น้ำตกโลหิต อาจเป็นคำใบ้ให้กับการออกแบบยานสำรวจดาวเคราะห์ในอนาคต

NGThai
1 year ago

น้ำตกโลหิต สีแดงฉานคงเป็นภาพที่ใครหลายคนอาจคิดไม่ถึงว่าจะได้พบปรากฏการณ์นี้อยู่ในดินแดนที่เต็มไปด้วยน้ำแข็งและหิมะ

ในปี 1911 นักเดินทางชางอังกฤษได้ออกสำรวจทะเลรอบแอนตาร์กติกา และต้องประหลาดใจเมื่อสังเกตเห็น น้ำตกโลหิต ที่มีสีแดงคล้ายกับเลือดสิ่งมีชีวิต ไหลออกมาจากธารน้ำแข็งสีขาวโพลน

โดยชื่อน้ำตกโลหิต หรือ Blood Falls ตั้งชื่อตามลักษณะที่ปรากฏ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ใช้เวลามากกว่าหนึ่งศตวรรษ เพื่อไขปริศนาของสาเหตุการเกิดสีแดงเลือดบนดินแดนที่ปกคุลมด้วยน้ำแข็งแห่งนี้

ทีมนักวิทยาศาสตร์จากสหรัฐอเมริกาได้เก็บตัวอย่างน้ำแข็งจากบริเวณธารน้ำแข็งเทย์เลอร์ในปี 2006 จนถึงกลางเดือนพฤศจิกายน ปี 2018 และตรวจวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน จนทราบถึงสาเหตุที่อยู่เบื้องหลังของการเกิดสีแดง

แม้ว่าจะมีการศึกษามากมายเกี่ยวกับสารเคมีและจุลินทรีย์ที่เป็นสาเหตุของการเกิดสีแดงในธารน้ำแข็ง แต่ยังไม่มีการวิเคราะห์เกี่ยวกับแร่ธาตุทั้งหมด ที่เป็นปัจจัยร่วมที่จะช่วยไขความกระจ่างของพื้นที่อันน่าประหลาดใจนี้ ทีมนักวิทยาศาสตร์จึงศึกษาข้อมูลเพิ่มเติมด้วยเครื่องมือที่หลากหลายมากขึ้น และนำข้อมูลที่ได้มาวิเคราะห์ร่วมกับการศึกษาก่อนหน้านี้

“ทันที่ที่ผมได้เห็นภาพจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ผมสังเกตเห็นโครงสร้างชนิดหนึ่งที่มีลักษณะเป็นทรงกลมจิ๋ว ซึ่งภายในเต็มไปด้วยธาตุเหล็ก” เคน ลิวี นักวัสดุศาสตร์ มหาวิยาลัยจอห์นส์ฮอปกินส์ อธิบาย และผลงานการค้นพบครั้งนี้ได้รับการเผยแพร่ในวารสาร Astronomy and Space Science เมื่อเดือนพฤษภาคม ปี 2023

โครงสร้างของอนุภาคเล็กจิ๋วที่บรรจุธาตุเหล็กเหล่านี้เกิดขึ้นจากจุลินทรีย์ที่มีอายุย้อนกลับไปถึงยุคดึกดำบรรพ์ และพบว่า จุลินทรีย์เหล่านี้บได้มากในแหล่งน้ำที่ละลายจากธารน้ำแข็งเทย์เลอร์ ซึ่งได้รับการตั้งชื่อตามผู้ที่ค้นพบ โทมัส กราฟฟิท เทย์เลอร์

นอกจากธาตุเหล็กแล้ว ในโครงสร้างทรงกลมขนาดจิ๋วยังประกอบด้วยแร่ธาตุชนิดอื่นๆ เช่น แคลเซียม อลูมิเนียม และโซเดียม เป็นต้น องค์ประกอบของแร่ธาตุเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งที่เกิดขึ้นจากการแข็งตัวของน้ำเค็มที่อยู่ใต้ธารน้ำแข็ง และเมื่อน้ำแข็งเหล่านี้ละลายออกมาจากด้านใต้ของธารน้ำแข็ง พร้อมกับสัมผัสกับออกซิเจนในอากาศ จึงทำให้เกิดเป็นธารน้ำสีแดง

“ในการเกิดแร่ธาตุตามธรรมชาติ เราจะพบว่าแร่ธาตุส่วนใหญ่เป็นของแข็งที่มาการจัดเรียงอะตอมอยู่ในรูปของผลึกคริสคัล” ลีวีอธิบายและเสริมว่า “แต่โครงสร้างทรงกลมขนาดจิ๋วที่พบในน้ำตกโลหิตไม่มีโครงสร้างเป็นผลึกคริสตัล ดังนั้น ที่ผ่านมาการวิเคราะห์ด้วยวิธีการตรวจสอบของแข็งจึงไม่เคยพบโครงสร้างดังกล่าว”

