เมื่อเราอ่านข่าวเกี่ยวกับชีวิตนอกโลกหรือการกำเนิดชีวิตบนโลก คำว่า “ปล่องน้ำพุร้อนใต้สมุทร” (hydrothermal vent) ดูจะเป็นคำที่ถูกหยิบยกมาพูดถึงอยู่บ่อยครั้ง ทำไมเราจึงเชื่อว่าปล่องน้ำพุร้อนใต้สมุทรใต้โลกถึงเป็นแหล่งกำเนิดชีวิตในโลกเมื่อครั้งโบราณ และการค้นพบปล่องน้ำพุร้อนใต้สมุทรในดวงจันทร์น้ำแข็งที่ห่างไกลออกไป เหตุใดถือเป็นเรื่องสำคัญที่ต้องให้ความสนใจ

ปล่องน้ำพุร้อนใต้สมุทรเกิดในบริเวณรอยแยกของเปลือกโลกที่น้ำทะเลสามารถซึมลงไปในชั้นหินร้อนแล้วเพิ่มอุณหภูมิจนเดือดจัด พวยพุ่งขึ้นมาพร้อมสารประกอบอย่างไฮโดรเจนซัลไฟด์ เหล็ก และแร่ธาตุอื่น ๆ จากใต้พื้นโลก

ภาพถ่ายปล่องน้ำพุร้อนที่มีเถ้าละอองสีขาวพวยพุ่งออกมาบริเวณยอดเขาใต้สมุทร Eifuku เขตประเทศญี่ปุ่น ภาพจาก NOAA

อุณหภูมิของน้ำที่พวยพุ่งออกมาจากปล่องน้ำพุร้อนอาจมีอุณหภูมิสูงถึง 300–400 องศาเซลเซียส แม้จะมีสีดำดูคล้ายควันขมุกขมัว แต่จากการศึกษาพบว่าน้ำที่พวยพุ่งออกมาจากปล่องนั้นไม่ได้มีแค่สีดำสนิท ยังมีสีขาวและเป็นของเหลวใสไม่มีสีอีกด้วย

สำหรับปล่องที่น้ำพุ่งออกมาเป็นสีดำ (Black Smoker) จะมีอุณหภูมิ 300–400 องศาเซลเซียสดังที่กล่าวไป สีดำนั้นเกิดจากโลหะซัลไฟด์ที่ละลายมากับน้ำด้วย ส่วนปล่องน้ำพุร้อนที่มีสีขาว (White Smoker) มีอุณหภูมิต่ำอยู่ที่ประมาณ 200–300 องศาเซลเซียส น้ำมีสีขาวขุ่นจากแคลเซียม แบเรียม และซิลิกา และสุดท้ายคือปล่องน้ำพุร้อนที่ไม่มีสี (Alkaline Vent) น้ำที่ปล่อยออกมาเป็นเพียงน้ำร้อนที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า 100 องศาเซลเซียส น้ำมีความเป็นด่างสูงและอุดมด้วยไฮโดรเจนกับคาร์บอเนต

ภาพถ่ายปูสีขาวจำนวนมหาศาลที่พื้นทะเลบริเวณปล่องน้ำพุร้อนบริเวณที่เรียกว่า East Scotia Ridge ซึ่งจำนวนที่มากมายมหาศาลนี้กลายเป็นระบบนิเวศน์ที่ขับเคลื่อนด้วยตัวของมันเองได้ ภาพจาก A. D. Rogers et al.

แม้ว่าสภาพแวดล้อมในบริเวณปล่องน้ำพุร้อนจะเลวร้าย ทั้งมีความร้อนสูง มีแรงกดมหาศาลจากระดับความลึกใต้สมุทร พร้อมมลพิษจากเถ้าถ่านใต้ผืนโลก แต่เมื่อเรามองไปรอบ ๆ ปล่องน้ำพุร้อนแล้วจะพบว่ามันเต็มไปด้วยสิ่งมีชีวิตมากมายจนเรียกได้ว่าเป็นระบบนิเวศรูปหนึ่งเลยก็ว่าได้ สัตว์ทะเลที่เราคุ้นเคยไม่ว่าจะเป็น กุ้ง หอย ปู ปลา ล้วนสามารถดำรงชีวิตอยู่ในบริเวณปล่องน้ำพุร้อนได้อย่างเป็นปกติ สิ่งมีชีวิตที่พบในบริเวณต่างต้องปรับตัวในสภาวะที่ทั้งไร้แสงสว่าง ความดันสูง และมีอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วจากน้ำร้อนจัดบริเวณปากปล่องสู่น้ำเย็นจัดโดยรอบ แหล่งพลังงานหลักของสิ่งมีชีวิตที่อยู่ในบริเวณนี้คือแร่ธาตุที่ถูกปลดปล่อยออกมาจากน้ำพุร้อน สิ่งมีชีวิตกลุ่มสำคัญคือแบคทีเรียที่อาศัยการสังเคราะห์พลังงานจากโมเลกุลทางเคมี เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์หรือมีเทน นับว่าเป็นฐานของห่วงโซ่อาหารของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่อยู่ในพื้นที่รอบ ๆ ปล่องน้ำพุร้อน

