน 14 ชนิดที่สิ่งมีชีวิตบนโลกใช้สร้างโปรตีน รวมถึงนิวคลีโอเบสทั้ง 5 ชนิดที่เป็นองค์ประกอบของ DNA และ RNA งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Nature และ Nature Astronomy ชื่อว่า Abundant ammonia and nitrogen-rich soluble organic matter in samples from asteroid (101955) Bennu
การค้นพบครั้งนี้แสดงให้เห็นว่า Bennu อุดมไปด้วยโมเลกุลที่อาจมีบทบาทสำคัญต่อการกำเนิดชีวิต โดยหลักฐานไอโซโทปไนโตรเจน-15 บ่งชี้ว่าโมเลกุลเหล่านี้ก่อตัวขึ้นในกลุ่มเมฆโมเลกุลเย็นหรือแถบขอบนอกของจานกำเนิดดาวเคราะห์ (Protoplanetary Disk) ซึ่งช่วยเสริมแนวคิดที่ว่าองค์ประกอบสำคัญของชีวิตอาจมีต้นกำเนิดจากส่วนที่ไกลของระบบสุริยะ นอกจากนี้ โมเลกุลอินทรีย์ที่พบยังมีโครงสร้างที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีที่สามารถนำไปสู่การก่อตัวของโมเลกุลที่ซับซ้อนขึ้นได้ เช่น กรดอะมิโน อัลดีไฮด์ และเฮเทอโรไซคลิกคาร์บอน
OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, and Security–Regolith Explorer) เป็นภารกิจของ NASA ที่มีเป้าหมายเพื่อนำตัวอย่างจากดาวเคราะห์น้อยกลับมายังโลก โครงการนี้เริ่มต้นขึ้นในปี 2016 โดยมียานอวกาศออกเดินทางไปยัง Bennu ซึ่งเป็นดาวเคราะห์น้อยชนิดคาร์บอนที่คาดว่าอาจมีสารอินทรีย์ที่สำคัญต่อชีวิต
OSIRIS-REx ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศ ในปี 2016 และได้เดินทางถึง Bennu และเริ่มทำแผนที่พื้นผิวในปี 2018 ก่อนที่จะลงจอดและเก็บตัวอย่างในปี 2020 และยานส่งตัวอย่างกลับมายังโลก โดยแคปซูลลงจอดที่รัฐยูทาห์ สหรัฐอเมริกา ในปี 2023 OSIRIS-REx เป็นภารกิจแรกของ NASA ที่สามารถนำตัวอย่างจากดาวเคราะห์น้อยกลับมาได้อย่างปลอดภัย ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาวัสดุในสภาพที่ใกล้เคียงกับต้นกำเนิดมากที่สุด
ในปี 2020 นั้นเองก็ได้มีข่าวว่า OSIRIS-REx ค้นพบสารอินทรีย์บนพื้นผิวดาวเคราะห์น้อย Bennu OSIRIS-REx ได้ใช้เครื่องมือที่ติดอยู่บนยานวิเคราะห์ตัวอย่างในเบื้องต้น ข้อมูลที่ได้รับ ณ ตอนนั้นเผยว่า Bennu มี สารประกอบคาร์บอนและน้ำ ซึ่งเป็นสัญญาณแรกของการมีสารอินทรีย์และแสดงให้เห็นว่า Bennu อาจเคยมีน้ำของเหลวในอดีต แต่สำหรับสารประกอบคาร์บอนนั้นยังไม่สามารถระบุองค์ประกอบทางเคมีที่ละเอียดได้
หลังจากการนำเอาตัวอย่างกลับมาเพียงแค่ 2 สัปดาห์ได้มีข่าว ตรวจสอบตัวอย่างหิน Bennu รอบแรกพบคาร์บอนและน้ำ ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของการศึกษาองค์ประกอบของ Bennu โดยละเอียด
การค้นพบสารประกอบชีวโมเลกุลจำนวนมาก
