พฤติกรรมที่ผิดปกติของกำมะถันในบรรยากาศของดาวศุกร์ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยรูปแบบ ‘ทางอากาศ’ ของชีวิตนอกโลกตามการศึกษาใหม่
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ใช้การผสมผสานระหว่างชีวเคมีและเคมีในบรรยากาศเพื่อทดสอบสมมติฐาน ‘ชีวิตในเมฆ’ ซึ่งนักดาราศาสตร์คาดการณ์มาเป็นเวลาหลายทศวรรษแล้ว และพบว่าชีวิตไม่สามารถอธิบายองค์ประกอบของบรรยากาศดาวศุกร์ได้
สิ่งมีชีวิตใดๆ ที่มีความอุดมสมบูรณ์เพียงพอนั้นคาดว่าจะทิ้งร่องรอยทางเคมีไว้บนชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ในขณะที่มันกินอาหารและขับของเสียออกไป อย่างไรก็ตาม นักวิจัยของเคมบริดจ์ไม่พบหลักฐานของลายนิ้วมือเหล่านี้บนดาวศุกร์
แม้ว่าดาวศุกร์จะไร้ชีวิต นักวิจัยกล่าวว่า ผลลัพธ์ ของพวกเขา ซึ่งรายงานในวารสาร Nature Communicationsอาจเป็นประโยชน์สำหรับการศึกษาบรรยากาศของดาวเคราะห์ดวงเดียวกันทั่วทั้งดาราจักร และในที่สุดการตรวจจับสิ่งมีชีวิตนอกระบบสุริยะของเรา
ดร.พอล ริมเมอ ร์ ผู้เขียนร่วม จากภาควิชาธรณีศาสตร์ของเคมบริดจ์กล่าวว่า “เราใช้เวลาสองปีที่ผ่านมาเพื่ออธิบายเคมีกำมะถันแปลก ๆ ที่เราเห็นในกลุ่มเมฆของดาวศุกร์ “ชีวิตค่อนข้างดีในวิชาเคมีแปลก ๆ ดังนั้นเราจึงกำลังศึกษาว่ามีวิธีที่จะทำให้ชีวิตเป็นคำอธิบายที่เป็นไปได้สำหรับสิ่งที่เราเห็นหรือไม่”
นักวิจัยใช้แบบจำลองบรรยากาศและชีวเคมีร่วมกันเพื่อศึกษาปฏิกิริยาเคมีที่คาดว่าจะเกิดขึ้น โดยพิจารณาจากแหล่งพลังงานเคมีที่ทราบในบรรยากาศของดาวศุกร์
“เราดู ‘อาหาร’ ที่มีกำมะถันในบรรยากาศแบบดาวศุกร์ ซึ่งไม่ใช่สิ่งที่คุณหรือฉันต้องการจะกิน แต่มันเป็นแหล่งพลังงานหลักที่มีอยู่” ฌอน จอร์แดน จากสถาบันดาราศาสตร์แห่งเคมบริดจ์ ซึ่งเป็นรายงานฉบับแรกของหนังสือพิมพ์กล่าว ผู้เขียน. “ถ้าอาหารนั้นถูกบริโภคโดยชีวิต เราควรเห็นหลักฐานว่าสารเคมีบางชนิดสูญเสียและได้รับในชั้นบรรยากาศ”
แบบจำลองได้พิจารณาคุณลักษณะเฉพาะของบรรยากาศดาวศุกร์ นั่นคือปริมาณซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) ที่อุดมสมบูรณ์ บนโลก SO2 ส่วนใหญ่ในชั้นบรรยากาศมาจากการปล่อยภูเขาไฟ บนดาวศุกร์ มี SO2 อยู่ในระดับสูงที่ต่ำกว่าในเมฆ แต่อย่างใดจะ ‘ดูดออก’ จากชั้นบรรยากาศที่ระดับความสูงที่สูงขึ้น
ดร.โอลิเวอร์ ชอร์ตเทิล ผู้เขียนร่วม จากภาควิชาธรณีศาสตร์และสถาบันดาราศาสตร์แห่งเคมบริดจ์กล่าวว่า “หากมีชีวิต จะต้องส่งผลต่อเคมีในชั้นบรรยากาศ “ชีวิตอาจเป็นสาเหตุที่ทำให้ระดับ SO2 บนดาวศุกร์ลดลงอย่างมาก?”
