การค้นพบครั้งใหม่นี้ขัดแย้งกับผลการศึกษาล่าสุดหลายชิ้นที่เปิดกรณีดาวหางในตระกูลดาวพฤหัสเช่นสามารถช่วยส่งน้ำสู่โลกได้
ภาพโมเสกสี่ภาพสีเพี้ยนนี้ประกอบด้วยภาพที่ถ่ายจากระยะห่าง 28.7 กม. จากใจกลางดาวหาง 67P/Churyumov-Gerasimenko เมื่อวันที่ 3 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2558 ภาพโมเสกมีขนาด 4.2 x 4.6 กม. เครดิตรูปภาพ: ESA / Rosetta / NAVCAM / CC BY-SA IGO 3.0
น้ำเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตในการก่อตัวและเจริญรุ่งเรืองบนโลก และยังคงเป็นศูนย์กลางของชีวิตบนโลกทุกวันนี้
แม้ว่าน้ำบางส่วนน่าจะมีอยู่ในก๊าซและฝุ่นซึ่งโลกของเราเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 4.6 พันล้านปีก่อน แต่น้ำส่วนใหญ่คงจะระเหยไปแล้วเนื่องจากโลกก่อตัวใกล้กับความร้อนจัดของดวงอาทิตย์
การที่โลกอุดมไปด้วยน้ำของเหลวในท้ายที่สุดยังคงเป็นประเด็นถกเถียงสำหรับนักวิทยาศาสตร์
การวิจัยแสดงให้เห็นว่าน้ำบางส่วนในโลกเกิดขึ้นจากไอที่ระบายออกจากภูเขาไฟ ไอนั้นควบแน่นและตกลงมาในมหาสมุทร
แต่นักวิทยาศาสตร์ได้พบหลักฐานว่ามหาสมุทรส่วนใหญ่ของเรามาจากน้ำแข็งและแร่ธาตุบนดาวเคราะห์น้อย และอาจเป็นดาวหางที่พุ่งชนโลก
คลื่นของดาวหางและดาวเคราะห์น้อยชนกับดาวเคราะห์ชั้นในของระบบสุริยะเมื่อ 4 พันล้านปีก่อนน่าจะทำให้สิ่งนี้เกิดขึ้นได้
แม้ว่ากรณีการเชื่อมต่อน้ำดาวเคราะห์น้อยกับโลกจะรุนแรงมาก แต่บทบาทของดาวหางทำให้นักวิทยาศาสตร์งงงวย
การตรวจวัดดาวหางในตระกูลดาวพฤหัสหลายครั้งแสดงให้เห็นความเชื่อมโยงที่ชัดเจนระหว่างน้ำกับโลก
ลิงก์นี้อิงตามลายเซ็นต์ของนักวิทยาศาสตร์ระดับโมเลกุลคนสำคัญที่ใช้ในการติดตามต้นกำเนิดของน้ำทั่วทั้งระบบสุริยะ
ลายเซ็นนี้คืออัตราส่วนของดิวเทอเรียม (D) ต่อไฮโดรเจนปกติ (H) ในน้ำของวัตถุใดๆ และช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทราบเบาะแสว่าวัตถุนั้นก่อตัวขึ้นที่ใด
เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำในโลก อัตราส่วนไฮโดรเจนในดาวหางและดาวเคราะห์น้อยสามารถเปิดเผยได้ว่ามีความเชื่อมโยงกันหรือไม่
เนื่องจากน้ำที่มีดิวทีเรียมมีแนวโน้มที่จะก่อตัวในสภาพแวดล้อมที่เย็น ไอโซโทปบนวัตถุที่ก่อตัวอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ เช่น ดาวหาง จะมีความเข้มข้นสูงกว่าในวัตถุที่ก่อตัวใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้น เช่น ดาวเคราะห์น้อย
การตรวจวัดดิวเทอเรียมในไอน้ำของดาวหางในตระกูลดาวพฤหัสอื่นๆ อีกหลายดวงในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมา แสดงให้เห็นระดับน้ำที่ใกล้เคียงกับน้ำของโลก
“มันเริ่มดูเหมือนว่าดาวหางเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการส่งน้ำสู่โลก” กล่าวดร. แคธลีน มานท์นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์แห่งศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของ NASA
แต่ในปี 2014 ภารกิจ Rosetta ของ ESA ไปยัง 67P/Churyumov-Gerasimenko ได้ท้าทายแนวคิดที่ว่าดาวหางในตระกูลดาวพฤหัสช่วยเติมแหล่งกักเก็บน้ำของโลก
