ระยะทางน้ำและก๊าซ: สิ่งมีชีวิตเริ่มต้นบนดาวเคราะห์นอกระบบได้อย่างไร

ดาวแม่และระยะห่างของมัน

ชีวิตบนดาวเคราะห์ดวงอื่นอาจไม่เหมือนสิ่งใดบนโลก

มันอาจจะเป็นชีวิตที่เราไม่รู้มันสมเหตุสมผลที่จะมองหาสิ่งที่คุ้นเคยมากขึ้นอย่างน้อยในตอนแรกมันง่ายกว่ามากที่จะหาเริ่มจากโซนที่อยู่อาศัยหรือภูมิภาครอบดาวฤกษ์ที่อุณหภูมิพื้นผิวของดาวเคราะห์สามารถซึ่งหมายความว่ามันควรจะทําให้โลกอบอุ่น แต่ไม่เผาทุกชีวิตบนมัน

เขตที่อยู่อาศัยหรือเขตที่อยู่อาศัยคือพื้นที่ที่มีเงื่อนไขในอวกาศซึ่งพิจารณาจากการคำนวณว่าเงื่อนไขบนพื้นผิวของดาวเคราะห์ในนั้นจะใกล้เคียงกับสภาพบนโลกและจะทำให้แน่ใจว่ามีน้ำอยู่ในเฟสของเหลว

ดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกในวงโคจรกว้างรอบดาวฤกษ์อย่างดวงอาทิตย์นั้นตรวจจับได้ยากกว่ายักษ์ก๊าซรอบ ดาวแคระแดงแม้ว่าจะมีโลกหินอยู่รอบตัวพวกเขาดาวฤกษ์ดังกล่าวมีนิสัยที่เป็นอันตรายต่อชีวิตใด ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในวัยเด็กความจริงก็คือพลุที่ทรงพลังปะทุขึ้นบนพื้นผิวของพวกเขาพวกเขาสามารถฆ่าเชื้อดาวเคราะห์ที่โคจรรอบอย่างใกล้ชิดซึ่งชีวิตเพิ่งเริ่มโผล่ออกมา 

เนื่องจากดวงอาทิตย์ของเราเลี้ยงชีวิตบนโลกมาเกือบภูมิปัญญาดั้งเดิมอายุ 4 พันล้านปีชี้ให้เห็นว่าดาราดังกล่าวจะเป็นตัวเต็งสำหรับโลกอื่นที่น่าอยู่ อย่างไรก็ตามดาวประเภท G สีเหลืองเช่นดวงอาทิตย์ของเราหาได้ยากในกาแลคซีของเรา

ดาวฤกษ์ที่เย็นกว่าเล็กน้อยและส่องสว่างน้อยกว่าดวงอาทิตย์ของเรา — ดาวแคระสีส้ม (หรือดาวแคระ K) — ได้รับการพิจารณาโดยนักวิทยาศาสตร์บางคนว่าอาจดีกว่าสําหรับชีวิตขั้นสูงพวกมันสามารถเผาไหม้ได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหลายหมื่นล้านปีกรอบเวลาอันกว้างใหญ่สําหรับวิวัฒนาการทางชีวภาพทําให้สามารถทดลองได้ไม่ จํากัด จํานวนเพื่อสร้างรูปแบบชีวิตที่ยั่งยืนและสําหรับดาวฤกษ์ทุกดวงเช่นดวงอาทิตย์ของเราในทางช้างเผือกมีดาวแคระ สีส้มมากกว่าสามเท่า

ดาวแคระ K มีความโดดเด่นเพราะมีคุณสมบัติระดับกลางของดาวฤกษ์ประเภทพลังงานแสงอาทิตย์ (G-class) ที่หายากสว่างกว่า แต่อายุสั้นกว่าและดาวแคระแดงจํานวนมาก (M-class)ดาว K เป็นผู้สมัครที่ดีที่สุดสําหรับดาวแม่สําหรับดาวเคราะห์ที่อาศัยอยู่ได้ 

