เราเชื่อว่าโลกเพิ่งมีน้ำในสถานะของเหลวบนพื้นผิวมาได้เพียง 4 พันล้านปีเท่านั้น ไม่ได้มีอยู่ตั้งแต่วันที่โลกก่อตัวขึ้นเมื่อ 4.6 พันล้านปีก่อน ทฤษฎีที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดระบุว่า ในช่วงปลายยุค Hadean ถึงต้นยุค Archean ได้เกิดเหตุการณ์ Late Heavy Bombardment ที่วัตถุในอวกาศพุ่งเข้ามาชนโลกอย่างต่อเนื่องเป็นระยะเวลายาวนานหลายร้อยล้านปี วัตถุเหล่านี้คือดาวเคราะห์ก่อกำเนิด (Protoplanets) และดาวหางที่หลงเหลือจากการก่อกำเนิดระบบสุริยะ วัตถุเหล่านี้มีวงโคจรตัดกับวงโคจรของโลก และด้วยจำนวนของวัตถุที่ลอยอยู่ในระบบสุริยะในช่วงเวลานั้น มีจำนวนที่มากกว่าปัจจุบันอย่างมากมายมหาศาล และเมื่อวัตถุเหล่านี้หลงเข้ามาใกล้กับโลกมันก็ย่อมพุ่งชนเข้ากับโลกอย่างหนักและต่อเนื่องเป็นเวลายาวนานหลายร้อยล้านปี ด้วยระยะเวลาของเหตุการณ์นี้และจากหลักฐานการปรากฏของน้ำบนพื้นผิวในช่วงเวลานั้น นักวิทยาศาสตร์จึงสันนิษฐานว่าก้อนหินอวกาศเหล่านี้เองที่เป็นผู้นำพาน้ำมาสู่พื้นผิวโลก
อย่างไรก็ตาม การศึกษาล่าสุดโดย NASA กลับชี้ให้เห็นว่าทฤษฎีนี้อาจไม่ถูกต้อง เมื่อหลักฐานจากดวงจันทร์บ่งชี้ว่า อุกกาบาตในยุคนั้นไม่ได้มีน้ำเป็นส่วนประกอบมากมายอย่างที่เคยคาดการณ์ไว้ แต่กลับเป็นเพียงก้อนหินอวกาศที่แห้งผาก และน้ำบนโลกอาจจะไม่ได้มาจากการพุ่งชนในยุคนั้น เทรนวิจัยนี้เกิดขึ้นหลังจาก NASA เริ่มงัดตัวอย่างหินดวงจันทร์ที่ดองไว้จากโครงการ Apollo เมื่อ 50 ปีที่แล้วมาศึกษา ในช่วงปี 2022
เมื่อหินจากดวงจันทร์กลายเป็นหลักฐานใหม่
ผลการศึกษาล่าสุด Constraints on the impactor flux to the Earth–Moon system from oxygen isotopes of the lunar regolith จากงานวิจัยที่ได้รับการสนับสนุนโดย NASA ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิชาการ PNAS โดยคณะทีมนักวิจัยซึ่งนำโดย Tony Gargano ได้นำตัวอย่างหินจากดวงจันทร์ (Regolith) ที่เก็บมาจากพื้นผิวดวงจันทร์จากเมื่อสมัยโครงการ Apollo มาทำการทดลองเพื่อพิสูจน์ว่าเมื่อ 4 พันล้านปีที่แล้ว เหตุการณ์ Late Heavy Bombardment เป็นปัจจัยหลักที่นำพาน้ำมายังพื้นผิวของโลกจริงหรือไม่
