Text by มติพล ตั้งมติธรรม
ข่าวการค้นพบทางอวกาศช่วงหลังๆ ดูเหมือนจะมุ่งเน้นไปที่การค้นพบน้ำที่เป็นของเหลวที่อยู่นอกโลกไปเสียทั้งสิ้น ล่าสุด นาซ่าก็เพิ่งออกมาแถลงข่าวยืนยันการค้นพบมหาสมุทรใต้พื้นผิวของดวงจันทร์ เอ็นเซลาดัส (Enceladus) ของดาวเสาร์ และดวงจันทร์ยูโรป้า (Europa) ของดาวพฤหัสบดี
ก่อนหน้านี้ไม่นาน เราก็เพิ่งค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะถึงสามดวงที่อยู่ในวงโคจรที่พอเหมาะที่จะพบน้ำที่เป็นของเหลว ค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่อาจจะมีน้ำที่เป็นของเหลว และยังเคยค้นพบน้ำบนดาวอังคาร หรือรวมไปถึงค้นพบว่าหลุมบนดวงจันทร์อาจมีน้ำแข็งอยู่
คำถามก็คือ การค้นพบน้ำสำคัญอย่างไร? แล้วเราจะหาน้ำไปทำไม?
‘น้ำ’ จำเป็นกับชีวิตมนุษย์
ถ้าหากเราจะไปตั้งถิ่นฐานบนดวงจันทร์ ดาวอังคาร หรือดวงจันทร์ของดาวเคราะห์อื่นในอนาคตอันใกล้ การมีแหล่งน้ำอาจจำเป็นอย่างยิ่งต่อการอยู่รอดของมนุษย์
ในหนึ่งวันนั้น มนุษย์บนโลกมีความจำเป็นต้องดื่มน้ำประมาณ 2-3 ลิตร และในส่วนของการอุปโภคมีการใช้น้ำกว่า 300 ลิตรต่อวัน ซึ่งส่วนใหญ่ของน้ำเหล่านี้ถูกชักโครกทิ้งลงไปเสียเปล่าๆ แต่การแบกน้ำปริมาณมากเหล่านี้ขึ้นไปบนอวกาศถือเป็นเรื่องที่ค่อนข้างยากลำบาก และมากับค่าใช้จ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงที่สูง บนสถานีอวกาศนานาชาติ
นักบินอวกาศจึงจำเป็นต้องเอาน้ำเสียเหล่านี้ รวมทั้งความชื้นในอากาศและปัสสาวะกลับไปบำบัดเพื่อนำกลับมาทำเป็นน้ำดื่มน้ำใช้อีกครั้งหนึ่ง เรียกได้ว่าต้องประหยัดทุกหยด
นอกจากใช้อุปโภคบริโภคแล้ว ในระยะยาว น้ำก็มีความจำเป็นต่อการนำไปปลูกพืช เพื่อสร้างแหล่งอาหารที่ยั่งยืนในอนาคต ดังนั้นหากมีน้ำและแสงอาทิตย์แล้ว ก็มีความเป็นไปได้ที่เราอาจจะสามารถเพาะปลูกอาหารและน้ำในระยะยาวได้บนดาวดวงนั้น คล้ายๆ กับที่ Mark Watney (Matt Damon) นักพฤกษศาสตร์ในภาพยนต์เรื่อง The Martian จำเป็นต้องหันมาปลูกมันฝรั่งเพื่อยืดชีวิตออกไป
แต่นอกจากการอุปโภคบริโภคแล้ว น้ำยังมีประโยชน์อย่างอื่นอีก เราสามารถนำน้ำมาแยกด้วยไฟฟ้าได้ออกมาเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน ซึ่งออกซิเจนนั้นจำเป็นต่อมนุษย์ในการหายใจ และไฮโดรเจนสามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงจรวดได้
ดังนั้น ในอนาคตเราอาจจะใช้น้ำแข็งที่อยู่ในหลุมอุกกาบาตบริเวณขั้วของดวงจันทร์มาใช้ในการผลิตเชื้อเพลิง และใช้ดวงจันทร์เป็นสถานีเติมเชื้อเพลิง ก่อนที่จะไปยังอาณานิคมบนดาวอังคารที่ทำการเพาะปลูกโดยใช้น้ำที่อยู่ภายใต้พิ้นผิวดาวอังคารก็เป็นได้
น้ำคือชีวิต
