ในอดีตอาจมีดาวเคราะห์ดวงใหญ่พุ่งชนโลกส่งต่อธาตุสำคัญทำให้เกิดสิ่งมีชีวิต

(ภาพจาก https://meteoritestheblog.com/2018/04/08/a-big-splash-water-and-the-giant-impact/)

เอกภพมีธาตุไฮโดรเจนมากที่สุดเป็นอันดับหนึ่งคือมีอยู่ถึงร้อยละ 73 รองลงมาคือธาตุฮีเลียมมีอยู่ร้อยละ 25 ส่วนมนุษย์นั้นแตกต่างออกไป มนุษย์ไม่ใช่อะไรอื่นนอกจากธาตุต่าง ๆ มาประกอบรวมกัน ไม่ว่าจะรวย จน มนุษย์ล้วนประกอบไปด้วยธาตุเดียวกัน ร่างกายมนุษย์มนุษย์ประกอบด้วยธาตุออกซิเจนมากที่สุดเป็นอันดับหนึ่งโดยมีอยู่ในร่างกายประมาณร้อยละ 64 รองลงมาคือธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจนและไนโตรเจนตามลำดับ และจากงานวิจัยล่าสุดธาตุคาร์บอนและไนโตรเจนในร่างกายของเราทุกคนอาจจะมาจากดาวเคราะห์อีกดวง ครั้งหนึ่งในอดีตอาจมีดาวเคราะห์ดวงใหญ่พุ่งชนโลกส่งต่อธาตุสำคัญทำให้เกิดสิ่งมีชีวิตและทำให้เกิดดวงจันทร์ของเรา


ในงานวิจัยใหม่ที่ชื่อ “Delivery of carbon, nitrogen, and sulfur to the silicate Earth by a giant impact” ซึ่งได้รับการตีพิมพ์ลงในวารสารวิชาการ Science Advances เดือนมกราคม ปี ค.ศ. 2019 เปิดเผยว่าดูเหมือนว่าโลกจะได้รับธาตุคาร์บอน ไนโตรเจนและธาตุอื่น ๆที่เป็นองค์ประกอบสำคัญของสิ่งมีชีวิตจากการที่โลกถูกชนโดยดาวเคราะห์ดวงใหญ่ปริศนาที่ขนาดประมาณเท่ากับดาวอังคารเมื่อประมาณ 4,400 ล้านปีที่แล้ว คำถามที่ว่าสิ่งมีชีวิตกำเนิดมาได้อย่างไรเป็นคำถามที่ยิ่งใหญ่และสำคัญ และงานวิจัยนี้อาจจะช่วยไขปริศนาบางส่วนได้


ธาตุที่โลกเราได้รับจากการชนนี้จัดว่าเป็นธาตุ Volatiles ซึ่งในทางวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ (Planetary science) หมายถึงกลุ่มของธาตุทางเคมีหรือสารประกอบทางเคมีที่จุดเดือดต่ำ มักอยู่ที่บริเวณเปลือกหรือบรรยากาศของดาวเคราะห์ ยกตัวอย่างเช่น ไนโตรเจน ไฮโดรเจน น้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์เป็นต้น จากการศึกษาอุกกาบาตโบราณทำให้นักวิทยาศาสตร์รู้กันมานานแล้วว่าโลกและดาวเคราะห์ชั้นในของระบบสุริยะขาดแคลนธาตุ Volatiles แต่เวลาและกระบวนการขนส่งธาตุ Volatiles มายังดาวเคราะห์เหล่านี้ว่ามาได้ตั้งแต่เมื่อไหร่และอย่างไรยังเป็นปริศนา ซึ่งงานวิจัยนี้จะช่วยตอบปริศนานี้

(ภาพจาก http://advances.sciencemag.org/content/5/1/eaau3669)

