นักดาราศาสตร์ระบุกลุ่มดาวเคราะห์นอกระบบใหม่ที่แตกต่างจากของเราอย่างมาก แต่สามารถช่วยชีวิตได้ ซึ่งสามารถเร่งการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกระบบสุริยะของเราได้อย่างมาก
ในการค้นหาสิ่งมีชีวิตในที่อื่นๆ นักดาราศาสตร์ได้มองหาดาวเคราะห์ที่มีขนาด มวล อุณหภูมิ และองค์ประกอบบรรยากาศใกล้เคียงกับโลกเป็นส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์เชื่อว่ามีความเป็นไปได้ที่มีแนวโน้มมากขึ้น
นักวิจัยได้ระบุดาวเคราะห์ประเภทใหม่ที่อาศัยอยู่ได้ซึ่งเรียกว่าดาวเคราะห์ ‘Hycean’ ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่ปกคลุมไปด้วยมหาสมุทรซึ่งมีชั้นบรรยากาศที่อุดมด้วยไฮโดรเจนซึ่งมีจำนวนมากและสังเกตได้ง่ายกว่าดาวเคราะห์ที่มีลักษณะคล้ายโลก
นักวิจัยกล่าวว่า ผลที่รายงานใน The Astrophysical Journalอาจหมายความว่าการค้นพบสิ่งมีชีวิตนอกระบบสุริยะของเราในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าเป็นไปได้จริง
“ดาวเคราะห์ Hycean เปิดเส้นทางใหม่ในการค้นหาสิ่งมีชีวิตที่อื่น” ดร. นิกกู มาธุสุธาน จากสถาบันดาราศาสตร์แห่งเคมบริดจ์ ซึ่งเป็นผู้นำการวิจัยกล่าว
ผู้สมัคร Hycean ที่สำคัญหลายคนที่ระบุโดยนักวิจัยนั้นใหญ่กว่าและร้อนกว่าโลก แต่ก็ยังมีลักษณะที่จะเป็นเจ้าภาพในมหาสมุทรขนาดใหญ่ที่สามารถรองรับชีวิตของจุลินทรีย์ได้คล้ายกับที่พบในสภาพแวดล้อมทางน้ำที่รุนแรงที่สุดของโลก
ดาวเคราะห์เหล่านี้ยังอนุญาตให้มีเขตที่อยู่อาศัยได้กว้างกว่ามาก หรือ ‘เขตโกลดิล็อคส์’ เมื่อเทียบกับดาวเคราะห์คล้ายโลก ซึ่งหมายความว่าพวกมันยังคงสามารถค้ำจุนชีวิตได้แม้ว่าจะอยู่นอกขอบเขตที่ดาวเคราะห์ที่คล้ายกับโลกจะต้องอยู่เพื่อที่จะอยู่อาศัยได้
ดาวเคราะห์หลายพันดวงนอกระบบสุริยะของเราถูกค้นพบตั้งแต่ดาวเคราะห์นอกระบบดวงแรกถูกค้นพบเมื่อเกือบ 30 ปีที่แล้ว ส่วนใหญ่เป็นดาวเคราะห์ที่มีขนาดระหว่างโลกกับดาวเนปจูน และมักถูกเรียกว่า ‘ซุปเปอร์เอิร์ธ’ หรือ ‘เนปจูนขนาดเล็ก’: พวกมันอาจเป็นหินยักษ์หรือน้ำแข็งที่มีชั้นบรรยากาศที่อุดมด้วยไฮโดรเจน หรือบางอย่างในระหว่างนั้น
ดาวเนปจูนขนาดเล็กส่วนใหญ่มีขนาดใหญ่กว่าโลก 1.6 เท่า ซึ่งเล็กกว่าดาวเนปจูนแต่ใหญ่เกินไปที่จะมีการตกแต่งภายในที่เป็นหินเหมือนโลก การศึกษาก่อนหน้านี้ของดาวเคราะห์ดังกล่าวพบว่าความดันและอุณหภูมิภายใต้ชั้นบรรยากาศที่อุดมด้วยไฮโดรเจนของพวกมันจะสูงเกินไปที่จะดำรงชีวิต