สาเหตุที่ทีมวิจัยเลือกใช้ตัวอย่างดินดวงจันทร์ในการวิเคราะห์ก็เพราะว่า ดวงจันทร์นั้นไม่มีชั้นบรรยากาศหรือกระบวนการธรณีแปรสัณฐานเหมือนกับบนโลก ทำให้หลักฐานทางธรณีวิทยาเมื่อ 4 พันล้านปีก่อนยังอยู่บนพื้นผิวของดวงจันทร์ได้โดยที่ไม่ได้รับความเสียหายมากนัก นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์ยังเชื่อว่าหาก Late Heavy Bombardment ถล่มโลกเมื่อ 4 พันล้านปีก่อน ดวงจันทร์ที่เป็นบริวารของโลกก็ต้องถูกอุกกาบาตถล่มด้วยเหมือนกัน ซึ่งร่องรอยการพุ่งชนเมื่อ 4 พันล้านปีก่อนยังคงปรากฏให้เห็นจนถึงปัจจุบัน เช่น Mare Imbrium ที่ราบขนาดใหญ่ที่สามารถเห็นได้จากบนโลก นักวิทยาศาสตร์คาดว่าร่องรอยนี้เกิดจากการพุ่งชนของอุกกาบาตที่มีขนาดใหญ่พุ่งชนจนพื้นผิวดวงจันทร์หลอมละลายกลายเป็นทะเลลาวา และเย็นตัวลงเป็นที่ราบกว้างใหญ่
ดังนั้นหากสมมุติฐานของเราถูกต้อง ดินของดวงจันทร์ย่อมต้องมีเศษฝุ่นที่เกิดจากการพุ่งชนของอุกกาบาตเมื่อ 4 พันล้านปีก่อนอยู่และเศษฝุ่นพวกนั้นก็ควรติดมากับตัวอย่างดินที่เก็บมาจากโครงการ Apollo เมื่อ 50 กว่าปีที่แล้วด้วย
ทีมวิจัยของ Tony Gargano ได้เลือกใช้วิธีในการวิเคราะห์หาปริมาณน้ำภายในอุกกาบาตซึ่งแฝงอยู่ภายในหินดวงจันทร์ด้วยวิธี Triple Oxygen Isotopes โดยวิธีการนี้เป็นการตรวจวัดสัดส่วนไอโซโทปของออกซิเจนภายในตัวอย่าง โดยวิธีการนี้มีความแม่นยำสูงมากในการระบุช่วงเวลาและต้นกำเนิดของเหตุการณ์ เพราะวิธีการนี้พวกเขาจะไม่ได้มองหาน้ำหรือไอโซโทปของออกซิเจนที่อยู่ภายในโมเลกุลของน้ำบนดินดวงจันทร์โดยตรง แต่อาศัยการดูไอโซโทปของออกซิเจนที่อยู่ในโมเลกุลของสารต่าง ๆ ที่น่าจะมาจากดาวเคราะห์น้อยประเภทคาร์บอน โดยนักวิทยาศาสตร์มีทฤษฎีตั้งไว้ว่า ดาวเคราะห์น้อยประเภทคาร์บอนนี้ เป็นดาวเคราะห์น้อยที่นำพาน้ำมายังโลกเมื่อ 4 พันล้านปีก่อน ดังนั้นหากเราสามารถหาสัดส่วนของฝุ่นอุกกาบาตประเภทคาร์บอนภายในพื้นผิวของดวงจันทร์ได้เราจะสามารถคำนวณย้อนกลับว่าอุกกาบาตที่เคยพุ่งชนดวงจันทร์ในช่วง 4 พันล้านปีก่อนเป็นดาวเคราะห์น้อยประเภทคาร์บอนปริมาณเท่าไหร่ จะนำพาน้ำมายังดวงจันทร์ปริมาณเท่าไร แล้วถ้าเป็นโลกมันจะมีปริมาณน้ำเท่าไร
ซึ่งจากการวิเคราะห์ข้อมูลด้วยเทคนิคใหม่นี้ ทำให้พวกเขาได้พบว่า ฝุ่นอุกกาบาตจากดาวเคราะห์น้อยประเภทคาร์บอนนั้นมีน้อยกว่า 1% ของมวลดินดวงจันทร์ทั้งหมด นั้นหมายความว่ามีอุกกาบาตที่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเป็นดาวเคราะห์น้อยที่มีปริมาณน้ำสูง พุ่งชนดวงจันทร์ในจำนวนที่น้อยมาก ๆ ทีมวิจัยได้นำอัตราส่วนนี้ไปคำนวณต่อเพื่อประมาณการณ์ว่าหากปริมาณที่ได้จากดวงจันทร์คูณกับขนาดและโอกาสที่โลกจะถูกชนจากอุกกาบาตมากกว่าดวงจันทร์ 20 เท่าแล้วปริมาณน้ำที่โลกจะได้รับจากอุกกาบาตเป็นปริมาณเท่าไหร่