มีการรวบรวมหลักฐานจากการทดลองในห้องแลปที่มีอุณหภูมิและความดันสูงจำลองถึงบริเวณที่ลึกใต้ผิวของดาวเคราะห์เพื่อทดสอบทฤษฎีที่ว่า ธาตุ  Volatiles ในโลกถูกขนส่งมาจากการชนของดาวเคราะห์เพิ่งเริ่มก่อตัว (embryonic planet) ที่แกนกลางของมันอุดมไปด้วยธาตุกัมมะถัน แกนกลางที่อุดมไปด้วยธาตุกำมะถันของดาวเคราะห์ปริศนาสำคัญเพราะมันตอบคำถามหลักฐานที่ค้นพบจากการทดลองว่าทำไม คาร์บอน ไนโตรเจน กำมะถันถึงมีอยู่ทั่วทุกส่วนของโลกยกเว้นที่แกนกลาง คำตอบก็คือเพราะในการชนกัน แกนกลางไม่ได้มีผลกระทบกับส่วนอื่นของโลกเลย ส่วนทีเหนือขึ้นมาคือชั้นแมนเทิล ชั้นเปลือกโลก อุทกภาค (hydrosphere) ชั้นบรรยากาศ ทุกส่วนเชื่อมต่อกันหมดและสสารก็มีการแลกเปลี่ยนกัน


นักวิทยาศาสตร์ที่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัยนี้ Rajdeep Dasgupta ให้ความเห็นว่า การศึกษานี้จะช่วยเราให้เข้าใจการกำเนิดโลกของเรา ธาตุที่มีความสำคัญกระบวนการให้กำเนิดสิ่งมีชีวิตอาจจะมาจากนอกระบบสุริยะของเรา การศึกษานี้สนับสนุนแนวคิดที่ว่า ดาวเคราะห์ที่คล้ายกับโลกเราจะมีโอกาสมากขึ้นในการมีธาตุที่จำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตถ้ามันก่อตัวขึ้นและได้รับการชนจากดาวเคราะห์ดวงอื่นที่มี building blocks  ที่ต่างออกไป นั่นอาจจะเป็นเพราะดาวเคราะห์ดวงนั้นมาจากจานดาวเคราะห์ก่อนเกิด (ภาษาอังกฤษคือ Protoplanetary disk หมายถึงแผ่นจานสสารระหว่างดาวที่อัดแน่นไปด้วยแก๊สต่างๆ ที่หมุนวนดาวฤกษ์ที่กำลังจะเกิดขึ้นมาใหม่โดยเราเรียกดาวฤกษ์ชนิดนี้ว่า ดาวฤกษ์T Tauri) ที่ต่างออกไป 


Dasgupta ยังอธิบายต่อว่า ซิลิเกต (silicate)  บนโลกไม่สามารถสร้าง บรรยากาศ ชีวมณฑล  อุทกภาค เองเพียงลำพังได้ โดยปราศจากการช่วยเหลือของธาตุ  Volatiles ซึ่งอาจจะถูกนำมาจากดาวเคราะห์อื่นโดยการชนที่ยิ่งใหญ่ในอดีต
งานวิจัยนี้ช่วยไขปริศนาได้ว่าธาตุ  Volatiles ที่สำคัญกับการสร้างสิ่งมีชีวิตนั้นมาจากไหน ซึ่งอาจจะต้องรองานวิจัยใหม่ๆ ข้อมูลเพิ่มเติมเพื่อมายืนยันทฤษฎีนี้อีกครั้งในอนาคตเพื่อให้เรามั่นใจมากยิ่งขึ้น 

 

เรียบเรียงโดย

ณัฐพล โชติศรีศุภรัตน์
ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ

• [1] http://advances.sciencemag.org/content/5/1/eaau3669
• [2] https://greatlakesledger.com/2019/01/27/mysterious-mars-sized-planet-might-have-brought-life-to-earth-after-huge-impact/
• [3] https://au.news.yahoo.com/mysterious-planet-impact-bought-life-earth-created-moon-054449917.html
• [4] https://phys.org/news/2019-01-planetary-collision-moon-life-earth.html