การค้นพบว่า Bennu มีกรดอะมิโน นิวคลีโอเบส ฟอร์มาลดีไฮด์ และสารประกอบไนโตรเจนอื่น ๆ ในปริมาณสูง มากกว่า 14 ชนิด ชี้ให้เห็นว่ามันอาจเคยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เต็มไปด้วยน้ำ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญต่อกระบวนการเคมีที่นำไปสู่การกำเนิดชีวิต น้ำทำหน้าที่เป็นตัวทำละลายสำหรับปฏิกิริยาทางเคมีที่สามารถเปลี่ยนสารอินทรีย์พื้นฐานให้กลายเป็นโมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้นได้ เช่น การเกิดปฏิกิริยาระหว่างแอมโมเนียกับฟอร์มาลดีไฮด์ที่สามารถสร้างกรดอะมิโน หรือปฏิกิริยาที่นำไปสู่การก่อตัวของโพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (PAHs) ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของสารชีวโมเลกุล นี่เป็นหลักฐานที่ชัดเจนว่ากระบวนการเคมีบน Bennu อาจเกี่ยวข้องกับต้นกำเนิดของชีวิต
อีกหนึ่งการค้นพบที่สำคัญก็คือพบเบสไนโตรเจนทั้ง 5 ชนิดของ DNA และ RNA หมายความว่า Bennu มีองค์ประกอบพื้นฐานของพันธุกรรม
นอกจากนี้ ตัวอย่างจาก Bennu ยังมีสารประกอบคาร์บอนที่มีโครงสร้างซับซ้อน เช่น เฮเทอโรไซคลิกคาร์บอน ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของโมเลกุลชีวภาพ องค์ประกอบเหล่านี้เป็นหลักฐานสำคัญที่บ่งชี้ว่า Bennu หรือวัตถุต้นกำเนิดของมันเคยผ่านกระบวนการเคมีที่คล้ายกับกระบวนการก่อนกำเนิดชีวิตบนโลก
ตัวอย่างจาก Bennu มีปริมาณคาร์บอนและไนโตรเจนสูง โดยเฉพาะไนโตรเจนที่อยู่ในรูปของแอมโมเนียและโมเลกุลที่ละลายน้ำได้ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์วิเคราะห์จากอัตราส่วนไอโซโทปของไนโตรเจน-15 ว่าแหล่งกำเนิดของสารเหล่านี้อาจมาจากกลุ่มเมฆโมเลกุลเย็นหรือดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์ชั้นนอก (Outer Protoplanetary Disk)
การค้นพบนี้ยังเปิดเผยโอกาสของปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่เย็นจัดซึ่งเต็มไปด้วยน้ำแข็งแอมโมเนีย นักวิทยาศาสตร์พบว่าโมเลกุลไนโตรเจนที่ซับซ้อนกว่า 10,000 ชนิด รวมถึงโพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons – PAHs) และสารประกอบเฮเทอโรไซคลิกที่มีไนโตรเจน ซึ่งทั้งหมดนี้สามารถเป็นวัตถุดิบเบื้องต้นในการสร้างโมเลกุลชีวภาพที่ซับซ้อนมากขึ้น
นักวิจัยยังพบว่าอะมิโนแอซิดที่อยู่ในตัวอย่างจาก Bennu มีสัดส่วนของไอโซเมอร์ (เป็นโมเลกุลที่มีสูตรเคมีเหมือนกันแต่มีโครงสร้างทางเคมีต่างกัน) ซ้ายและขวา (Chiral Isomers) เท่ากัน หรืออยู่ในภาวะ Racemic ซึ่งหมายความว่าก่อนที่ชีวิตจะเกิดขึ้น อะมิโนแอซิดอาจมีการกระจายตัวในลักษณะนี้ โดยไม่เอนเอียงไปทางไอโซเมอร์ซ้ายที่พบในสิ่งมีชีวิตบนโลก เหตุผลว่าทำไมสิ่งมีชีวิตถึงเลือกใช้ไอโซเมอร์ซ้ายยังคงเป็นปริศนา
วิเคราะห์ Bennu และ Ryugu
ภารกิจอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการนำตัวอย่างจากดาวเคราะห์น้อยกลับมายังโลก เช่น Hayabusa2 ของ JAXA ที่เก็บตัวอย่างจาก Ryugu ก็ได้ให้ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับองค์ประกอบของดาวเคราะห์น้อยคาร์บอน อย่างไรก็ตาม ตัวอย่างจาก Bennu มีองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกัน โดยเฉพาะปริมาณไนโตรเจนและแอมโมเนียที่สูงกว่า ซึ่งอาจหมายความว่า Bennu มีแหล่งกำเนิดที่ต่างจาก Ryugu หรือผ่านกระบวนการวิวัฒนาการที่ไม่เหมือนกัน
Bennu เป็นดาวเคราะห์น้อยประเภท B-type ที่อุดมไปด้วยคาร์บอนเชื่อว่าถือกำเนิดจากบริเวณ ชั้นนอกของ Protoplanetary Disk ที่มีน้ำแข็งแอมโมเนียและสารประกอบไนโตรเจนมากมีหลักฐานว่า เคยมีน้ำของเหลว ที่ช่วยกระตุ้นปฏิกิริยาเคมีจนเกิดโมเลกุลชีวภาพพื้นฐาน
การเปรียบเทียบข้อมูลระหว่างตัวอย่างจาก Bennu และ Ryugu ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างแบบจำลองที่ดีขึ้นเกี่ยวกับกระบวนการที่เกิดขึ้นในระบบสุริยะยุคแรก และระบุวัตถุที่อาจเป็นแหล่งกำเนิดของสารตั้งต้นที่เอื้อต่อการกำเนิดชีวิต
การแบ่งปันตัวอย่าง Bennu ระหว่างสหรัฐฯ และญี่ปุ่นยังเป็นก้าวสำคัญของความร่วมมือทางวิทยาศาสตร์ที่ช่วยให้การศึกษาสารอินทรีย์จากดาวเคราะห์น้อยมีความแม่นยำและรอบด้านมากขึ้น ญี่ปุ่นมีประสบการณ์จากภารกิจ Hayabusa และ Hayabusa2 ที่เคยนำตัวอย่างจาก Itokawa และ Ryugu กลับมา ทำให้สามารถเปรียบเทียบองค์ประกอบของ Bennu กับดาวเคราะห์น้อยอื่น ๆ ได้ดีขึ้น การส่งตัวอย่างไปยังมหาวิทยาลัย Hokkaido และ Kyushu ช่วยให้ใช้เทคนิคการวิเคราะห์ที่หลากหลายและตรวจสอบความถูกต้องของผลลัพธ์ร่วมกับ NASA ความร่วมมือนี้ยังเป็นพื้นฐานสำหรับภารกิจสำรวจอวกาศในอนาคต เช่น โครงการ MMX ที่จะเป็นการเก็บตัวอย่างดวงจันทร์บริวารโฟบอส ของดาวอังคารกลับโลก
Hayabusa2 ภารกิจเก็บตัวอย่างดาวเคราะห์น้อย สรุปแบบเจาะลึกทุกรายละเอียด
ภารกิจ OSIRIS-REx ได้นำตัวอย่างจาก Bennu กลับมายังโลกและเปิดเผยข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีที่อาจเกี่ยวข้องกับการกำเนิดชีวิต การค้นพบนี้เป็นก้าวสำคัญในการทำความเข้าใจว่าโมเลกุลสำคัญเหล่านี้สามารถก่อตัวขึ้นในอวกาศและถูกส่งมายังโลกในยุคแรกของระบบสุริยะได้อย่างไร
แม้ว่าเราจะยังไม่มีหลักฐานที่แน่ชัดว่าชีวิตสามารถเกิดขึ้นบนดาวเคราะห์น้อยหรือวัตถุในอวกาศได้ แต่ข้อมูลจาก Bennu ช่วยเสริมแนวคิดว่าปัจจัยที่เอื้อต่อการกำเนิดชีวิตอาจแพร่หลายไปทั่วระบบสุริยะ คำถามสำคัญที่ยังต้องการคำตอบคือ เหตุใดชีวิตจึงถือกำเนิดขึ้นบนโลก แต่ยังไม่พบที่อื่น และการศึกษาเพิ่มเติมจากตัวอย่างของ Bennu อาจเป็นกุญแจสำคัญในการไขปริศนานี้
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co