และคำตอบที่ได้นั้นคือน้อยมากคือน้อยกว่า 9% ของปริมาณน้ำบนพื้นผิวทั้งหมดบนโลก ซึ่งหมายความว่าทฤษฎีที่เราบอกว่าอุกกาบาตเป็นสิ่งนำพาน้ำมายังพื้นผิวของโลกเมื่อ 4 พันล้านปีก่อนอาจจะเป็นสมมุติฐานที่ผิด
แล้วถ้าน้ำไม่ได้มาจากอุกกาบาตแล้วมันมาจากไหน
หลักฐานที่น่าสนใจชิ้นหนึ่งมาจากสิ่งที่เรียกว่า “Big Bertha” ซึ่งเป็นหินดวงจันทร์ที่เก็บมาจากภารกิจ Apollo 14 แต่จากการวิเคราะห์พบว่าแท้จริงแล้วมันคือ “หินจากบนโลก” ที่ถูกแรงจากการชนโดยอุกกาบาตพุ่งชนและดีดหินก้อนนี้กระเด็นไปตกบนดวงจันทร์เมื่อประมาณ 4 พันล้านปีก่อน ซึ่งหินก้อนนี้เป็นหินบะซอลต์ที่แสดงให้เห็นว่าสภาพแวดล้อมของโลกเมื่อ 4 พันล้านปีก่อนมีออกซิเจนและสภาวะที่เอื้อต่อการมีน้ำในสถานะของเหลวอยู่แล้ว ซึ่งอาจหมายความว่าโลกของเราอาจจะมีน้ำอยู่ก่อนหน้าที่หินก้อนนี้จะถือกำเนิดเมื่อ 4 พันล้านปีก่อนแล้วก็ได้
ก้อนหิน Big Bertha ก้อนหินโคตรใหญ่กลางภาพด้านบน ถูกหยิบกลับมายังโลกโดย Alan Shepard นักบินอวกาศคนแรกของสหรัฐและผู้บัญชาการในภารกิจ Apollo 14 โดยเมื่อกลับมายังโลกมันถูกวิเคราะห์และพบว่ามันคือก้อนหินจากบนโลกแต่กระเด็นออกไปจากโลกและวางแปะอยู่บนดวงจันทร์ตั้งแต่ 4 พันล้านปีก่อนมันเลยกลายเป็นวัตถุที่ใช้เวลาเดินทางออกจากโลกก่อนที่จะวนกลับมายังโลกยาวนานที่สุดในประวัติศาสตร์มนุษยชาติ และถูกแบกกลับโลกโดยนักบินอวกาศคนแรกของสหรัฐ
นอกจากนี้ ยังมีการค้นพบ เซอร์คอน (Zircon) ในออสเตรเลีย ซึ่งเป็นแร่ที่เก่าแก่ที่สุดบนโลก บ่งชี้ว่าโลกอาจมีผืนน้ำบนพื้นผิวมาตั้งแต่ 4.4 พันล้านปีก่อน หรือเพียงไม่นานหลังจากโลกก่อตัว ข้อมูลจากทั้ง Big Bertha และเซอร์คอน เมื่อนำมาประกอบกับหลักฐานใหม่เรื่องอุกกาบาต ล้วนตอกย้ำว่าสมมติฐานเดิมของเราอาจจะผิดพลาดไปก็ได้
