น้ำหยดแรกบนโลก อาจไม่ได้มาจากอุกกาบาตพุ่งชน ตามทฤษฏีเดิมที่เคยเชื่อกัน

“การวิจัยใหม่ท้าทายความเชื่อเดิมว่าดาวเคราะห์น้อยช่วยเติม ‘น้ำ’ บนโลก

แต่แท้จริงแล้วโลกของเราอาจสามารถสร้างได้ด้วยตัวเอง”

หลายทศวรรษที่ผ่านมามีคำถามหนึ่งที่ติดอยู่ในใจนักวิทยาศาสตร์ผู้ที่ศึกษาโลกมาตลอด นั่นคือ น้ำบนดาวเคราะห์ของเรามาจากไหน? หลายคนเชื่อว่าโลกในยุคเริ่มแรกนั้นไม่ได้ไฮโดรเจนและออกซิเจนเพียงพอที่จะ ‘สร้างน้ำ’ ดังนั้นจึงเป็นไปได้ว่าจักรวาลมอบให้เราผ่านดาวเคราะห์น้อย

“เราต่างสันนิษฐานว่าที่โลกปัจจุบันมีน้ำเพราะโชคดีมาก ที่โลกถูกดาวเคราะห์น้อยพุ่งชน” ทอม บาร์เร็ตต์ (Tom Barrett) นักศึกษาปริญญาเอกจากภาควิชาธรณีวิทยา มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด ผู้เขียนหลักของการศึกษากล่าว

“แต่สิ่งที่เราได้แสดงให้เห็นในการศึกษานี้ก็คือ จริง ๆ แล้ว วัสดุที่ก่อตัวเป็นโลกในตอนแรกนั้นมีไฮโดรเจนและออกซิเจนอยู่มาก” เขาเสริม “การค้นพบไฮโดรเจนในอุกกาบาตนี้หมายความว่าโลกอาจได้รับความชื้นหรือเปียกชื้นตั้งแต่การก่อตัวครั้งแรก”

ดั้งเดิมหรือปนเปื้อนกันแน่?

ดาวเคราะห์น้อยที่นักวิทยาศาสตร์เชื่อกันว่าเป็นผู้นำน้ำมาให้กับโลกนั้นมีชื่อว่า เอ็นสตาไทต์คอนไดรต์ (enstatite chondrite) มันเป็นหินอุกกาบาตแบบดั้งเดิมที่ไม่น่าจะไม่เคยผ่านกระบวนการใด ๆ มาก่อน ซึ่งก่อตัวขึ้นในระบบสุริยะชั้น และสามารถบ่งบอกองค์ประกอบส่วนใหญ่ของสสารที่ก่อตัวเป็นโลกเมื่อประมาณ 4,500 ล้านปีก่อน

นักวิทยาศาสตร์มองว่าอุกกาบาตประเภทนี้ถือเป็นตัวอย่างที่ดีในการศึกษาเรื่องต้นกำเนิดของน้ำ โดยงานวิจัยหลายชิ้นก่อนหน้าระบุว่าก้อนหินจากอวกาศเหล่านี้มีไฮโดรเจนเพียงพอที่จะอธิบายการก่อตัวของมหาสมุทรได้ เนื่องจากมันอุดมไปด้วยไฮโดรเจน

อย่างไรก็ตามนักวิจัยสามรารถระบุตำแหน่งของไฮโดรเจนเหล่านี้ได้เพียงร้อยละ 20 เท่านั้น และไม่ชัดเจนว่าไฮโดรเจนส่วนที่เหลืออยู่นั้นเป็นของอุกกาบาตแท้ ๆ หรือไม่ หรือตัวอย่างดังกล่าวนั้นเกิดจากการปนเปื้อนบนโลกกันแน่ ดังนั้น บาร์เร็ตต์และเพื่อนร่วมงานของเค้าจึงตั้งใจที่จะไขปริศนาดังกล่าว

“การจะทำแบบนั้นได้ คุณต้องมีเครื่องเร่งอนุภาค” บาร์เร็ตต์ บอก “มันเหมือนกับสิ่งอำนวยความสะดวกขนาดใหญ่ที่มีราคาแพงมาก ซึ่งเราโชคดีมากที่ได้ใช้ในการศึกษานี้ แต่มันก็ไม่ใช่การทดลองแบบที่คุณสามารถทำได้ในโรงรถ”

สาเหตุที่การศึกษาก่อนหน้าไม่สามารถระบุที่มาของไฮโดรเจนในอุกกาบาตได้ก็เพราะว่าธาตุเคมีชนิดนี้วัดได้ยาก โดยเฉพาะในความเข้มข้นต่ำเช่นนี้ ดังนั้นพวกเขาจึงต้องการวิธีการวัดแบบใหม่ที่เรียกว่า ‘X-ray Absorption Near Edge Structure หรือ XANES’ ในการตรวจสอบ เอ็นสตาไทต์คอนไดรต์ ที่พบในทวีปแอนตาร์กติกา

