งานวิจัยใหม่ชี้ว่าน้ำบนโลกมาจากการชนกันของดาวเคราะห์ครั้งเดียว ไม่ใช่จากการกระแทกของดาวหางอย่างค่อยเป็นค่อยไป

นักวิทยาศาสตร์จาก University of Bern ได้เผยแพร่งานวิจัยที่เป็นจุดเปลี่ยนสำคัญ โดยชี้ว่าน้ำบนโลกไม่ได้มาถึงอย่างค่อยเป็นค่อยไปจากการกระแทกของดาวหางตามที่เคยคิดกันมา แต่มาพร้อมกันทั้งหมดจากการชนกันครั้งใหญ่กับดาวเคราะห์ดวงอื่นที่เรียกว่า Theia การค้นพบนี้ท้าทายความเข้าใจของเราเกี่ยวกับวิธีที่ดาวเคราะห์กลายเป็นที่อยู่อาศัยได้ และได้จุดประกายการถกเถียงอย่างรุนแรงเกี่ยวกับความหายากของสิ่งมีชีวิตในจักรวาล

ทีมวิจัยใช้เทคนิคการหาอายุด้วยสารกัมมันตรังสีเพื่อแสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบทางเคมีพื้นฐานของโลกถูกกำหนดขึ้นเพียง 3 ล้านปีหลังจากระบบสุริยะก่อตัว ซึ่งเร็วอย่างน่าประหลาดใจในแง่ของจักรวาล ณ จุดนั้น โลกเป็นเพียงดาวเคราะห์หินแห้งแล้งที่แทบไม่มีน้ำหรือสารระเหยอื่นๆ ที่จำเป็นสำหรับชีวิต

ข้อมูลไทม์ไลน์สำคัญ:

• การก่อตัวของระบบสุริยะ: 4,568 ล้านปีที่แล้ว
• องค์ประกอบทางเคมีของ Earth ถูกกำหนด: ภายใน 3 ล้านปีหลังจากการก่อตัวของระบบสุริยะ
• การชนกันของ Theia: ประมาณ 70 ล้านปีหลังจากการก่อตัวเริ่มแรก
• ความแม่นยำในการหาอายุ: ความแม่นยำน้อยกว่า 1 ล้านปีสำหรับวัสดุที่มีอายุพันล้านปี

การเปลี่ยนแปลงของโลกจากดาวเคราะห์แห้งแล้งเป็นโลกที่อุดมไปด้วยน้ำหลังจากการชนกันในอวกาศ

การถกเถียงเรื่อง Great Filter

การศึกษานี้ได้จุดประกายการอภิปรายเกี่ยวกับ Drake Equation และสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า Great Filter อีกครั้ง ซึ่งเป็นแนวคิดที่ว่าเหตุการณ์ที่หายากมากบางอย่างต้องเกิดขึ้นเพื่อให้สิ่งมีชีวิตเกิดขึ้น การอภิปรายในชุมชนเผยให้เห็นความกังวลอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับผลกระทบต่อการค้นหาสิ่งมีชีวิตที่อื่นในจักรวาล

หากโลกต้องการอุบัติเหตุทางจักรวาลที่เฉพาะเจาะจงเช่นนี้เพื่อให้กลายเป็นที่อยู่อาศัยได้ ก็แสดงว่าดาวเคราะห์ที่สนับสนุนชีวิตอาจหายากกว่าที่เคยประมาณการไว้มาก การชนกันต้องมีการปรับเทียบที่สมบูรณ์แบบ ใหญ่พอที่จะส่งมอบน้ำจำนวนมหาศาล แต่ไม่รุนแรงจนทำลายดาวเคราะห์ทั้งดวง สถานการณ์การกระแทกแบบ Goldilocks นี้เพิ่มความซับซ้อนอีกชั้นหนึ่งให้กับเงื่อนไขที่ท้าทายอยู่แล้วสำหรับชีวิต

ความท้าทายทางเทคนิคต่อทฤษฎี

อย่างไรก็ตาม งานวิจัยนี้เผชิญกับความสงสัยอย่างมากจากชุมชนวิทยาศาสตร์ ผู้เชี่ยวชาญหลายคนตั้งคำถามว่าน้ำจะรอดชีวิตจากการชนกันที่รุนแรงซึ่งจะทำให้เปลือกโลกทั้งหมดละลายและสร้างอุณหภูมิที่ร้อนพอที่จะทำให้สารระเหยส่วนใหญ่กลายเป็นไอได้อย่างไร

นักวิจารณ์ยังชี้ให้เห็นว่าดาวเคราะห์อื่นๆ ในระบบสุริยะของเรา รวมถึง Mars แสดงหลักฐานว่าเคยมีน้ำจำนวนมากโดยไม่ต้องการการชนกันครั้งใหญ่ที่คล้ายกัน สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าการส่งมอบน้ำอาจไม่หายากหรือรุนแรงเท่าที่การศึกษาใหม่แสดงให้เห็น