แล้วถ้าหากน้ำไม่ได้มาจากนอกโลก แล้วน้ำมาจากไหน นี่คือหนึ่งในคำถามที่ดีมากเนื่องจากตามทฤษฎีของเราในตอนนี้ น้ำไม่น่าจะอยู่ในพื้นผิวที่ร้อนจัดในช่วงที่โลกกำลังก่อกำเนิดหรือภายหลังจากการถูกชนโดย Theia Protoplanet ที่พุ่งชนและก่อให้เกิดดวงจันทร์ของโลกได้แน่นอน หินดวงจันทร์ที่เก็บจากยุค Apollo ไขปริศนาการกำเนิดดวงจันทร์อย่างไร รู้จักทฤษฎี Giant-impact แต่ก็มีอีกสมมุติฐานหนึ่งที่กล่าวว่าบางทีน้ำอาจจะถูกผสมอยู่ภายในเนื้อหินร้อนเหลวเหล่านั้นแล้วเมื่อโลกเย็นตัวลงอาจจะค่อย ๆ ซึมออกมา หรืออีกสมมุติฐานที่กล่าวว่าเป็นกลุ่มเมฆหนาปกคลุมเป็นชั้นบรรยากาศของโลกในอดีต ซึ่งล้วนแล้วมีความหมายว่าโลกของเราอาจจะสะสมน้ำมาตั้งแต่วันที่เริ่มต้นก่อกำเนิดเป็นโลกแล้วมันเพียงแค่รอเวลาที่มันจะได้รวมตัวกลายเป็นน้ำในรูปของเหลวรวมตัวบนพื้นผิวของโลก ไม่ได้เกิดขึ้นหรือถูกนำมาจากอุกกาบาตแบบที่เราเคยตั้งสมมุติฐานไว้
แม้ในบทความนี้จะกล่าวว่าน้ำบนโลกไม่ได้มาจากอุกกาบาตและทฤษฎีที่กล่าวว่าอุกกาบาตเป็นสิ่งที่นำพาน้ำมายังโลกอาจจะผิด แต่อุกกาบาตก็ยังคงเป็นตัวแปรสำคัญในฐานะ “ผู้นำพาชีวิตมายังโลก” เพราะโลกในยุคแรกนั้นร้อนระอุเกินกว่าที่สารอินทรีย์จะคงสภาพอยู่ได้ แต่หากโลกมีน้ำรออยู่ก่อนแล้ว เมื่ออุกกาบาตตกลงมาในยุค Late Heavy Bombardment พวกมันจึงเปรียบเสมือนเมล็ดพันธุ์ที่ตกลงบนดินที่ชุ่มฉ่ำ สารอินทรีย์จากอวกาศจึงสามารถตั้งต้นและวิวัฒนาการกลายเป็นชีวิตแรกของโลกได้ในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม
สุดท้ายการศึกษาประวัติศาสตร์แหล่งที่มาของน้ำบนโลกจากหินบนดวงจันทร์ คืออีกหนึ่งคำอธิบายว่าทำไมเราควรกลับไปยังดวงจันทร์ เพราะดวงจันทร์มันเหมือนกับห้องสมุดเก่าแก่ที่เก็บบันทึกเรื่องราวของโลกในยุคต้นกำเนิดเมื่อ 4.6 พันล้านปีก่อนโดยที่ไม่สูญสลาย เรื่องราวต่าง ๆ ทั้งการถูกถล่มโดยอุกกาบาต ก้อนหินที่เก่าแก่ที่สุดบนโลก หรือน้ำบนพื้นผิวของดวงจันทร์ ทั้งหมดนั้นคือสิ่งที่สามารถนำกลับมาตีความและนำมาต่อยอดองค์ความรู้ของมนุษยชาติได้อีกมากมาย
ตัวอย่างที่ถูกเก็บมาตั้งแต่ยุคสมัยของโครงการ Apollo นั้นเป็นเพียงเศษเสี้ยวเล็ก ๆ ของดินบนดวงจันทร์เท่านั้น เพื่อให้เรามีตัวอย่างที่มากขึ้น เข้าใจกระบวนการที่เกิดขึ้นในอดีตให้มากยิ่งขึ้น และเข้าใจสิ่งที่เราค้นพบต่าง ๆ มากมายให้มากยิ่งขึ้น การกลับไปดวงจันทร์ของโครงการ Artemis มันจึงไม่ใช่แค่การแสดงแสนยานุภาพของสหรัฐอเมริกาหรือพรรคพวกใน Artemis Accords แต่มันคือก้าวสำคัญที่จะทำให้มนุษยชาติเข้าใจเรื่องราวอีกมากมายที่จะความรู้เหล่านั้นจะย้อนกลับมาทำให้เราเข้าใจรากเหง้าของพวกเราเอง
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co