อย่างไรก็ตาม การ ศึกษาล่าสุด เกี่ยวกับดาวเนปจูนขนาดเล็ก K2-18b โดยทีมของ Madhusudhan พบว่าในบางสภาวะ ดาวเคราะห์เหล่านี้สามารถช่วยชีวิตได้ ผลที่ได้นำไปสู่การตรวจสอบโดยละเอียดเกี่ยวกับคุณสมบัติของดาวเคราะห์และดาวฤกษ์อย่างครบถ้วนซึ่งเงื่อนไขเหล่านี้เป็นไปได้ ซึ่งดาวเคราะห์นอกระบบที่รู้จักอาจตอบสนองเงื่อนไขเหล่านั้น และดูว่าสามารถสังเกตลักษณะทางชีวภาพของพวกมันได้หรือไม่
การตรวจสอบทำให้นักวิจัยค้นพบดาวเคราะห์ประเภทใหม่ ดาวเคราะห์ Hycean ซึ่งมีมหาสมุทรกว้างใหญ่ไพศาลอยู่ใต้ชั้นบรรยากาศที่อุดมด้วยไฮโดรเจน ดาวเคราะห์ Hycean อาจมีขนาดใหญ่กว่าโลกถึง 2.6 เท่า และมีอุณหภูมิบรรยากาศสูงถึงเกือบ 200 องศาเซลเซียส ขึ้นอยู่กับดาวฤกษ์แม่ของพวกมัน แต่สภาพมหาสมุทรของพวกมันอาจคล้ายกับที่เอื้อต่อชีวิตจุลินทรีย์ในมหาสมุทรของโลก ดาวเคราะห์ดังกล่าวยังรวมถึงโลก Hycean ที่ ‘มืด’ ที่ถูกล็อกด้วยกระแสน้ำซึ่งอาจมีสภาพที่อยู่อาศัยได้เฉพาะด้านกลางคืนถาวรเท่านั้น และโลก Hycean ที่ ‘เย็น’ ซึ่งได้รับรังสีเพียงเล็กน้อยจากดาวของพวกมัน
ดาวเคราะห์ขนาดนี้ครองประชากรดาวเคราะห์นอกระบบที่รู้จัก แม้ว่าจะไม่ได้รับการศึกษาในรายละเอียดเกือบเท่าซุปเปอร์เอิร์ธก็ตาม โลกของ Hycean นั้นค่อนข้างธรรมดา หมายความว่าสถานที่ที่มีแนวโน้มมากที่สุดในการค้นหาชีวิตในที่อื่นๆ ในกาแล็กซี่อาจซ่อนตัวอยู่ในสายตาธรรมดา
อย่างไรก็ตาม ขนาดเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอต่อการยืนยันว่าดาวเคราะห์ดวงหนึ่งเป็นดาว Hycean หรือไม่: จำเป็นต้องมีการยืนยันในด้านอื่นๆ เช่น มวล อุณหภูมิ และบรรยากาศ
เมื่อพยายามที่จะกำหนดว่าสภาพเป็นอย่างไรบนดาวเคราะห์ดวงที่อยู่ห่างออกไปหลายปีแสง นักดาราศาสตร์ต้องพิจารณาก่อนว่าดาวเคราะห์อยู่ในเขตเอื้ออาศัยของดาวฤกษ์ของมันหรือไม่ จากนั้นจึงมองหาลายเซ็นระดับโมเลกุลเพื่ออนุมานโครงสร้างบรรยากาศและภายในของดาวเคราะห์ ซึ่ง ควบคุมสภาพพื้นผิว การปรากฏตัวของมหาสมุทร และศักยภาพในการดำรงชีวิต
นักดาราศาสตร์ยังมองหา biosignatures บางอย่างที่อาจบ่งบอกถึงความเป็นไปได้ของชีวิต ส่วนใหญ่มักเป็นออกซิเจน โอโซน มีเทน และไนตรัสออกไซด์ ซึ่งล้วนมีอยู่บนโลก นอกจากนี้ยังมีไบโอมาร์คเกอร์อื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง เช่น เมทิลคลอไรด์และไดเมทิลซัลไฟด์ซึ่งมีอยู่ไม่มากนักบนโลก แต่อาจเป็นตัวบ่งชี้ถึงชีวิตบนดาวเคราะห์ที่มีชั้นบรรยากาศที่อุดมด้วยไฮโดรเจน ซึ่งออกซิเจนหรือโอโซนอาจไม่เพียงพอ
“โดยพื้นฐานแล้ว เมื่อเรามองหาลายเซ็นระดับโมเลกุลต่างๆ เหล่านี้ เรามุ่งความสนใจไปที่ดาวเคราะห์ที่คล้ายกับโลก ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นที่สมเหตุสมผล” Madhusudhan กล่าว “แต่เราคิดว่าดาวเคราะห์ Hycean มีโอกาสที่ดีกว่าในการค้นหาลายเซ็นชีวภาพหลายร่องรอย”
Anjali Piette ผู้เขียนร่วมจากเคมบริดจ์กล่าวว่า “เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นที่สภาพที่น่าอยู่อาศัยสามารถมีอยู่ได้บนดาวเคราะห์ที่แตกต่างจากโลกมาก
Madhusudhan และทีมงานของเขาพบว่ามีตัวบ่งชี้ทางชีวภาพบนบกจำนวนหนึ่งที่คาดว่าจะมีอยู่ในบรรยากาศ Hycean จะสามารถตรวจพบได้อย่างง่ายดายด้วยการสังเกตการณ์ทางสเปกโตรสโกปีในอนาคตอันใกล้ ขนาดที่ใหญ่กว่า อุณหภูมิที่สูงขึ้น และชั้นบรรยากาศที่อุดมด้วยไฮโดรเจนของดาวเคราะห์ Hycean ทำให้ลายเซ็นในชั้นบรรยากาศของพวกมันสามารถตรวจจับได้ง่ายกว่าดาวเคราะห์ที่มีลักษณะคล้ายโลกมาก
ทีมงานเคมบริดจ์ระบุตัวอย่างขนาดใหญ่ของโลก Hycean ที่มีศักยภาพซึ่งเป็นผู้สมัครหลักสำหรับการศึกษารายละเอียดด้วยกล้องโทรทรรศน์รุ่นต่อไป เช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST)ซึ่งมีกำหนดจะเปิดตัวในปลายปีนี้ ดาวเคราะห์เหล่านี้โคจรรอบดาวแคระแดงที่อยู่ห่างออกไป 35-150 ปีแสง ซึ่งใกล้เคียงกับมาตรฐานทางดาราศาสตร์ การสังเกต JWST ที่วางแผนไว้แล้วของผู้สมัครที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือ K2-18b อาจนำไปสู่การตรวจหาโมเลกุลทางชีวภาพตั้งแต่หนึ่งโมเลกุลขึ้นไป
“การตรวจจับชีวประวัติจะเปลี่ยนความเข้าใจของเราเกี่ยวกับชีวิตในจักรวาล” Madhusudhan กล่าว “เราต้องเปิดกว้างเกี่ยวกับที่ที่เราคาดหวังว่าจะพบชีวิตและรูปแบบชีวิตที่อาจจะเกิดขึ้น ในขณะที่ธรรมชาติยังคงสร้างความประหลาดใจให้กับเราในรูปแบบที่มักคาดไม่ถึง”
อ้างอิง:
Nikku Madhusudhan, Anjali AA Piette และ Savvas Constantinou ‘ ความเป็นอยู่และอัตชีวประวัติของ Hycean Worlds . วารสารดาราศาสตร์ฟิสิกส์ (2021). ดอย: 10.3847/1538-4357/abfd9c