ประเด็นที่สำคัญกว่านั้นที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ตื่นเต้นมากในการพบน้ำที่เป็นของเหลวบนพื้นผิวของดาวเคราะห์ดวงอื่น ก็คือความเป็นไปได้ที่อาจจะมีชีวิตต่างดาว
ปัจจุบัน สถานที่เพียงแห่งเดียวในเอกภพนี้ที่เรารู้ว่ามีสิ่งมีชีวิตอยู่ก็คือบนโลกของเรา หากวันใดก็ตามที่เราค้นพบชีวิตต่างดาวเป็นครั้งแรก นั่นจะกลายเป็นการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ที่สุดอย่างหนึ่งของมวลมนุษยชาติ การค้นพบว่าเราไม่ได้อยู่อย่างเดียวดายในเอกภพนี้จะเป็นการค้นพบที่เปลี่ยนมุมมองมนุษย์ในเอกภพไปตลอดกาล และการค้นพบชีวิตต่างดาวหมายถึงความเป็นไปได้ที่อาจจะพบอารยธรรมต่างดาว การแลกเปลี่ยนวัฒนธรรมและเทคโนโลยี และนำไปสู่ความเป็นไปได้อื่นอีกไม่มีที่สิ้นสุด แต่อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันเราก็ยังไม่พบหลักฐานที่สามารถยืนยันการมีอยู่ของชีวิตอื่นนอกเหนือไปจากพวกเราแต่อย่างใด
การหาชีวิตต่างดาวนั้นค่อนข้างยาก เพราะเราไม่อาจทราบว่าเราต้องมองหาอะไร และชีวิตต่างดาวจะมีลักษณะอะไรบ้างที่สามารถสังเกตได้ การศึกษาความเป็นไปได้ของชีวิตของเรานั้นค่อนข้างจำกัด เพราะเรามีต้นแบบดาวเคราะห์ที่มีสิ่งมีชีวิตได้เพียงดวงเดียว และเรามีตัวอย่างแต่เพียงสิ่งมีชีวิตที่อยู่บนโลกของเราเพียงเท่านั้น
ทั้งนี้ทั้งนั้น ไม่มีอะไรบอกเอาไว้ว่าชีวิตต่างดาวจะต้องมีลักษณะคล้ายกับโลกของเรา สิ่งมีชีวิตต่างดาวอาจจะมีลักษณะที่ต่างกันโดยสิ้นเชิงเลยก็ได้ อาจจะมีชีวิตที่แหวกว่ายอยู่ในลาวาเหลว ลอยอยู่ในดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ ชีวิตที่ประกอบไปด้วยซิลิกา อารยธรรมที่คล้ายกับหุ่นยนต์ หรืออาจจะมีสิ่งมีชีวิตขนาดยักษ์ที่แหวกว่ายไปมาในอวกาศ กัดกินก้อนก๊าซแทนอาหาร หรืออาจเป็นไปได้ว่าสิ่งมีชีวิตที่เราจะเจอนั้น อาจจะอยู่ในรูปแบบที่นอกเหนือไปจากจินตนาการทั้งหมดที่มนุษย์เคยจินตนาการมาในนิยายวิทยาศาสตร์ทั้งปวงก็เป็นได้ อย่างไรก็ตาม เรายังไม่สามารถทราบได้ว่าสิ่งมีชีวิตรูปแบบอื่นที่เราจินตนาการกันขึ้นมา จะสามารถเป็นไปได้หรือไม่
แต่จุดเริ่มต้นของการหาชีวิตต่างดาวที่ดี ก็คือการเริ่มต้นจากการหา ‘ชีวิตที่คล้ายชีวิตบนโลก’ เสียก่อน
ลำพังชีวิตบนโลกของเรานั้นก็มีความหลากหลายค่อนข้างมากแล้ว ตั้งแต่สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว ไปจนถึงสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนเช่นมนุษย์ ชีวิตที่อยู่ในโลกน้ำแข็งแอนตาร์กติกาถึงชีวิตที่อยู่ในบ่อน้ำพุร้อน และตั้งแต่ต้นไม้ในป่าฝนที่สังเคราะห์ด้วยแสง ไปจนถึงแบคทีเรียที่สังเคราะห์ทางเคมีรอบปล่องภูเขาไฟใต้ทะเลลึกที่ไม่มีแสงสว่าง
