จากหลักฐานหินดวงจันทร์พบ “อุกกาบาต” อาจไม่ใช่แหล่งที่มาหลักของน้ำบนผิวโลก

เดิมทีนักวิทยาศาสตร์มีทฤษฎีว่าโลกของเราไม่ได้มีน้ำมาตั้งแต่เริ่มต้น แต่เป็นพื้นผิวร้อนระอุเต็มไปด้วยปล่องภูเขาไฟก่อนที่ห่าอุกกาบาตที่อุดมไปด้วยน้ำได้พุ่งชนอย่างต่อเนื่องเป็นระยะเวลาหลายร้อยล้านปีจนโลกเต็มไปด้วยน้ำเหมือนดังทุกวันนี้ แต่งานวิจัยล่าสุดจากดินตัวอย่างในโครงการอะพอลโลระบุว่าอุกกาบาตที่พุ่งชนโลกในอดีตอาจจะพาน้ำมายังโลกได้น้อยกว่าที่คิด

การศึกษาล่าสุดได้มีการนำตัวอย่างดินดวงจันทร์ (Regolith) มาวิเคราะห์หาหลักฐานของน้ำจากเนื้อฝุ่นบนดิน ทีมนักวิจัยตั้งสมมติฐานว่าดินดวงจันทร์น่าจะมีฝุ่นผงที่สามารถนำมาเป็นหลักฐานของการพุ่งชนของอุกกาบาตช่วงสี่พันล้านปีก่อนได้

ภาพถ่ายหลุมที่เต็มไปด้วยกองหิน relatively fresh จากภารกิจอะพอลโล 15 ซึ่งกองหินนี้มีบางส่วนที่ได้เก็บกลับมายังโลก ภาพจาก NASA

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าดวงจันทร์นั้นทำหน้าที่เป็นเหมือนกับจดหมายเหตุบันทึกกระบวนการเปลี่ยนของโลกในช่วงยุคก่อกำเนิดโลก ด้วยสภาพแวดล้อมของดวงจันทร์ที่แห้งแล้งและไม่มีกระบวนการธรณีแปรสัณฐานกับบนพื้นผิวโลกที่มีชั้นบรรยากาศ น้ำ รวมถึงสิ่งมีชีวิต ทำให้สิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อสี่พันล้านปีก่อนจะยังคงอยู่บนพื้นผิวของดวงจันทร์จนถึงทุกวันนี้

แม้พื้นผิวของดวงจันทร์จะเก็บรักษาร่องรอยของเหตุการณ์เมื่อหลายพันล้านปีก่อนไว้ได้ แต่กระบวนการในการสกัดนำองค์ประกอบของสารในดินออกมาสร้างความเข้าใจเกี่ยวกับเหตุการณ์ในอดีตก็ไม่ใช่เรื่องง่าย ก่อนหน้านี้วิธีในการวิเคราะห์ร่องรอยจากดินดวงจันทร์นั้นอาศัยการวิเคราะห์ธาตุที่ชอบรวมตัวกับโลหะ แต่วิธีการนี้สร้างความสับสนในการวิเคราะห์ได้ง่าย เนื่องจากตลอดระยะเวลาหลายพันล้านปี ดวงจันทร์ย่อมถูกอุกกาบาตพุ่งชนอย่างต่อเนื่องอยู่แล้ว ฝุ่นผงที่เกิดขึ้นจากการชนในช่วงเวลาที่ผ่านมาจึงอาจเกิดขึ้นมาในภายหลัง

ทีมนักวิทยาศาสตร์ของนาซาจึงเลือกใช้วิธีการใหม่ นั่นคือการใช้ ไอโซโทปของออกซิเจนสามชนิด (Triple Oxygen Isotopes) มาวิเคราะห์ โดยใช้ประโยชน์จากองค์ประกอบของธาตุออกซิเจนที่อยู่ภายในก้อนหิน ซึ่งทำให้สามารถแยกได้ว่าไอโซโทปของออกซิเจนเหล่านี้มาจากไหน จากก้อนหินเองหรือจากการพุ่งชน ช่วยให้เข้าใจองค์ประกอบของอุกกาบาตที่พุ่งชนเมื่อสี่พันล้านปีได้ชัดเจนขึ้น

ภาพวาดยุคฮาเดียนที่โลกเพิ่งก่อกำเนิดเสร็จและเต็มไปด้วยลาวาร้อนทั่วทั้งพื้นผิว ซึ่งคาดว่าช่วงเวลานี้โลกน่าจะเริ่มมีน้ำบนพื้นผิวเกิดขึ้นแล้วด้วยเช่นกัน ภาพจาก Tim Bertelink

ผลจากการวัดปริมาณและสัดส่วนไอโซโทปของออกซิเจนเผยให้เห็นว่า มวลของดินดวงจันทร์อย่างน้อยประมาณ 1% ประกอบจากวัสดุที่เกิดจากอุกกาบาตที่อุดมด้วยคาร์บอนพุ่งชน ซึ่งนักวิทยาศาสตร์สามารถใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ในการคำนวณย้อนกลับถึงปริมาณของน้ำที่มีอยู่ภายในเนื้อของอุกกาบาตประเภทคาร์บอนก่อนที่จะนำไปคำนวณกับปริมาณน้ำที่โลกจะได้รับจากอุกกาบาตเหล่านี้ได้

