งานวิจัยใหม่ชี้ ดวงจันทร์ยูโรปาของดาวพฤหัสบดี อาจไร้พลังธรณีวิทยา ลดความหวังการมีสิ่งมีชีวิต

ยูโรปา (Europa) ดวงจันทร์น้ำแข็งของดาวพฤหัสบดี ซึ่งเคยถูกมองว่าเป็นหนึ่งในสถานที่ที่มีศักยภาพสูงสุดในการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลกในระบบสุริยะ อาจไม่เอื้อต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตอย่างที่เคยคาดหวังไว้ ผลการศึกษาฉบับใหม่ระบุว่า กิจกรรมทางธรณีวิทยาภายใต้พื้นมหาสมุทรของยูโรปาอาจมีน้อยมากจนแทบไม่มีนัยสำคัญ ส่งผลให้แหล่งพลังงานและสารอาหารที่จำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตขาดแคลนอย่างรุนแรง

 

งานวิจัยดังกล่าวอาศัยแบบจำลองเชิงฟิสิกส์เพื่อจำลองสภาพพื้นมหาสมุทรที่ซ่อนอยู่ใต้เปลือกน้ำแข็งหนาหลายสิบกิโลเมตรของยูโรปา โดยชี้ว่า กระบวนการธรณีวิทยาที่อาจเปิดเผยหินใหม่ให้ทำปฏิกิริยากับน้ำทะเล ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของระบบนิเวศแบบไม่ใช้แสง อาจแทบไม่เกิดขึ้นเลย 

มหาสมุทรใต้เปลือกน้ำแข็ง กับคำถามเรื่องแหล่งพลังงาน

นักวิทยาศาสตร์เชื่อกันมานานว่ายูโรปามีมหาสมุทรน้ำเค็มขนาดใหญ่ซ่อนอยู่ใต้เปลือกน้ำแข็ง โดยมหาสมุทรดังกล่าวโอบล้อมแกนหินของดวงจันทร์ อย่างไรก็ตาม ข้อมูลเกี่ยวกับรอยต่อระหว่างน้ำกับหินยังมีอยู่อย่างจำกัด หากสิ่งมีชีวิตจะดำรงอยู่ได้ในสภาพแวดล้อมเช่นนี้ จำเป็นต้องมีแหล่งพลังงาน ซึ่งบนโลกมักมาจากปฏิกิริยาเคมีระหว่างน้ำทะเลกับหินใหม่บริเวณพื้นมหาสมุทร

สำหรับบนโลกกระบวนการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกทำให้เกิดรอยเลื่อนลึก น้ำสามารถไหลลงไปสัมผัสหินใหม่ได้หลายกิโลเมตร และก่อให้เกิดปล่องความร้อนใต้ทะเลที่อุดมด้วยสารอาหาร ซึ่งเป็นฐานของระบบนิเวศใต้ทะเลลึก แต่ทีมวิจัยพบว่า กลไกในลักษณะเดียวกันนี้แทบไม่เกิดขึ้นบนยูโรปา

แรงน้ำขึ้นน้ำลงไม่แรงพอ กระตุ้นธรณีวิทยาไม่ได้

ทีมวิจัยของพอล ไบรน์ (Paul Byrne) รองศาสตราจารย์ด้านโลก สิ่งแวดล้อม และวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ แห่งมหาวิทยาลัยวอชิงตันในเซนต์หลุยส์ ได้ใช้แบบจำลองใหม่ที่คำนึงถึงหลายปัจจัย ทั้งแรงดึงดูดจากน้ำขึ้นน้ำลงของดาวพฤหัสบดี การหดตัวของแกนกลางจากการเย็นตัวภายใน และการพาความร้อนในชั้นเนื้อของดวงจันทร์ อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์ชี้ว่าปัจจัยเหล่านี้ไม่รุนแรงพอจะก่อให้เกิดรอยเลื่อนลึกที่เปิดเผยหินใหม่

แม้ยูโรปาจะโคจรรอบดาวพฤหัสบดีในวงโคจรที่ไม่เป็นวงกลมสมบูรณ์ ตามกฎการเคลื่อนที่ในวงโคจรข้อแรกของ โยฮันเนส เคปเลอร์ (Johannes Kepler) ทำให้เกิดแรงน้ำขึ้นน้ำลงเป็นระยะ ๆ ทุก 84 ชั่วโมง แต่ความเป็นวงรีของวงโคจรยูโรปามีค่าเพียง 0.009 ต่ำกว่าระดับที่จำเป็นอย่างมาก หากจะกระตุ้นกิจกรรมทางธรณีวิทยาอย่างจริงจัง ซึ่งตามแบบจำลองจะต้องมีค่าความเป็นวงรีสูงถึง 0.441