อย่างไรก็ตามเนื่องจากมีไม่มากนักนักวิทยาศาสตร์จึงวางแผนที่จะความเป็นไปได้แรกคือการใช้การสังเกตเพื่อกําหนดลักษณะสภาพแวดล้อมของดาวเคราะห์นอกระบบขนาดเล็กและอาจค้นหาลายเซ็นชีวภาพคาดว่าจะมีการเปิดตัวกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์  กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์, JWST)มันจะ สังเกตดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่โคจรรอบดาวแคระแดงพวกมันมีขนาดเล็กกว่า เย็นกว่า แดงกว่า แต่อุดมสมบูรณ์กว่าดาวฤกษ์อย่างดวงอาทิตย์ ของเรา

น้ำเป็นแหล่งกำเนิดของชีวิต

น้ํามีบทบาทสําคัญในการไหลเวียนของสสารและพลังงานทั่วโลกต้นกําเนิดและการบํารุงรักษาชีวิตบนโลกในโครงสร้างทางเคมีของสิ่งมีชีวิตในการก่อตัวของสภาพภูมิอากาศและสภาพอากาศมันเป็น สารที่สําคัญที่สุดสําหรับสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลกของเราดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงมั่นใจว่าหากสิ่งมีชีวิตมีอยู่ที่ไหนสักแห่งในอวกาศมันต้องการน้ํา

ดาวเคราะห์ K2-18b โคจรรอบดาวฤกษ์โฮสต์สีแดงจาง ๆ ในภาพประกอบดาวเคราะห์นอกระบบดวงนี้เป็นดาวเคราะห์ดวงแรกที่มีไอน้ําในชั้นบรรยากาศ

อย่างไรก็ตามภารกิจ Perseverance ใหม่ของ NASA จะมองหาสัญญาณของชีวิตจุลินทรีย์โบราณศึกษาธรณีวิทยาและสภาพภูมิอากาศเป็นที่น่าสังเกตว่าโรเวอร์ลงจอดในปล่องภูเขาไฟเจเซโร นี่คือปล่องภูเขาไฟของ Marsé ทางตะวันตกของที่ราบของ Isis ใกล้กับขอบด้านตะวันออกของ Greater Sirte โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 49 กม. นักวิทยาศาสตร์มั่นใจว่าปล่องภูเขาไฟเคยเต็มไปด้วยน้ํา ผู้คนหลั่งไหลเข้ามาเตียงแม่น้ําแห้งซึ่งหนึ่งในนั้นก่อตัวเป็นสามเหลี่ยมปากแม่น้ําที่เด่นชัดนอกจากนี้ยังมีคราบดินเหนียวที่เกิดจากการกระทําของน้ําในปล่องภูเขาไฟ

โลก 71% ของพื้นผิวถูกปกคลุมด้วยมหาสมุทรของน้ําอยู่ในปัจจุบันเป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวที่รู้จักในระบบสุริยะที่มีน้ํา เหลว มีหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ว่าบนดวงจันทร์บางดวงของดาวเคราะห์ยักษ์ (ดาวพฤหัสบดีดาวเสาร์ดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน) สามารถน้ําได้อย่างไรก็ตามยังไม่มีหลักฐานที่ชัดเจนเกี่ยวกับน้ําเหลวในระบบสุริยะนอกเหนือจากบนโลกในขณะนี้มหาสมุทรและน้ําอาจมีอยู่ในระบบดาวฤกษ์อื่น และ/หรือบนดาวเคราะห์และวัตถุท้องฟ้าอื่น ๆ ในวงโคจรของพวกเขาตัวอย่างเช่นไอน้ําถูกตรวจพบในปี 2007 ในดิสก์ protoplanetary ใน 1 Ae.จากดาวรุ่ง MWC 480

ในปี 2019 นักดาราศาสตร์ที่ใช้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลอ้างว่าตรวจพบ ไอน้ําในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกแม้ว่าดาวเคราะห์นอกระบบดวงนี้จะโคจรรอบดาวฤกษ์ที่มีขนาดเล็กกว่าดวงอาทิตย์ของเรา แต่ก็ชนเข้าไปในเขตที่อยู่อาศัยของดาว

การค้นพบนี้เป็นผลมาจากการสังเกตเป็นเวลาหลายปีเบื้องหลังดาวเคราะห์นอกระบบ K2-18b ซึ่งเป็นซูเปอร์เอิร์ ธ ซึ่งอยู่ห่างจากระบบสุริยะของเราประมาณ 111 ปีแสง มันถูกค้นพบในปี 2558 โดยยานอวกาศเคปเลอร์ของนาซ่า