ปล่องน้ำพุร้อนที่พวยพุ่งเถ้าละอองสีดำออกมาจากปล่องที่ใต้มหาสมุทรแอตแลนติก ภาพจาก NOAA

เราสามารถพบสิ่งมีชีวิตหน้าตาแปลกประหลาดได้มากมาย ไม่ว่าจะเป็น หนอนท่อยักษ์ Riftia pachyptila หนึ่งในสิ่งมีชีวิตที่โดดเด่นในบริเวณนี้จากการที่มีรูปร่างคล้ายกับท่อยืดยาวออกมาจากเปลือกซึ่งประกบกันอยู่ด้านบน ภายในเปลือกเป็นแหล่งอาศัยของแบคทีเรีย ซึ่งจะคอยช่วยสร้างสารอาหารที่จำเป็นแก่ตัวหนอน ปูน้ำลึกในจีนัส Kiwaidae หรือที่เรียกว่า Yeti Crab จะใช้ขนบนก้ามเลี้ยงแบคทีเรียแล้วคีบขนตัวเองมากินเป็นอาหารอีกที ส่วนหอยกาบน้ำลึกและสัตว์อื่น ๆ ก็พึ่งพาแบคทีเรียที่อาศัยในเหงือกของตน จะเห็นได้ว่าแหล่งอาหารหลักของสิ่งมีชีวิตรอบปล่องน้ำพุร้อนล้วนแล้วแต่พึ่งพิงแบคทีเรียเป็นแหล่งพลังงานหลัก

นักวิทยาศาสตร์ส่วนหนึ่งเชื่อว่าสิ่งมีชีวิตกลุ่มแรกของโลกน่าจะเกิดในพื้นที่รอบ ๆ ปล่องน้ำพุร้อนใต้มหาสมุทร เนื่องจากบริเวณนั้นอุดมไปด้วยแร่ธาตุที่เอื้อต่อการกำเนิดชีวิต ทั้งพื้นผิวของปล่องน้ำพุร้อนยังมีรูพรุน เหมาะกับการเกิดปฏิกิริยาเคมีซึ่งนำมาสู่ชีวิต

ภาพถ่ายโคโลนีของหนอนปล่องยักษ์ ที่มักอาศัยอยู่ใกล้กับปล่องน้ำพุร้อนที่มีสีดำเพื่อคอยตักตวงสารอาหารจากน้ำพุร้อนที่พวยพุ่งออกมา ภาพจาก NOAA

จากทฤษฎีและความเป็นไปได้นี้เองที่ทำให้เราเชื่อว่า บริเวณปล่องน้ำพุร้อนใต้สมุทรของดาวดวงอื่นก็น่าจะเป็นพื้นที่ก่อกำเนิดชีวิตเหมือนกับในโลกด้วยเหมือนกัน ดวงจันทร์น้ำแข็งอย่างดวงจันทร์ยูโรปา บริวารของดาวพฤหัสบดี และ ดวงจันทร์เอนเซลาดัส บริวารของดาวเสาร์ ทั้งสองดวงนี้ได้รับความเครียดทางฟิสิกส์จากแรงไทดัลของดาวเคราะห์แม่ ซึ่งได้สร้างความร้อนที่เนื้อหินของดวงจันทร์จนก่อให้เกิดมหาสมุทรใต้เปลือกน้ำแข็งหนา ส่งผลให้นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าดวงจันทร์เหล่านี้น่าจะมีปล่องน้ำพุร้อนเหมือนกับใต้มหาสมุทรบนโลก และน่าจะเป็นพื้นที่ที่ทั้งสร้างและเป็นแหล่งพลังงานให้กับชีวิตใต้เปลือกน้ำแข็งของดวงจันทร์เหล่านั้น

เหล่านี้คือสาเหตุที่หลายครั้งเรามักพูดถึงแหล่งพลังงานความร้อนใต้ดาวเคราะห์หรือดวงจันทร์น้ำแข็งว่าอาจจะมีพลังงานความร้อนที่มากพอจะก่อให้เกิดมหาสมุทรข้างใต้ และมีพลังงานมากพอจะเกิดเป็นแหล่งพลังงานความร้อนที่มอบให้แก่ชีวิตข้างใต้

เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล
พิสูจน์อักษร ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

“ปล่องน้ำพุร้อนใต้สมุทร” ทำไมถึงเรียกว่าเป็นแหล่งพลังงานที่กำเนิดชีวิตใต้สมุทร