แม้ว่าคุณจะมีอารยธรรมเพียงไม่กี่แห่ง แต่ระยะเวลาที่ผ่านไปและขนาดของจักรวาลควรหมายความว่าชีวิตควรจะปรากฏชัดเจนมากกว่านี้

วิธีการวิจัย:

• เทคนิคการหาอายุ: การสลายตัวของกัมมันตรังสีจาก Manganese-53 เป็น Chromium-53
• ครึ่งชีวิต: 3.8 ล้านปีสำหรับ Manganese-53
• แหล่งตัวอย่าง: อุกกาบาตและหินบนโลก
• สถานที่วิเคราะห์: ห้องปฏิบัติการธรณีเคมีไอโซโทปของ University of Bern

แหล่งน้ำทางเลือก

การถกเถียงขยายออกไปนอกเหนือจากเพียงแค่ต้นกำเนิดของน้ำบนโลก นักวิทยาศาสตร์สังเกตว่าน้ำแข็งมีอยู่อย่างอุดมสมบูรณ์ทั่วระบบสุริยะชั้นนอก ตั้งแต่ดวงจันทร์ของ Jupiter ไปจนถึง Titan ของ Saturn ซึ่งมีน้ำมากกว่าโลก ความอุดมสมบูรณ์นี้ชี้ให้เห็นว่าการส่งมอบน้ำไปยังดาวเคราะห์ชั้นในอาจเกิดขึ้นผ่านกลไกหลายอย่าง ไม่ใช่แค่เหตุการณ์หายนะครั้งเดียว

นักวิจัยบางคนโต้แย้งว่าหลักฐานไอโซโทปที่ใช้ในการศึกษาสามารถอธิบายได้ด้วยการกระแทกเล็กๆ หลายครั้งมากกว่าการชนกันครั้งใหญ่ครั้งเดียว พวกเขาชี้ไปที่การโจมตีอย่างต่อเนื่องของดาวหางและดาวเคราะห์น้อยที่ยังคงดำเนินต่อไปในปัจจุบันเป็นหลักฐานว่าการส่งมอบน้ำเป็นกระบวนการที่ค่อยเป็นค่อยไปและต่อเนื่องมากกว่า

การเปรียบเทียบความอุดมสมบูรณ์ของน้ำ:

• น้ำผิวโลกของ Earth: อ้างอิงพื้นฐาน
• น้ำในชั้น mantle ของ Earth: มากกว่าน้ำผิวโลกถึง 3 เท่า (ติดอยู่ในหิน)
• น้ำของ Titan: มีน้ำทั้งหมดมากกว่า Earth
• น้ำในอดีตของ Mars: หลักฐานการมีอยู่ของน้ำในสถานะเหลวในอดีต

ผลกระทบต่อดาราศาสตร์ชีววิทยา

งานวิจัยนี้เป็นเชื้อเพลิงให้กับการถกเถียงที่กำลังดำเนินอยู่เกี่ยวกับว่าเราอยู่คนเดียวในจักรวาลหรือไม่ หากข้อสรุปของการศึกษาถูกต้อง ก็จะหมายความว่าเงื่อนไขสำหรับชีวิตมีข้อจำกัดมากยิ่งขึ้นกว่าที่เคยคิด ซึ่งอาจอธิบายได้ว่าทำไมเราไม่ได้ตรวจพบสัญญาณของอารยธรรมอื่นๆ แม้จะมีดาวเคราะห์จำนวนมากมายในกาแล็กซีของเรา

สิ่งนี้ทำให้เกิดความสนใจใหม่ในรูปแบบชีวิตทางเลือกที่อาจไม่ต้องการเงื่อนไขเฉพาะเจาะจงเหมือนกับชีวิตบนโลก รวมถึงเคมีที่อาจใช้ซิลิกอนเป็นฐานหรือชีวิตในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเช่นมหาสมุทรใต้พื้นผิวของดวงจันทร์น้ำแข็ง

การถกเถียงยังคงดำเนินต่อไปในขณะที่นักวิทยาศาสตร์พยายามประสานหลักฐานใหม่นี้กับทฤษฎีที่มีอยู่เกี่ยวกับการก่อตัวของดาวเคราะห์และต้นกำเนิดของชีวิต แม้ว่างานวิจัยจะให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีค่าเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ยุคแรกของโลก แต่ชุมชนวิทยาศาสตร์ยังคงแบ่งแยกเกี่ยวกับว่าเส้นทางของดาวเคราะห์ของเราสู่ความสามารถในการอยู่อาศัยนั้นเป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัวจริงๆ ตามที่การศึกษาแสดงให้เห็นหรือไม่

อ้างอิง: Earth was born dry until a cosmic collision made it a blue planet