ตามหาโลกใบที่สอง

ลิซา คาลเทเนกเกอร์ นักดาราศาสตร์วัย 36 ปี

การดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตเป็นสิ่งที่ไม่อาจคาดเดาได้ คุณจำเป็นต้องมีดาวเคราะห์ที่เหมาะสม มันต้องมีน้ำในปริมาณที่มากเพียงพอและมีองค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ ที่เป็นมิตรกับชีวิต ซึ่งส่วนหนึ่งของสิ่งเหล่านี้จะก่อตัวเป็นชั้นบรรยากาศเพื่อป้องกันความหนาวเย็น  นอกจากนี้ มันยังต้องอยู่ห่างจากดาวฤกษ์ดวงใดดวงหนึ่งในระยะที่เหมาะสม นั่นก็คือไม่ใกล้และไม่ไกลจนเกินไป

มันอาจต้องใช้เวลาหลายพันล้านปี กว่าสภาพแวดล้อมดังกล่าวจะเกิดขึ้น และนั่นจึงเป็นโอกาส (ที่ไม่ร้อยเปอร์เซ็นต์) สำหรับสิ่งมีชีวิต

เงื่อนไขข้างต้นเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก ซึ่งนั่นก็เป็นคำอธิบายว่าเหตุใดจึงยากที่จะพบสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์จำนวนไม่กี่ดวงที่มนุษย์มีโอกาสน้อยนิดในการเดินทางไปถึง (ดวงจันทร์และดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ในระบบสุริยะของเรา)

เนิ่นนานมาแล้วที่นักวิทยาศาสตร์ไม่รู้อะไรมากนักเกี่ยวกับดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ และจักรวาลก็ยังคงเป็นปริศนาดำมืด  อย่างไรก็ตาม ประมาณ 15 ปีที่ผ่านมา นักดาราศาสตร์ค้นพบดวงดาวที่น่าจะพัฒนาเป็น ‘ดาวเคราะห์นอกระบบ’ (exoplanet – ดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ และไม่ได้อยู่ในระบบสุริยะเดียวกันกับโลก) มากกว่า 4,200 ดวง และยืนยันว่าค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบแล้วมากกว่า 1,050 ดวง

ในดาราจักร (galaxy) ที่มีดาวฤกษ์ประมาณ 300,000 ล้านดวง แน่นอนว่ามันย่อมมีดาวเคราะห์จำนวนมากมายมหาศาลล่องลอยอยู่ แต่ในจำนวนมากมายมหาศาลเหล่านั้น จะมีบ้างไหมที่มันจะกลายเป็นโลกใบที่สองของมนุษย์

คงมีนักดาราศาสตร์ไม่กี่คนที่พยายามตอบคำถามข้างต้นด้วยวิธีที่สร้างสรรค์แบบเดียวกันกับ ลิซา คาลเทเนกเกอร์ (Lisa Kaltenegger) ผู้บรรยายที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดและหัวหน้านักวิจัยที่สถาบันดาราศาสตร์มักซ์ พลังค์ ในเมืองไฮเดลแบร์ก เยอรมนี  ความสนใจของคาลเทเนกเกอร์ไม่ใช่การค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบ (ซึ่งส่วนใหญ่ถูกพบโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์) แต่เธอและทีมงานกำลังสร้างแบบจำลองของมัน โดยรวบรวมข้อมูลมหาศาลจากกล้องเคปเลอร์ กล้องฮับเบิล และกล้องโทรทรรศน์ในอีกหลายพื้นที่ ก่อนจะประมวลผลในคอมพิวเตอร์ เพื่อค้นหาว่า ‘โลก’ ใบไหนเหมาะกับสิ่งมีชีวิต

แบบจำลองอันซับซ้อนของคาลเทเนกเกอร์ประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับขนาด มวล องค์ประกอบ และวงโคจรของดาวเคราะห์ เช่นเดียวกับขนาด สภาพทั่วไป และอุณหภูมิของดาวฤกษ์  นอกจากนี้ คาลเทเนกเกอร์ยังนำข้อมูลของดาวเคราะห์ ‘ใน’ ระบบเพียงดวงเดียวในจักรวาลเข้ามาเป็นส่วนหนึ่งของแบบจำลอง ซึ่งนั่นก็คือโลกใบนี้ของเรา

นอกเหนือจากข้อมูลด้านอุตุนิยมวิทยา ธรณีวิทยา และวิทยาภูเขาไฟ (volcanology) ข้อมูลสำคัญอีกส่วนหนึ่งที่คาลเทเนกเกอร์นำมาใช้ ก็คือประวัติศาสตร์ของโลก

หากมองจากภายนอก โลกของเรามีลักษณะแตกต่างกันมาก ขึ้นอยู่กับจุดที่มันถูกมอง  หากมองมาที่โลกเมื่อ 3,900 ล้านปีก่อน มันถูกโอบล้อมด้วยมหาสมุทรสีน้ำตาล และชั้นบรรยากาศประกอบด้วยไฮโดรเจนซัลไฟด์ คาร์บอนไดออกไซด์ และไนโตรเจนเป็นส่วนใหญ่  ต่อมาเมื่อ 2,400 ล้านปีก่อน ชั้นบรรยากาศของโลกจึงประกอบด้วยไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และมีเทนเป็นส่วนใหญ่ ขณะที่ในท้องทะเลก็มีสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินเจริญเติบโต  ไม่นานหลังจากนั้น การสังเคราะห์แสงจึงทำให้ในชั้นบรรยากาศมีออกซิเจนปริมาณมากเพียงพอสำหรับการก่อเกิดสิ่งมีชีวิต

อารยธรรมอันไกลโพ้นสามารถทำการศึกษาโลกของเราได้จากการเปลี่ยนแปลงของชั้นบรรยากาศ เนื่องจากองค์ประกอบทางเคมีจะส่งผลให้แสงจากดาวเคราะห์มีความยาวคลื่นแตกต่างกัน ซึ่งสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้ก็คือธาตุใดเป็นตัวแทนของแสงสี (spectrum) ใด จากนั้นคุณก็จะสามารถรู้ได้ว่าเกิดอะไรขึ้นบ้างในชั้นบรรยากาศของโลก

คาลเทเนกเกอร์และทีมงานใช้วิธีการเดียวกันสำหรับการสำรวจหาโลกใบที่สอง โดยในปี 2014 เธอและทีมงานจะสร้างแบบจำลองของโลกที่เหมาะสำหรับสิ่งมีชีวิตจำนวน 100 แบบ เพื่อดูว่ามันจะมีหน้าตาอย่างไรเมื่อมองจากโลกของเรา

IMAGE ปีที่ 27 ฉบับที่ 2 (กุมภาพันธ์ 2557)