แบบจำลองที่พัฒนาโดยจอร์แดนประกอบด้วยรายการปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมที่รูปแบบชีวิตจะดำเนินการเพื่อให้ได้ ‘อาหาร’ และผลพลอยได้ของเสีย นักวิจัยได้ใช้แบบจำลองนี้เพื่อดูว่าระดับ SO2 ที่ลดลงนั้นสามารถอธิบายได้ด้วยปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมเหล่านี้หรือไม่
พวกเขาพบว่าปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมอาจทำให้ระดับ SO2 ลดลง แต่โดยการผลิตโมเลกุลอื่นในปริมาณมากเท่านั้นที่มองไม่เห็น ผลลัพธ์ที่ได้กำหนดขีดจำกัดอย่างเข้มงวดว่าจะมีชีวิตบนดาวศุกร์ได้มากเพียงใดโดยไม่ทำลายความเข้าใจของเราว่าปฏิกิริยาเคมีทำงานอย่างไรในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์
“ถ้าชีวิตมีส่วนรับผิดชอบต่อระดับ SO2 ที่เราเห็นบนดาวศุกร์ มันจะทำลายทุกสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับเคมีในชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ด้วย” จอร์แดนกล่าว “เราต้องการให้ชีวิตเป็นคำอธิบายที่เป็นไปได้ แต่เมื่อเราใช้งานแบบจำลอง มันไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาที่ปฏิบัติได้จริง แต่ถ้าชีวิตไม่รับผิดชอบต่อสิ่งที่เราเห็นบนดาวศุกร์ มันก็ยังคงเป็นปัญหาที่ต้องแก้ไข มีเคมีแปลก ๆ มากมายให้ติดตาม”
แม้ว่าจะไม่มีหลักฐานว่าสิ่งมีชีวิตกินกำมะถันซ่อนตัวอยู่ในกลุ่มเมฆของดาวศุกร์ แต่นักวิจัยกล่าวว่าวิธีการวิเคราะห์ลายเซ็นในบรรยากาศจะมีประโยชน์เมื่อ JWSTผู้สืบทอดกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลเริ่มส่งคืนภาพของระบบดาวเคราะห์ดวงอื่นในปลายปีนี้ โมเลกุลกำมะถันบางตัวในการศึกษาปัจจุบันสามารถมองเห็นได้ง่ายด้วย JWST ดังนั้นการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับพฤติกรรมทางเคมีของเพื่อนบ้านที่อยู่ติดกันของเราสามารถช่วยนักวิทยาศาสตร์หาดาวเคราะห์ดวงเดียวกันทั่วทั้งกาแลคซีได้
“เพื่อให้เข้าใจว่าทำไมดาวเคราะห์บางดวงถึงมีชีวิตอยู่ เราต้องเข้าใจว่าทำไมดาวเคราะห์ดวงอื่นถึงตาย” Shorttle กล่าว “หากสิ่งมีชีวิตสามารถลอบเข้าไปในเมฆดาวศุกร์ได้ มันจะเปลี่ยนวิธีที่เราค้นหาสัญญาณเคมีของสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์ดวงอื่นโดยสิ้นเชิง”
“แม้ว่าดาวศุกร์ ‘ของเรา’ จะตายไปแล้ว ก็เป็นไปได้ที่ดาวเคราะห์ที่มีลักษณะคล้ายดาวศุกร์ในระบบอื่น ๆ ก็สามารถดำรงชีวิตได้” ริมเมอร์ซึ่งสังกัดสถาบันคาเวนดิชของเคมบริดจ์กล่าว “เราสามารถนำสิ่งที่เราได้เรียนรู้มาใช้กับระบบดาวเคราะห์นอกระบบได้ นี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้น”
การวิจัยได้รับทุนจากมูลนิธิ Simons และสภาสิ่งอำนวยความสะดวกด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (STFC) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการวิจัยและนวัตกรรมแห่งสหราชอาณาจักร (UKRI)
อ้างอิง:
Sean Jordan, Oliver Shorttle และ Paul B. Rimmer ‘ การเผาผลาญพลังงานที่เสนอไม่สามารถอธิบายเคมีในบรรยากาศของดาวศุกร์ได้’ การสื่อสารธรรมชาติ (2022). ดอย: 10.1038/s41467-022-30804-8