ไบโอซิกเนเจอร์และในบรรดาก๊าซชนิดใหม่

จนถึงปัจจุบัน ดาวเคราะห์นอกระบบส่วนใหญ่ถูกค้นพบและ ยืนยันโดยวิธีการทางอ้อมเฉพาะในบางกรณี เท่านั้นที่นักดาราศาสตร์สามารถรับสเปกตรัมรังสีจริงที่อนุญาตให้ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จะเปลี่ยนไปเมื่อเครื่องมือรุ่นต่อไป เช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ (JWST) หรือหอดูดาวแนนซี เกรซ ( ฮับ เบิลรุ่นก่อนมีพลังมากกว่ารุ่นก่อนถึง 100 เท่า) ขึ้นสู่ อวกาศ

พูดง่ายๆ ก็คือ สิ่งเหล่านี้มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวอุปกรณ์ดังกล่าวจะสามารถสังเกตจักรวาลของเราในช่วงความยาวคลื่นที่ยาวขึ้น ในย่านอินฟราเรดใกล้และกลาง และมีความไวมากกว่าอุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบันอย่างมาก ลายเซ็นทางชีวภาพประกอบด้วยลายเซ็นทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับชีวิตและกระบวนการทางชีวภาพ และยังบ่งบอกถึงสภาวะที่เอื้ออำนวยอีกด้วย ก่อนหน้านี้เครื่องหมายดังกล่าวถือเป็นออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งผลิตโดยสิ่งมีชีวิตบนโลก น้ำ และมีเทนที่ปล่อยออกมาระหว่างการสลายตัวของสารอินทรีย์ รวมถึงผลพลอยได้บางชนิด (ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ คาร์บอนมอนอกไซด์ ไฮโดรเจน ก๊าซและอื่นๆ) อย่างไรก็ตาม ทั้งหมดนี้อาจสะสมอยู่บนดาวเคราะห์ที่ไม่มีชีวิตได้ แต่ไอโซพรีนเป็นสารประกอบที่แทบจะมีเอกลักษณ์และหายาก และมันถูกผลิตโดยรูปแบบชีวิตที่หลากหลายจำนวนมาก (ตั้งแต่แบคทีเรียไปจนถึงพืชและสัตว์) ซึ่งอยู่ห่างจากกันในเชิงวิวัฒนาการ

ตามการคำนวณของนักวิจัย “ต้นฉบับดาวเคราะห์" (ซึ่งสิ่งมีชีวิตเริ่มปรากฏให้เห็น) จำเป็นต้องมีไอโซพรีนจำนวนมากในชั้นบรรยากาศ นี่เป็นกรณีบนโลกระหว่างสี่ถึง 2.5 พันล้านปีก่อน เมื่อสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวเป็นรูปแบบเดียวของชีวิต และไซยาโนแบคทีเรียที่สังเคราะห์ด้วยแสงก็ค่อยๆ สร้างบรรยากาศออกซิเจนทั่วโลก ตอนนี้การค้นหาจะมุ่งเน้นไปที่บริเวณนี้ จักรวาลทูเดย์ รายงาน

แน่นอนว่าการวิจัยจะต้องเผชิญกับพื้นที่ทั้งหมดความซับซ้อน ยังไม่รู้ด้วยซ้ำว่าสิ่งนี้จะนำไปสู่การค้นพบสิ่งมีชีวิตนอกโลกในช่วงศตวรรษที่ 21 หรือไม่ แต่สิ่งหนึ่งที่ชัดเจนคือ ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้านักดาราศาสตร์จะศึกษารายละเอียดเกี่ยวกับบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบหลายพันดวงและจะมีรายชื่อดาวเคราะห์ที่ละเอียดถี่ถ้วนพร้อมลายเซ็นทางชีวภาพที่แม่นยำที่สุดซึ่งพวกเขาสามารถใช้เพื่อเป็นแนวทางในการค้นหาร่องรอยของสิ่งมีชีวิตที่เฉพาะเจาะจงทั่วทั้งกาแลคซี

อ่านเพิ่มเติม

แผนที่แรกที่แม่นยำของโลกถูกสร้างขึ้น คนอื่นผิดอะไร

นักวิจัยจมดิ่งลงสู่เรือที่จมลึกที่สุดเป็นครั้งแรก

อัลกอริทึมได้ค้นพบชั้นลึกลับใหม่ภายในโลก