ดาวล้มเหลวเลียนแบบสัญญาณชีวิต ทำให้หาเอเลี่ยนยาก

สำหรับนักวิทยาศาสตร์ ปัญหาเร่งด่วนเกี่ยวกับฟอสฟีน—โมเลกุลที่เคยถูกกล่าวถึงว่าเป็นสัญญาณของชีวิต—ไม่ใช่เรื่องที่มันมาจากไหน แต่คือทำไมมันถึงไม่อยู่ในที่ที่เราคิดว่าควรจะอยู่ หลังจากค้นหามาหนึ่งทศวรรษ ผลลัพธ์ที่รอคอยมานานยืนยันแล้วว่ารุ่นดาราศาสตร์ของเราไม่ได้ล้มเหลวทั้งหมด อย่างน้อยก็ตอนนี้

ในบทความบนวารสาร Science ที่ตีพิมพ์วันนี้ นักดาราศาสตร์รายงานการตรวจพบลายเซ็นฟอสฟีนที่แข็งแกร่งครั้งแรกบนดาวแคระน้ำตาล—ซึ่งเป็นไฮบริดระหว่างดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ มีมวลมากกว่าดาวเคราะห์อย่างดาวพฤหัสบดีแต่ไม่ใหญ่พอที่จะหลอมไฮโดรเจนเพื่อจุดประกายดาว ตามแบบจำลองทางเคมีที่เด่นชัดมานาน คาดว่าวัตถุจักรวาลที่มีบรรยากาศก๊าซจะอุดมด้วยฟอสฟีน แต่การค้นหาหลายปีกลับแทบไม่พบอะไร การค้นพบนี้จึงปิดฉากปัญหาที่รบกวนนักดาราศาสตร์มานานกว่า 10 ปี

ดาวล้มเหลวเลียนแบบสัญญาณชีวิต

ที่สำคัญกว่านั้น การค้นพบนี้มีความหมายต่อเอสโทรไบโอโลจี ฟอสฟีนที่ตรวจพบบนดาวแคระน้ำตาลชื่อ Wolf 1130C น่าจะเกิดจากกระบวนการธรรมชาติที่ไม่เกี่ยวกับชีววิทยา ความท้าทายตอนนี้คืออธิบายว่าวัตถุแบบนี้สร้างฟอสฟีนได้มากขนาดไหนโดยปราศจากชีวิต จนกว่านักวิจัยจะอธิบายได้ การตรวจพบฟอสฟีน—ไม่ว่าจะบนดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์หรือดาวหินอย่างดาวศุกร์—ก็ไม่สามารถถือเป็นสัญญาณชีววิทยาที่เชื่อถือได้

“ชุมชนรอคอยเรื่องนี้มานานแล้ว” Sara Seager นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จาก MIT ที่ไม่ได้มีส่วนร่วมในงานใหม่นี้ กล่าว Seager เป็นผู้ร่วมเขียนบทความสำคัญปี 2020 เกี่ยวกับ การตรวจพบฟอสฟีนบนดาวศุกร์ บนโลก ฟอสฟีนส่วนใหญ่เกิดจากผลพลอยได้ของชีวิตที่เจริญเติบโตโดยไม่ต้องใช้氧 เพราะสภาพเคมีของดาวศุกร์ไม่เอื้อต่อการก่อตัวฟอสฟีนตามธรรมชาติ บทความปี 2020 จึงทำให้เหล่านักดาราศาสตร์สงสัยว่าฟอสฟีนอาจมาจากแหล่งชีววิทยา—biosignature

“มันสดชื่นมาก—ในที่สุดก็มาแล้ว!” Nathalie Cabrol ผู้อำนวยการวิจัยจาก Carl Sagan Center ของ SETI Institute ที่ไม่ได้มีส่วนร่วมในงานใหม่นี้ เพิ่มเติม Cabrol บอกกับ Gizmodo ทางวิดีโอคอลว่า บทความนี้แสดง “ข้อมูลที่ชัดเจนและตรงไปตรงมา” ของฟอสฟีนบนดาวแคระน้ำตาล—ตามที่แบบจำลองคาดการณ์

ถ้าผลลัพธ์นี้มาถึงเมื่อ 10 ปีก่อน มันคงไม่ใช่เรื่องใหญ่ Adam Burgasser ผู้เขียนนำและนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จาก UC San Diego บอก Gizmodo แบบจำลองเคมีเคยสนับสนุนการมีฟอสฟีนตามธรรมชาติในดาวแคระน้ำตาลหรือดาวเคราะห์นอกระบบที่มีบรรยากาศก๊าซ ที่ ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ มีบรรยากาศอุดมฟอสฟีนก็ยืนยันสมมติฐานนี้

ดาวล้มเหลวเลียนแบบสัญญาณชีวิตอย่างไร

แต่หลังจากค้นหา 10 ปีโดยพบศูนย์ (หรือ หลายกรณีที่โต้แย้ง) ของฟอสฟีนในที่ที่แบบจำลองคาด นักดาราศาสตร์เริ่มไม่มั่นใจ Burgasser อธิบาย ในความเป็นจริง พวกเขาเริ่มพิจารณาปรับแก้แบบจำลองหลักอย่างจริงจังเพื่ออธิบายการขาดฟอสฟีน

“มันเป็นปัญหาแปลกๆ จริงๆ เพราะเป็นโมเลกุลเดียวที่ดูเหมือนไม่สอดคล้อง” Burgasser กล่าว “ดังนั้น มันน่าแปลกใจที่เราตรวจพบในที่สุด—และพบอย่างอุดมสมบูรณ์ในดาวแคระน้ำตาลตัวนี้”