ธารน้ำแข็งเทย์เลอร์เป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของจุลินทรีย์จากยุคดึกดำบรรพ์จำนวนมากที่ซ่อนตัวอยู่ใต้ธารน้ำแข็งหลายร้อยเมตร ซึ่งมีวิวัฒนาการแยกจากจุลินทรีย์ในยุคปัจจุบันมานานนับพันปี

ด้วยข้อเท็จจริงนี้ นักดาราศาสตร์จึงให้ความสนใจพื้นที่แห่งนี้เป็นพิเศษ โดยหวังว่าอาจจะได้พบรูปแบบของชีวิตที่มาจากดาวเคราะห์ดวงอื่นแอบซ่อนอยู่ในธารน้ำแข็งแห่งนี้

อย่างไรก็ตาม จากภารกิจการสำรวจสิ่งมีชีวิตนอกโลกที่ผ่านมา นักดาราศาตร์ได้บทเรียนว่า ถ้าหุ่นยนต์สำรวจไม่มีเครื่องมือการสำรวจที่เหมาะสมต่อการเก็บตัวอย่างบนพื้นที่ที่มีน้ำแข็งปกคุลมตลอดเวลา พวกเขาอาจไม่พบรูปแบบของชีวิตที่ซ่อนอยู่ใต้ดินแดนน้ำแข็งแห่งนี้

ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ที่สามารถตรวจสอบโครงสร้างทรงกลมขนาดจิ๋วที่ใช้ในการศึกษาครั้งนี้ ไม่สามารถนำไปติดตั้งที่แอนตาร์กติกาได้ แต่ต้องส่งตัวอย่างจากภาคสนามไปยังห้องปฏิบัติการที่อยู่ในต่างประเทศ เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ตามที่นักวิทยาศาสตร์คาดหวังไว้

การค้นพบครั้งนี้สนับสนุนสมมติฐานก่อนหน้านี้ ซึ่งบอกเป็นนัยว่า เหตุผลที่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถตรวจพบเจอสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ อาจเกิดจากเทคโนโลยีที่มนุษย์ได้ส่งขึ้นไปกับยานสำรวจยังไม่สามารถระบุรูปแบบของสิ่งมีชีวิตได้ แม้ว่ายานสำรวจจะแล่นอยู่เหนือสิ่งมีชีวิตเหล่านั้นก็ตาม

ยกตัวอย่างเพื่อให้เห็นภาพได้ชัดเจนขึ้น หากนำยานสำรวจดาวอังคารที่กำลังทำภารกิจอยู่ในขณะนี้ ยานจะไม่สามารถตรวจจับโครงสร้างอนุภาคขนาดเล็กที่พบภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนได้ ซึ่งจะทำให้เรายังไม่ทราบว่ามีจุลินทรีย์สายพันธุ์ดึกดำบรรพ์อาศัยอยู่ใต้ธารน้ำแข็งเทย์เลอร์ และเป็นต้นเหตุของการเกิดน้ำตกโลหิต

“การศึกษาองค์ประกอบของแร่ธาตุในน้ำตกโลหิตครั้งนี้ ได้เผยให้เห็นความไม่สมบูรณ์ของเครื่องมือที่ติดไปกับยานสำรวจดาวอังคาร จึงทำให้การระบุลักษณะที่แท้จริงบนผิวดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ” ลิวีกล่าวและเสริมว่า “นี่เป็นข้อเท็จจริงหนึ่งที่เราต้องนำไปพัฒนาเทคโนโลยีการสำรวจดาวเคราะห์ต่อไป โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ดาวเคราะห์ที่มีภูมิอากาศเย็นกว่าโลก อย่างดาวอังคาร ที่อาจเกิดอนุภาคขนาดนาโนและไม่มีผลึกได้”

น่าเสียดายที่เทคโนโลยีในปัจจุบันยังไม่สามารถติดตั้งกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนบนยาวสำรวจ และส่งไปดาวอังคารได้ เนื่องจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมีขนาดใหญ่ และใช้พลังงานมากเกินไป ซึ่งหมายความว่า วิธีเดียวที่จะวิเคราะห์โครงสร้าง และรูปแบบของสิ่งมีชีวิตจากดาวอังคารได้ อาจจะต้องส่งตัวอย่างกลับมาวิเคราะห์ที่ห้องปฏิบัติการบนโลก

สืบค้นและเรียบเรียง ณภัทรดนัย

ภาพถ่าย Alasdair Turner/GETTY IMAGES

ข้อมูลอ้างอิง
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fspas.2022.843174/full

Blood Falls in Antarctica, what makes them red?

ปริศนาน้ำตก “สีเลือด” ที่แอนตาร์กติกาแท้จริงมาจากจุลินทรีย์ใต้ธารน้ำแข็ง

https://www.bbc.com/thai/articles/cl5e3ndpx91o

อ่านเพิ่มเติม น้ำตกพลาสมา ปรากฏการณ์อันโดดเด่นบนดวงอาทิตย์