ถึงอย่างนั้น สิ่งหนึ่งที่สิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลกจำเป็นต้องมีเหมือนกันก็คือ ‘น้ำ’ ถึงแม้ว่าโดยความเป็นจริงแล้ว อาจจะเป็นไปได้ที่จะมีสิ่งมีชีวิตอื่นอีกที่ไม่จำเป็นต้องอาศัยน้ำ แต่อย่างน้อยๆ ถ้าเราสามารถพบ ‘น้ำ’ บนดาวดวงอื่น ที่มีสภาวะใกล้เคียงกับโลกของเรา โอกาสที่จะพบสิ่งมีชีวิตก็จะเพิ่มมากขึ้นอย่างแน่นอน
ทำไมน้ำถึงจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิต
น้ำเป็นสารประกอบที่มีคุณสมบัติที่ค่อนข้างเฉพาะหลายอย่าง ที่ทำให้น้ำเป็นสิ่งจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิต
สิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลก ประกอบขึ้นด้วยเปลือกนอกที่ห่อหุ้มแยกตัวเองเอาไว้จากสภาพแวดล้อม ซึ่งภายในเปลือกนี้จะต้องมีการลำเลียงวัตถุดิบที่จำเป็นต่อการผลิตพลังงาน และลำเลียงของเสียที่เป็นอันตรายออกไป ไม่ว่าเราจะจินตนาการว่าสิ่งมีชีวิตอาจจะมีหน้าตาอย่างไร แต่การที่สิ่งมีชีวิตจะสามารถดำรงชีวิตได้นั้นก็ควรจะต้องมีการจัดระเบียบ ลำเลียงสารอาหารไปเพื่อการเติบโต ขับของเสียออกจากร่างกาย และการลำเลียงของเสียนั้นจะต้องอาศัยสสารที่มีสถานะเป็นของเหลว เนื่องจากก๊าซจะฟุ้งกระจายไปทั่ว และของแข็งก็ไม่สามารถเคลื่อนที่หรือพาสสารไปได้
ของเหลวที่จะทำหน้าที่เหล่านี้ได้ดีจะต้องเป็นตัวทำละลายที่ดีที่สามารถละลายสารประกอบที่อาจจะจำเป็นต่อการดำรงชีวิตได้เป็นจำนวนมาก เพื่อที่จะได้สามารถขนส่งสารเหล่านี้ไปตามร่างกาย
ซึ่งปัจจุบันเราพบว่าน้ำเป็นของเหลวที่มีคุณสมบัติเป็นตัวทำละลายได้ดีที่สุดชนิดหนึ่ง
ด้วยเหตุนี้เอง 60% ของร่างกายของมนุษย์จึงประกอบไปด้วยน้ำ ที่คอยลำเลียงสารอาหาร ออกซิเจน เกลือแร่ สารพิษ และองค์ประกอบที่จำเป็นทั้งหมดของการดำรงชีวิตไปตามระบบหมุนเวียนในร่างกายของเรา
นอกจากจะเป็นตัวทำละลายที่ดีแล้ว น้ำยังเป็นสารประกอบที่มีความจุความร้อนจำเพาะที่สูง นั่นหมายความว่า เมื่อเทียบในปริมาณมวลที่เท่ากันแล้ว น้ำเป็นสารประกอบที่ต้องใช้พลังงานปริมาณที่สูงมากในการเปลี่ยนอุณหภูมิ ด้วยความจุความร้อนจำเพาะที่สูงนี้เองที่เป็นเหตุผลที่ว่าทำไมเราจึงดื่มน้ำตามทุกครั้งที่เรากินอาหารที่ร้อนเกินไป คุณสมบัตินี้มีส่วนช่วยเป็นอย่างมาก ที่ทำให้สิ่งมีชีวิตสามารถรักษาอุณหภูมิภายในร่างกายให้ไม่มีการเปลี่ยนแปลงมากเกินไปตามสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนไป
คุณสมบัติอีกอย่างหนึ่งของน้ำ ก็คือน้ำเป็นหนึ่งในของเหลวเพียงไม่กี่ชนิดที่ขยายขนาดขึ้นเมื่อแข็งตัว นี่เป็นเหตุผลว่าทำไมน้ำแข็งจึงลอยขึ้นบนแก้ว คุณสมบัตินี้อาจจะไม่ได้มีประโยชน์อะไรโดยตรงในร่างกายของเรา แต่สำหรับโลกที่มีมหาสมุทรแล้ว การที่น้ำแข็งลอยขึ้นด้านบนกลายเป็นชั้นน้ำแข็งปกคลุมมหาสมุทรเบื้องล่าง ป้องกันการสูญเสียความร้อน ทำให้น้ำทั้งมหาสมุทรแข็งตัวได้ช้าลง หากน้ำไม่ได้มีคุณสมบัตินี้ สัตว์น้ำที่บริเวณขั้วโลกจะไม่สามารถอาศัยอยู่ได้ เพราะน้ำจะแข็งตัวจากด้านล่างขึ้นด้านบน และไม่นานน้ำในทะเลสาบหรือมหาสมุทรอาจจะแข็งตัวจนหมดได้
จากคุณสมบัติที่กล่าวมาทั้งหมดนี้นั้น เป็นการยากที่จะหาสารประกอบใดที่ใกล้เคียงกับน้ำได้
ตัวแทนที่อาจจะใกล้เคียงก็เช่น แอมโมเนีย หรือมีเทน เราอาจจะคิดว่าคงมีสารประกอบอื่นอีกที่เรายังไม่รู้จักในปัจจุบันที่อาจจะเหมาะสมกับสิ่งมีชีวิต อย่างไรก็ตาม อีกคุณสมบัติหนึ่งของน้ำที่สำคัญยิ่ง ก็คือน้ำเป็นสารประกอบที่หาได้ค่อนข้างง่ายในเอกภพ ออกซิเจนเป็นธาตุที่สามารถพบหาได้ค่อนข้างง่าย เมื่อเทียบกับธาตุอื่นๆ ทั้งหมดในตารางธาตุ ในขณะที่ไฮโดรเจนเป็นธาตุที่สามารถพบหาได้เยอะที่สุดในเอกภพ ด้วยเหตุนี้น้ำซึ่งเป็นสารประกอบระหว่างออกซิเจนกับไฮโดรเจนจึงสามารถพบได้ทั่วไปในเอกภพ
ซึ่งหากเรายึดถือว่าน้ำน่าจะเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิต สิ่งที่จำเป็นถัดไปก็คือ อุณหภูมิพื้นผิวที่พอเหมาะเพียงพอที่จะทำให้น้ำอยู่ในสภาวะของเหลวได้ เพราะอุณหภูมิที่ร้อนเกินไป น้ำก็จะระเหยเป็นเพียงไอน้ำไปหมด ในขณะที่เย็นเกินไป น้ำก็จะแข็งตัวไม่ต่างอะไรกับก้อนหินก้อนหนึ่ง ไม่เหมาะกับสิ่งมีชีวิต ช่วงอุณหภูมิพื้นผิวที่พอเหมาะนี่เองคือสิ่งที่นักดาราศาสตร์เรียกว่า ‘บริเวณที่สิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ได้’ (habitable zone)
ถึงแม้ว่าวันหนึ่งเราอาจจะได้ค้นพบชีวิตในรูปแบบที่นอกเหนือความคาดหมายของเรา และดาวดวงที่ไม่ได้มีน้ำเป็นของเหลวนั้น จริงๆ แล้วอาจจะอุดมไปด้วยชีวิตที่แสนประหลาด อย่างไรก็ตาม สำหรับในช่วงตอนนี้ เราอาจจะเริ่มจากการหา ‘สิ่งมีชีวิตที่ลักษณะคล้ายกับชีวิตบนโลก’ โดยการเริ่มจากการค้นหาน้ำที่เป็นของเหลวเสียก่อน
การค้นพบล่าสุดของนาซ่าไม่เพียงแต่ยืนยันว่ามีมหาสมุทรใต้ดวงจันทร์เอ็นเซลาดัส (Enceladus) ของดาวเสาร์เพียงเท่านั้น แต่ยังยืนยันว่าภายใต้มหาสมุทรนี้ยังเต็มไปด้วยแหล่งความร้อน และสารประกอบอินทรีย์ เช่นเดียวกับภูเขาไฟใต้มหาสมุทรของโลกที่เต็มไปด้วยชีวิต การค้นพบโลกอื่นที่มีองค์ประกอบที่จำเป็นทั้งหมดของการเริ่มชีวิตบนโลก อาจจะทำให้คำถามว่า “มีชีวิตอื่นนอกเหนือไปจากบนโลกของเราอีกหรือไม่?” กลายมาเป็นคำถามที่ว่า “เราจะพบชีวิตอื่นเมื่อใด?”