ก้อนอุกกาบาตดังกล่าวนั้นรู้จักกันในชื่อ LAR 12252 งานวิจัยปี 2020 ระบุว่ามีไฮโดรเจนอยู่ แต่เมื่อทีมวิจัยใหม่เจาะลึกลงไปพวกเขาก็พบเข้ากับไฮโดรเจนซัลไฟด์ในเมทริกซ์ขนาดเล็กที่อยู่รอบ ๆ คอนดรูล (เม็ดกลมเล็ก ๆ ของแร่ธาตุที่แข็งตัวจากหยดละลาย) โดยไม่คาดคิด

“โดยเฉลี่ยแล้วมีไฮโดรเจนซัลไฟด์มากกว่าที่พบในวัตถุทรงกลมเกือบ 10 เท่า” รายงานระบุ “เราตื่นเต้นกันมาเมื่อผลการวิเคราะห์บอกเราว่าตัวอย่างมีไฮโดรเจนซัลไฟด์ แต่ไม่ใช่ในแบบที่เราคาดไว้” บาร์เร็ตต์ เสริม

“เนื่องจากความเป็นไปได้ที่ไฮโดรเจนซัลไฟด์นี้จะมาจากการปนเปื้อนบนบก(หรือโลก)นั้นต่ำมาก การวิจัยนี้จึงเป็นหลักฐานสำคัญที่สนับสนุนทฤษฎีที่ว่าน้ำบนโลกมีต้นกำเนิดจากโลกเอง ซึ่งผลจากธรรมชาติของสิ่งที่โลกสร้างขึ้น” เขาเสริม

ยังไง?

ทีมวิจัยอธิบายเพิ่มเติมถึงวิธีที่ไฮโดรเจนไปปรากฏอยู่ที่นั่นได้อย่างไร บาร์เร็ตต์ระบุว่าในระบบสุริยะยุคแรกนั้น สารประกอบเหล็กซัลไฟด์ที่มีอยู่อุกกาบาตนี้อาจทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อสร้างสารประกอบไฮโดรเจนและซัลเฟอร์ ซึ่งทำหน้าที่เป็นเหมือนโรงงานผลิตไฮโดรเจน

กล่าวอีกอย่าง ก๊าซไฮโดรเจนบนโลกอาจทำปฏิกิริยากับแร่ไพโรไทต์ ซึ่งเป็นแร่เหล็กซัลไฟด์ในอุกกาบาต พวกมันทำปฏิกิริยากันแล้วถูกสูบเข้าไปในหินซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นการป้องกันไม่ให้ไฮโดรเจนหายไปไหน และกักเก็บเอาไว้จนกว่าจะมีสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการก่อตัวเป็นน้ำ

มันจึงเป็นเหตุผลที่ว่า ทำไมนักวิทยาศาสตร์พบไฮโดรเจนซัลไฟด์อยู่ในภายในหินเหล่านี้ หรือกล่าวให้ง่ายที่สุด อุกกาบาตเหล่านี้ไม่ได้นำ ‘น้ำ’ มาโดยตรง แต่พวกมันช่วยเพิ่มเติมวัตถุดิบในการสร้างน้ำ แล้วโลกก็นำสิ่งเหล่านี้มาสร้างน้ำด้วยตัวเอง

“ปัจจุบัน เราคิดว่าวัสดุที่สร้างโลกของเราซึ่งสามารถศึกษาโดยใช้อุกกาบาตหายากเหล่านี้ มีไฮโดรเจนมากกว่าที่ราคิดไว้ก่อนหน้านี้มาก” เจมส์ ไบรสัน (James Bryson) ผู้ช่วยศาสตราจารย์จากภาควิชาธรณีวิทยา มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด ซึ่งเป็นผู้เขียนร่วมในการศึกษานี้ กล่าว

“การค้นพบนี้สนับสนุนแนวคิดที่ว่าการก่อตัวของน้ำบนโลกเป็นกระบวนการทางธรรมชาติ ไม่ใช่ความบังเอิญที่ดาวเคราะห์น้อยที่มีน้ำพุ่งชนโลกของเราหลังจากที่มันก่อตัวขึ้น” เขาเสริม

ยังไงก็ตามนักวิทยาศาสตร์จำนวนกล่าวว่ายังต้องมีการยืนยันเพิ่มเติม แต่ก็มีความเป็นไปได้มากขึ้นที่โลกอาจสร้างน้ำได้ด้วยตัวเอง การวิเคราะห์ใหม่ที่ละเอียดถี่ถ้วนจะยืนยันเรื่องดังกล่าว ซึ่งจะส่งผลต่อมุมมองของโลกปัจจุบันทั้งหมด

“คำถามพื้นฐานสำหรับนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์คือ โลกมีหน้าตาเป็นเช่นทุกวันนี้ได้อย่างไร” ไบรสัน กล่าว

ที่มา

https://www.sciencedirect.com

https://www.sciencealert.com

https://www.washingtonpost.com

https://edition.cnn.com