Wolf 1130C อยู่ห่างจากโลก 54.1 ปีแสง ทีมเลือกวัตถุนี้เพราะองค์ประกอบที่แปลกเล็กน้อย โลหะต่ำ และอุณหภูมิพื้นผิวต่ำกว่าเปรียบเทียบ เพื่อใช้วิธีใหม่ เนื่องจากการสำรวจก่อนหน้ากำหนดเป้าหมายดาวแคระน้ำตาลที่มีอุณหภูมิหรือองค์ประกอบถูกต้อง แต่ยัง “ไม่เห็นระดับฟอสฟีนที่คาดหวัง” Burgasser อธิบาย

สมมติฐานของพวกเขาถูกต้อง ขณะศึกษาข้อมูลสเปกตรัมจากกล้องโทรทรรศน์เจมส์ เวบบ์ Near-Infrared Spectrograph ทีมสังเกตเห็นเครื่องหมายถูกชัดเจนในกราฟ—รูปร่างที่เป็นลักษณะของฟอสฟีน แต่พวกเขากลั้นความตื่นเต้นเพื่อตรวจสอบซ้ำสองสามครั้ง

“เราคิดว่า ‘ต้องแน่ใจว่าถูกต้องแน่นอน'” Burgasser เล่า โชคดีที่ทีมมีผู้เชี่ยวชาญจำลองคอมพิวเตอร์ที่รันซิมูเลชันบรรยากาศดาวเป็นสัปดาห์ พร้อมนักวิทยาศาสตร์ที่ อาชีพเกี่ยวกับฟอสฟีน และ ผู้เชี่ยวชาญ

“การรวมกันของทุกอย่าง—บวกการวิเคราะห์ปริมาณ—ทำให้เราตระหนักว่ามีการตรวจพบที่ชัดเจนและมั่นคง” Burgasser กล่าว

อีกครั้ง การตรวจพบนี้ไม่ใช่ biosignature ซึ่ง Burgasser, Seager และ Cabrol ย้ำ มันเกี่ยวกับมุมมองที่มักถูกมองข้ามในการหาสัญญาณชีวิตต่างดาว Cabrol กล่าว ไม่มีโมเลกุลไหนโดยตัวมันเองเป็น biosignature; เรากำลังมองหา “การ coevolution ของชีวิตและสภาพแวดล้อม” เธออธิบาย กล่าวคือ สารจะเป็น biosignature เท่านั้นถ้าสภาพแวดล้อมรอบข้างบ่งชี้ว่ามันไม่สามารถเกิดจากเคมีที่ไม่ใช่ชีววิทยาได้

นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบสัญญาณชีวิตในบรรยากาศดาวศุกร์

การตรวจสอบบริบทสภาพแวดล้อมจะง่ายกว่าสำหรับดาวศุกร์ ซึ่งใกล้พอที่จะวางแผนภารกิจ Cabrol อธิบาย “เราขาดความหรูนี้กับดาวเคราะห์นอกระบบ ถ้าคุณไม่รู้สภาพแวดล้อม… คุณไม่สามารถอ้างว่าอะไรเป็น biosignature ได้เว้นแต่จะมีการเติมเต็มที่ธรรมชาติอธิบายไม่ได้”

สำหรับดาวแคระน้ำตาล ฟอสฟีนไม่ใช่ biosignature ร่างกายดาวเหล่านี้ร้อนและอุดมไฮโดรเจน ซึ่งเอื้อต่อฟอสฟีน Seager กล่าว

“ทางเคมี ไม่เกี่ยวข้องกับชีวิต” Burgasser เพิ่ม

ถึงอย่างนั้น ทีมไม่แน่ใจ 100% ว่าฟอสฟีนจำนวนมากบน Wolf 1130C มาจากไหน แม้จะสำรวจตัวเลือก เช่น โลหะต่ำของดาวแคระน้ำตาล หรือสภาพแวดล้อมท้องถิ่นที่เอื้อต่อการสะสมฟอสฟีน โดยรวม พวกเขาไม่แน่ใจ

ในขณะเดียวกัน “ความไม่สามารถของแบบจำลองในการอธิบายแหล่งฟอสฟีนทั้งหมดอย่างสม่ำเสมอบ่งชี้ถึงความเข้าใจไม่สมบูรณ์ของเคมีฟอสฟอรัสในบรรยากาศอุณหภูมิต่ำ” บทความระบุ

เหมือนธรรมชาติมาบอกว่า “ใช่ นี่คือการบ้านเพิ่ม ยากกว่าเดิม” Burgasser ล้อ “เราเข้าใจเคมีฟอสฟอรัสตามธรรมชาติไม่ดีพอ—จนกว่าจะเข้าใจถูก เราก็ไม่สามารถพึ่งฟอสฟีนเป็น biosignature ที่เชื่อถือได้” เขาเพิ่ม

ขั้นตอนถัดไปชัดเจนคือค้นหาวัตถุอื่นที่มีฟอสฟีนคล้ายกัน ซึ่งอาจช่วยเติมช่องว่างที่เหลือ แน่นอน อนาคตอาจทำให้แบบจำลองสับสนยิ่งขึ้น ไม่ว่าจะอย่างไร การค้นพบนี้เป็นบทใหม่ในการทำความเข้าใจจักรวาล

“แต่กระบวนการที่นำไปสู่วันนั้นสวยงามในตัวมันเอง” Cabrol กล่าว “เพราะมันคือความก้าวหน้าของความรู้มนุษย์”

การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่าเราต้องศึกษาสภาพแวดล้อมให้ละเอียดยิ่งขึ้นก่อนสรุปสัญญาณชีวิต ลองติดตามข่าวสารวิทยาศาสตร์เพื่อไม่พลาดการอัปเดต!

ที่มา – ‘Failed Star’ Mimics a Key Sign of Life, Complicating Our Search for Aliens