แรงน้ำขึ้นน้ำลงที่เกิดขึ้นอาจทำให้ชั้นบนสุดของพื้นทะเลอ่อนแอลงและเกิดรอยแตกตื้น ๆ แต่ไม่สามารถขยายลึกลงไปถึงหินฐานได้

การหดตัวของแกนกลางก็ไม่เพียงพอ

แบบจำลองยังพิจารณาการหดตัวของแกนหินยูโรปาในช่วงหลายพันล้านปีที่ผ่านมา เนื่องจากการสูญเสียความร้อนภายใน แต่การหดตัวดังกล่าวจะต้องมีขนาดหลายกิโลเมตรจึงจะสร้างรอยเลื่อนลึก ซึ่งมากกว่าที่คาดการณ์ไว้มาก สำหรับการเปรียบเทียบ ดวงจันทร์ของโลกคาดว่าหดตัวลงเพียงไม่กี่สิบเมตรตลอดประวัติศาสตร์ 4.5 พันล้านปี ขณะที่ดาวอังคารอาจหดตัวได้ถึงราว 7 กิโลเมตร

ปล่องควันดำแทบเป็นไปไม่ได้บนยูโรปา

การขาดการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกหมายความว่า ปล่องภูเขาไฟใต้ทะเลแบบปล่องควันดำ ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานหลักของสิ่งมีชีวิตใต้ทะเลลึกบนโลก แทบจะไม่สามารถเกิดขึ้นบนยูโรปาได้จากการจำลองล่าสุด

อย่างไรก็ตาม พอล ไบรน์ (Paul Byrne) ระบุว่ายังอาจมีระบบความร้อนใต้พิภพประเภทอื่นที่อ่อนกว่าดำรงอยู่ “ระบบประเภทอื่นเหล่านี้ซึมผ่านชั้นหินแข็งลงสู่ระดับความลึกที่ตื้นกว่า จึงมีอุณหภูมิที่เย็นกว่า” และเสริมว่า “ปล่องความร้อนใต้ทะเลที่ค่อนข้างเย็นกว่าเหล่านี้อาจมีอยู่บนยูโรปาได้ แต่จะมีพลังงานน้อยกว่าภาพดั้งเดิมที่เรานึกถึง และยังไม่แน่ชัดว่าจะสนับสนุนสิ่งมีชีวิตจุลินทรีย์ได้นานแค่ไหน”

ยังไม่ปิดประตูการค้นหาชีวิต

แม้ภาพรวมจะดูเป็นข่าวร้าย แต่ทีมวิจัยย้ำว่ายังไม่อาจสรุปได้ว่ายูโรปาไม่มีสิ่งมีชีวิตแหล่งพลังงานอื่น เช่น การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี หรือสารอาหารจากอุกกาบาตที่ตกกระทบพื้นผิวน้ำแข็งแล้วถูกลำเลียงลงสู่มหาสมุทร อาจมีบทบาท แต่ยังขาดข้อมูลยืนยัน โดยเฉพาะคำถามสำคัญว่า มีเส้นทางผ่านเปลือกน้ำแข็งหนาที่เชื่อมระหว่างพื้นผิวกับมหาสมุทรหรือไม่

หนึ่งในภารกิจสำคัญที่ถูกคาดหวังให้ไขปริศนานี้คือ ภารกิจยูโรปา คลิปเปอร์ (Europa Clipper) ขององค์การนาซา (NASA) ซึ่งกำลังเดินทางไปสำรวจดวงจันทร์ยูโรปาโดยตรง

อาจกระทบดวงจันทร์มหาสมุทรดวงอื่น

พอล ไบรน์ (Paul Byrne) ระบุว่าผลการศึกษายูโรปาอาจสะท้อนภาพรวมของดวงจันทร์มหาสมุทรดวงอื่นในระบบสุริยะด้วย โดยส่วนใหญ่อาจเผชิญข้อจำกัดด้านกิจกรรมทางธรณีวิทยาเช่นเดียวกัน ยกเว้นเอนเซลาดัส (Enceladus) ดวงจันทร์ของดาวเสาร์ อย่างไรก็ตาม เขาย้ำว่ายังไม่อาจสรุปได้ว่าไม่มีสิ่งมีชีวิตบนยูโรปา เพียงแต่ผลวิจัยชี้ให้เห็นว่าการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนดวงจันทร์น้ำแข็งเหล่านี้อาจเป็นเรื่องที่ยากกว่าที่เคยคาดไว้ และยังควรเดินหน้าค้นหาต่อไป

งานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications เมื่อวันที่ 6 มกราคม ที่ผ่านมา