นักวิทยาศาสตร์ที่วิเคราะห์การวัดปริมาณน้ำของโรเซตตา พบว่าดิวทีเรียมมีความเข้มข้นสูงสุดเมื่อเทียบกับดาวหางใดๆ และมีดิวเทอเรียมมากกว่าในมหาสมุทรโลกประมาณ 3 เท่า ซึ่งมีดิวทีเรียมอะตอมประมาณ 1 อะตอมต่ออะตอมไฮโดรเจน 6,420 อะตอม
“มันเป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจมากและทำให้เราคิดใหม่ทุกอย่าง” ดร. Mandt กล่าว
ผู้เขียนตัดสินใจใช้เทคนิคการคำนวณทางสถิติขั้นสูงเพื่อทำให้กระบวนการแยกน้ำที่อุดมด้วยดิวเทอเรียมเป็นไปโดยอัตโนมัติในการวัดค่า Rosetta มากกว่า 16,000 ครั้ง
Rosetta ทำการตรวจวัดเหล่านี้ในอาการโคม่าของก๊าซและฝุ่นรอบๆ 67P/Churyumov-Gerasimenko
ดร. Mandt และเพื่อนร่วมงานเป็นคนแรกที่วิเคราะห์การวัดปริมาณน้ำของภารกิจยุโรปทั้งหมดซึ่งครอบคลุมภารกิจทั้งหมด
นักวิจัยต้องการทำความเข้าใจว่ากระบวนการทางกายภาพใดที่ทำให้เกิดความแปรปรวนในอัตราส่วนไอโซโทปไฮโดรเจนที่วัดที่ดาวหาง
การศึกษาในห้องปฏิบัติการและการสังเกตการณ์ดาวหางแสดงให้เห็นว่าฝุ่นจากดาวหางอาจส่งผลต่อการอ่านอัตราส่วนไฮโดรเจนที่นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบในไอของดาวหาง ซึ่งอาจเปลี่ยนแปลงความเข้าใจของเราว่าน้ำของดาวหางมาจากไหน และเปรียบเทียบกับน้ำของโลกอย่างไร
“ฉันแค่อยากรู้ว่าเราสามารถหาหลักฐานสำหรับเหตุการณ์นั้นที่ 67P/Churyumov-Gerasimenko ได้หรือไม่” ดร. Mandt กล่าว
“และนี่เป็นเพียงหนึ่งในกรณีที่หายากมากที่คุณเสนอสมมติฐานและพบว่ามันเกิดขึ้นจริง”
จริงๆ แล้ว นักวิทยาศาสตร์พบความเชื่อมโยงที่ชัดเจนระหว่างการตรวจวัดดิวทีเรียมในอาการโคม่าของ 67P/Churyumov-Gerasimenko กับปริมาณฝุ่นรอบๆ ยานอวกาศ Rosetta ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการวัดที่ทำใกล้กับยานอวกาศในบางส่วนของอาการโคม่าอาจไม่ได้เป็นตัวแทนของ องค์ประกอบของร่างกายดาวหาง
เมื่อดาวหางเคลื่อนตัวในวงโคจรใกล้กับดวงอาทิตย์มากขึ้น พื้นผิวของมันจะอุ่นขึ้น ส่งผลให้ก๊าซหลุดออกจากพื้นผิว รวมทั้งฝุ่นที่มีเศษน้ำแข็งเกาะอยู่ด้วย
การวิจัยชี้ว่าน้ำที่มีดิวเทอเรียมเกาะกับฝุ่นได้ง่ายกว่าน้ำธรรมดา
เมื่อน้ำแข็งบนเม็ดฝุ่นเหล่านี้ถูกปล่อยเข้าสู่อาการโคม่า ผลกระทบนี้อาจทำให้ดาวหางมีดิวทีเรียมมากกว่าที่เป็นอยู่
ผู้เขียนรายงานว่าเมื่อฝุ่นละอองไปถึงส่วนนอกของอาการโคม่า ซึ่งอยู่ห่างจากตัวดาวหางอย่างน้อย 75 ไมล์ มันก็จะแห้งไป
เมื่อน้ำที่อุดมด้วยดิวทีเรียมหมดลง ยานอวกาศจึงสามารถวัดปริมาณดิวเทอเรียมที่มาจากตัวดาวหางได้อย่างแม่นยำ
“การค้นพบนี้มีนัยสำคัญไม่เพียงแต่สำหรับการทำความเข้าใจบทบาทของดาวหางในการส่งน้ำของโลกเท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงการทำความเข้าใจการสำรวจดาวหางที่ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการก่อตัวของระบบสุริยะในยุคแรกๆ” พวกเขากล่าว
“ซึ่งหมายความว่ามีโอกาสที่ดีที่จะทบทวนข้อสังเกตในอดีตของเราอีกครั้งและเตรียมพร้อมสำหรับอนาคตเพื่อให้เราสามารถอธิบายผลกระทบจากฝุ่นได้ดีขึ้น”
ที่ศึกษาได้รับการตีพิมพ์ในวารสารความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์-
-
แคธลีน อี. มานท์และคณะ- 2024. D/H ใกล้พื้นดินสำหรับดาวหาง 67P/Churyumov-Gerasimenkoความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์10 (46); สอง: 10.1126/sciadv.adp2191