ผลการคำนวณพบว่าตลอดช่วงเวลาที่อุกกาบาตพุ่งชนโลกเป็นเวลาหลายล้านปีในช่วงตั้งแต่ก่อกำเนิดนั้น มีปริมาณน้ำสะสมที่เกิดจากการพุ่งชนของอุกกาบาตน้อยกว่า 10% ของน้ำในมหาสมุทรของโลกเท่านั้น นี่ทำให้ทฤษฎีที่เราเคยคาดการณ์กันว่าอุกกาบาตในช่วงสี่พันล้านปีก่อนนำพาน้ำมายังโลกนั้นเป็นสิ่งไม่สอดคล้องกับความเป็นจริง

ถึงอย่างนั้นผลการศึกษานี้ไม่ได้หมายความว่าดาวเคราะห์น้อยหรืออุกกาบาตที่พุ่งชนโลกเมื่อหลายพันล้านปีก่อนจะไม่ได้มอบน้ำให้กับโลกแม้แต่หยดเดียว แต่มันหมายความว่าทฤษฎีที่เคยคาดว่าดาวเคราะห์น้อยหรืออุกกาบาตนั้นเป็นแหล่งที่มาหลักของน้ำบนพื้นผิวของโลกไม่สมเหตุสมผล และน้ำบนโลกปริมาณมหาศาลนั้นควรจะมีแหล่งที่มาจากที่อื่นมากกว่า เช่น อาจมีมาตั้งแต่ก่อนหน้านั้นก็ได้

ภาพวาดการถูกถล่มโดยดาวเคราะห์น้อยในช่วง 4 พันล้านปีก่อนทำให้เกิดหลุมอุกกาบาตกระจายตัวทั่วทั้งพื้นผิวของดวงจันทร์ ซึ่งเป็นหลักฐานที่นำมาใช้ในการวิเคราะห์การมาถึงของน้ำบนโลกในครั้งนี้ ภาพจาก Timwether

เหตุการณ์การถูกถล่มพุ่งชนโดยอุกกาบาตครั้งใหญ่เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในช่วงปลายบรมยุคฮาเดียน (Hadean Eon) ต่อต้นบรมยุคอาร์เคียน (Archean Eon) หรือช่วง 4.1 พันล้านปีก่อนถึง 3.8 พันล้านปีก่อน อุกกาบาตเหล่านี้เป็นเศษซากของวัสดุก่อสร้างดาวเคราะห์ที่หลงเหลือและไม่สามารถรวมตัวเป็นดาวเคราะห์ได้ ซึ่งแรงดึงดูดของโลกและดวงจันทร์เหวี่ยงให้เข้ามาพุ่งชนเป็นการชนต่อเนื่องที่กินเวลาหลายร้อยล้านปี

จากหลักฐานการมีอยู่ของน้ำบนโลกในอดีตให้ข้อมูลว่าแหล่งน้ำบนโลกปรากฏขึ้นในช่วงสี่พันล้านปีก่อน นักวิทยาศาสตร์จึงมีการตั้งทฤษฎีว่าอุกกาบาตที่ถล่มพุ่งชนโลกนั้นเป็นแหล่งที่มาหลักของน้ำบนโลกเนื่องจากโลกในบรมยุคฮาเดียนนั้นร้อนมากจนไม่อาจจะมีแหล่งน้ำที่เป็นของเหลวบนโลกได้ ระยะเวลาที่ล่วงเลยมานานถึงสี่พันล้านปี โลกของเราจึงไม่มีร่องรอยการพุ่งชนในยุคนั้นหลงเหลืออยู่แล้ว แต่เรายังคงพบหลักฐานการพุ่งชนได้จากร่องรอยบนพื้นผิวของดวงจันทร์ เช่นที่ราบลาวาบนดวงจันทร์ (Lunar Mare) ที่ราบขนาดใหญ่ที่มองเห็นได้ชัดเจนจากบนโลก

แต่เมื่อหลักฐานที่เก็บมาจากพื้นผิวของดวงจันทร์จากยุคสมัยของอะพอลโลที่เรานำมาวิเคราะห์ล่าสุดและพบว่าอุกกาบาตที่พุ่งชนในช่วงเวลานั้น ไม่ได้นำน้ำมายังโลกได้มากเท่าที่เคยตั้งทฤษฎีไว้ ถ้าอย่างนั้นน้ำที่อยู่บนโลกอาจจะไม่ได้มาจากอุกกาบาตแต่มาจากแหล่งอื่น หรืออาจจะหมายความว่าน้ำบนพื้นผิวของโลกจริง ๆ แล้วอาจจะอยู่บนพื้นผิวของโลกตั้งแต่เริ่มต้นแล้ว ซึ่งสิ่งนี้จะขัดแย้งกับหลาย ๆ ทฤษฎีเกี่ยวกับช่วงเวลาของการกำเนิดโลก

ถึงแม้หลักฐานใหม่จะบ่งชี้ว่าอุกกาบาตที่พุ่งถล่มชนโลกเมื่อ 4 พันล้านปีก่อนจะไม่ได้นำพาน้ำมายังโลก แต่วัตถุเหล่านี้อาจเป็นผู้นำพาสารอินทรีย์และเป็นต้นกำเนิดของชีวิต อีกทั้งแรงปะทะยังอาจช่วยปรับสภาพแวดล้อมให้เอื้อต่อสิ่งมีชีวิต และกระตุ้นให้เกิดกระบวนการสร้างแผ่นเปลือกโลก ซึ่งหากไม่มีการชนของอุกกาบาตในช่วงเวลาเมื่อสี่พันล้านปีก่อน โลกอาจจะไม่มีสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมกับชีวิตและเหมือนกับโลกที่เรารู้จักดังทุกวันนี้ก็เป็นได้

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

ที่มาข้อมูล : NASA

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech