นักวิทยาศาสตร์ค้นพบเบสที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบ (nitrogenous base) ครบทั้งห้าชนิด ซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอ ในตัวอย่างหินอวกาศจากดาวเคราะห์น้อยริวกู (Ryugu) ที่ได้มาจากการเก็บตัวอย่างของยาน Hayabusa 2 ของญี่ปุ่น นับเป็นหลักฐานชิ้นสำคัญที่ยืนยันว่า วัตถุดิบตั้งต้นของสิ่งมีชีวิตสามารถก่อตัวขึ้นได้ในอวกาศอันหนาวเหน็บ และอาจเป็นกุญแจสำคัญที่นำพาสิ่งมีชีวิตมาสู่โลก

ก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์เคยค้นพบสารอินทรีย์ในอุกกาบาตที่ตกสู่พื้นโลกมาแล้วหลายครั้ง เช่น อุกกาบาตมูร์ชิสัน (Murchison) แต่ปัญหาท้าทายวงการวิทยาศาสตร์คือการปนเปื้อน (contamination) ของอุกกาบาตสัมผัสกับชั้นบรรยากาศและพื้นผิวโลก จุลินทรีย์และสารเคมีบนโลก ทำให้ยากที่จะยืนยันว่าสารอินทรีย์ที่พบนั้นมาจากอวกาศจริง ๆ หรือมาจากโลกของเรา

การปนเปื้อนจากโลกคือหนึ่งในอุปสรรคของการศึกษาเศษหินจากอุกกาบาต ดังนั้นจึงเกิดแนวคิดการส่งยานอวกาศไปเก็บตัวอย่างจากดาวเคราะห์น้อยเพื่อให้ได้ก้อนหินที่ปราศจากการปนเปื้อนจากโลกได้อย่างแท้จริง Hayabusa 2 เป็นยานอวกาศอีกหนึ่งลำที่ออกเดินทางไปยังดาวเคราะห์น้อยเพื่อเก็บตัวอย่างของดาวเคราะห์และนำกลับมาวิเคราะห์ที่โลก

ตัวอย่างดินจากดาวเคราะห์น้อยริวกูที่ยาน Hayabusa 2 เก็บมายังโลก ภาพจาก ISAS_JAXA

ยานอวกาศลำนี้มีเป้าหมายหลักคือดาวเคราะห์น้อยริวกู ตัวยานเดินทางไปถึงดาวเคราะห์น้อยริวกูในปี 2018 และได้เก็บตัวอย่างจากใต้พื้นผิวที่ไม่เคยสัมผัสกับรังสีคอสมิกมาก่อน แล้วเก็บบรรจุในแคปซูล ปิดผนึก และส่งกลับมายังโลกในปี 2020 ตัวอย่างหินหนัก 5.4 กรัมนี้ จึงถือเป็นวัตถุอวกาศที่บริสุทธิ์ที่สุด (pristine samples) เท่าที่มนุษยชาติเคยมีมา จึงเป็นการปิดประตูข้อสงสัยเรื่องการปนเปื้อนบนโลกได้อย่างสมบูรณ์

จากรายงานผลการวิเคราะห์ยืนยันการค้นพบเบสที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบครบทั้งห้าชนิด ได้แก่ อะดีนีน (adenine) กัวนีน (guanine) ไซโตซีน (cytosine) ไทมีน (thymine) และยูราซิล (uracil) ซึ่งทั้งหมดนี้เป็นองค์ประกอบของสารพันธุกรรมทั้งดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอของสิ่งมีชีวิตบนโลก

ดาวเคราะห์น้อยริวกูเป็นดาวเคราะห์น้อยประเภท C (C-type หรือ Carbonaceous) ซึ่งหมายถึงดาวเคราะห์น้อยที่มีองค์ประกอบของคาร์บอนสูงมาก

เหตุผลที่ดาวเคราะห์น้อยประเภทนี้มีความสำคัญต่อการศึกษาต้นกำเนิดชีวิต เพราะเป็นเศษซากวัสดุก่อสร้างที่เหลือรอดมาตั้งแต่ยุคกำเนิดระบบสุริยะเมื่อ 4.6 พันล้านปีก่อน ต่างจากโลกหรือดาวอังคารที่ผ่านกระบวนการหลอมละลาย (differentiation) จนความร้อนทำลายโครงสร้างทางเคมีดั้งเดิมไปหมดแล้ว ดาวเคราะห์น้อยประเภท C มีขนาดเล็กและไม่เคยถูกหลอมละลาย มันจึงรักษาสภาพของฝุ่น ก๊าซ น้ำ และสารประกอบคาร์บอนจากเนบิวลาดั้งเดิมเอาไว้ราวกับถูกแช่แข็งราวกับเป็นแคปซูลกาลเวลา

ภาพถ่ายของดาวเคราะห์น้อยริวกู ภาพจาก ISAS_JAXA

สารตั้งต้นของชีวิต ก่อตัวในก้อนหินอวกาศได้อย่างไร?

หลายคนอาจสงสัยว่า สารเคมีที่มีความซับซ้อนอย่างกรดอะมิโนหรือเบสที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบ สามารถเกิดขึ้นในก้อนหินที่ล่องลอยอยู่ในอวกาศได้อย่างไร

คำตอบคือกระบวนการทางเคมีที่เรียกว่าการสังเคราะห์สารโดยปราศจากสิ่งมีชีวิต (abiotic synthesis) ซึ่งเกิดขึ้นภายในวัตถุต้นกำเนิด (parent body) ของดาวเคราะห์น้อยเหล่านี้ในยุคแรกเริ่มของระบบสุริยะ

จุดเริ่มต้นของกระบวนการนี้เกิดขึ้น เมื่อวัตถุต้นกำเนิดของดาวเคราะห์น้อยก่อตัวขึ้นพร้อมกับธาตุกัมมันตรังสีอย่างอะลูมิเนียม-26 ที่ปะปนอยู่ภายใน การสลายตัวของธาตุเหล่านี้ได้ปลดปล่อยความร้อนออกมาจากแกนกลาง ซึ่งความร้อนดังกล่าวทำหน้าที่เป็นตัวจุดชนวนให้เกิดกระบวนการเปลี่ยนแปลงโดยน้ำ (aqueous alteration) ทำให้น้ำแข็งที่ถูกกักเก็บไว้ละลายกลายเป็นน้ำไหลซึมไปตามรอยแตกของชั้นหิน เมื่อน้ำ ความร้อน และสารประกอบดั้งเดิมในยุคเริ่มแรก เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์และไซยาไนด์ มาอยู่รวมกัน สภาพแวดล้อมใต้ผิวดาวจึงกลายสภาพเป็นเสมือนโรงงานทางเคมีขนาดย่อม

นอกจากนี้ งานวิจัยล่าสุดยังได้เน้นย้ำถึงบทบาทสำคัญของแอมโมเนีย (ammonia) ในฐานะตัวแปรหลักของปฏิกิริยาอันซับซ้อนนี้ ซึ่งเอื้อให้เกิดการก่อตัวของโครงสร้างวงแหวนคาร์บอน-ไนโตรเจน จนพัฒนาไปเป็นเบสกลุ่มพิวรีน (purine) และไพริมิดีน (pyrimidine) ในที่สุด ซึ่งกลไกทั้งหมดนี้เกิดขึ้นโดยอาศัยเพียงกฎทางเคมีและฟิสิกส์พื้นฐาน โดยไม่จำเป็นต้องอาศัยเซลล์สิ่งมีชีวิตใด ๆ มาเกี่ยวข้อง

เมื่อนำข้อมูลของริวกูไปเปรียบเทียบกับตัวอย่างจากดาวเคราะห์น้อยเบนนู (Bennu) และอุกกาบาตมูร์ชิสัน นักวิทยาศาสตร์พบว่าแม้จะมีสัดส่วนความหนาแน่นของเบสแต่ละชนิดแตกต่างกันไปตามสภาพแวดล้อมของดาวแม่ แต่ทั้งหมดล้วนมีองค์ประกอบพื้นฐานเหล่านี้อยู่

การค้นพบนี้ยืนยันว่าดาวเคราะห์น้อยนั้นทำหน้าที่เป็นสถานที่เก็บวัตถุสำหรับการก่อกำเนิดของชีวิตจริง และเป็นไปได้สูงมากที่ในยุคที่โลกถูกพุ่งชนโลกครั้งใหญ่ (Late Heavy Bombardment) ดาวเคราะห์น้อยประเภทคาร์บอนเหล่านี้เองที่ทำหน้าที่เป็นเสมือนยานพาหนะนำส่งสารเคมีที่นำมาซึ่งชีวิตเดินทางมายังโลก และมอบชีวิตแรกให้กับโลกจนเกิดเป็นวิวัฒนาการที่นำไปสู่สิ่งมีชีวิตบนโลกอย่างทุกวันนี้

เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล
พิสูจน์อักษร ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์

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

ที่มาข้อมูล : space

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

พบสารประกอบ DNA และ RNA จากตัวอย่างดาวเคราะห์น้อยริวกู