สิ่งมีชีวิตบนโลกมีโครงสร้างหลักเป็นคาร์บอนและน้ำ ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญ แต่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถหาคำอธิบายถึงต้นกำเนิดของน้ำบนโลก
รูปที่ 1. ดาว V883 โอไรโอนิส (อ้างอิง: Allthatsinteresting)
นี่คือการค้นพบโมเลกุลของน้ำที่เป็นก๊าซ (Gaseous Water) ที่ล้อมรอบดาว V883 โอไรโอนิส (V883 Orionis) ซึ่งเป็นดาวอายุน้อยที่อยู่ห่างจากโลกประมาณ 1,300 ปีแสง ในกลุ่มดาวนายพราน (Orion constellation) ได้สังเกตเห็นโมเลกุลของน้ำที่เป็นก๊าซซึ่งมีองค์ประกอบทางเคมีคล้ายกับน้ำที่พบในดาวหางใกล้กับโลก และผู้เชี่ยวชาญคิดว่าดาวดวงนี้สามารถช่วยอธิบายได้ว่าโลกมีน้ำเป็นครั้งแรกเมื่อหลายพันล้านปีก่อนได้อย่างไร
เราสามารถศึกษาต้นกำเนิดของน้ำผ่านเส้นทางจักรวาล จอห์น เจ.โทบิน (John J. Tobin) นักดาราศาสตร์แห่งหอสังเกตการณ์วิทยุดาราศาสตร์แห่งชาติ กล่าวในการให้สัมภาษณ์กับดิอินดิเพนเดนซ์ (The Independent) เรารู้ว่าปลายทางมีลักษณะอย่างไร ซึ่งเป็นน้ำบนดาวเคราะห์และในดาวหาง แต่เราต้องการตามรอยนั้นกลับไปยังจุดกำเนิดของน้ำ จนถึงขณะนี้ห่วงโซ่ของน้ำในการพัฒนาระบบสุริยะของเราได้พังทลายลง
ด้วยการใช้กล้องโทรทรรศน์ที่มีประสิทธิภาพ นักดาราศาสตร์ค้นพบน้ำก๊าซที่ล้อมรอบดาว V883 โอไรโอนิส ก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตการเดินทางของน้ำจากเมฆก๊าซไปยังดาวฤกษ์อายุน้อย และจากดาวหางไปยังดาวเคราะห์ แต่การหาคำตอบว่าน้ำเคลื่อนที่จากดาวฤกษ์อายุน้อยไปยังดาวหางได้อย่างไรนั้นพิสูจน์ได้ยาก เนื่องจากน้ำที่เป็นก๊าซรอบๆดาว V883 โอไรโอนิส มีความคล้ายคลึงกับน้ำที่พบในดาวหางใกล้โลกมาก การค้นพบครั้งใหม่นี้จึงชี้ให้เห็นว่าน้ำที่ดาวหางส่งมายังโลกของเราเมื่อหลายพันล้านปีก่อนนั้นมีต้นกำเนิดมาจากเมฆก๊าซซึ่งอาจจะมีอายุมากกว่า 4.6 พันล้านปี
ดาว V883 โอไรโอนิส เป็นจิ๊กซอว์ที่ขาดหายไปในกรณีนี้ จอห์นกล่าว องค์ประกอบของน้ำในบริเวณจานรอบดาวนั้นคล้ายกับของดาวหางในระบบสุริยะของเรามาก นี่เป็นการยืนยันแนวคิดที่ว่าน้ำในระบบดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นเมื่อหลายพันล้านปีก่อนหน้าดวงอาทิตย์ และได้รับการสืบทอดมาจากทั้งดาวหางและโลก ค่อนข้างไม่เปลี่ยนแปลง
รูปที่ 2. อตาคามามิลลิเมตรขนาดใหญ่หรือซับมิลลิเมตรอาร์เรย์ (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array: ALMA) (อ้างอิง: Allthatsinteresting)
ดาวฤกษ์ก่อตัวขึ้นเมื่อเมฆก๊าซและฝุ่นจำนวนมหาศาลยุบตัวลง ทำให้ร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อรวมตัวกัน รอบใจกลางดาวฤกษ์ สสารจากเมฆก่อตัวเป็นจานล้อมรอบ ซึ่งใช้เวลาหลายล้านปีค่อยๆรวมตัวกันเป็นดาวหาง ดาวเคราะห์น้อย และดาวเคราะห์ คำถามที่นักดาราศาสตร์ต้องการคำตอบคือ น้ำในระบบสุริยะของเรามาจากไหน ในการตอบคำถามนี้ ทีมงานใช้อตาคามามิลลิเมตรขนาดใหญ่หรือซับมิลลิเมตรอาร์เรย์ (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array: ALMA) ซึ่งเป็นอาร์เรย์ของกล้องโทรทรรศน์ในชิลี เพื่อสแกนดาว V883 โอไรโอนิส เพื่อหาสัญญาณของรังสีที่ปล่อยออกมาจากน้ำที่เป็นก๊าซ ซึ่งเป็นผลมาจากการหมุนของโมเลกุล แต่สิ่งนี้จะซับซ้อนเมื่อน้ำกลายเป็นน้ำแข็ง เนื่องจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุลถูกจำกัดมากขึ้น
มาร์กอท ลีมเกอร์ (Margot Leemker) นักศึกษาที่หอดูดาวไลเดน (Leiden Observatory) ประเทศเนเธอร์แลนด์ผู้ร่วมวิจัยกล่าวว่า น้ำส่วนใหญ่ในบริเวณจานรอบๆถูกแช่แข็งจนเป็นน้ำแข็งที่ก่อตัวรอบดาวเคราะห์ ดังนั้นมันจึงมักถูกซ่อนไว้จากสายตาของเรา มาร์กอทกล่าว น้ำที่เป็นก๊าซใกล้ศูนย์กลางของจานรอบดาวเคราะห์ซึ่งมีอุณหภูมิสูงกว่ามักจะถูกบดบังด้วยฝุ่นที่ประกอบเป็นจานทำให้สิ่งต่างๆซับซ้อนยิ่งขึ้น พื้นที่ที่อบอุ่นเหล่านี้มีขนาดเล็กและยากที่จะถ่ายภาพด้วยกล้องโทรทรรศน์
อย่างไรก็ตาม เมื่อเร็วๆนี้พบว่าดาว V883 โอไรโอนิส มีความร้อนผิดปกติ จนถึงอุณหภูมิที่น้ำไม่ได้อยู่ในรูปน้ำแข็งอีกต่อไป แต่กลายเป็นก๊าซ ทำให้เราสามารถตรวจจับได้ จอห์นกล่าว ทำให้เป็นตัวเลือกที่สมบูรณ์แบบสำหรับการสังเกตการณ์ ด้วยการใช้ ALMA ทีมงานสามารถตรวจจับน้ำบริเวณรอบจานของดาว กำหนดองค์ประกอบและกำหนดแผนที่การกระจายของน้ำทั่วทั้งจาน ซึ่งสังเกตว่าในขณะที่องค์ประกอบโดยทั่วไปของน้ำอย่างที่เราทราบกันดีว่าประกอบด้วยออกซิเจน 1 อะตอมและไฮโดรเจน 2 อะตอม (H2O) แต่มันไม่ใช่วิธีเดียวที่จะประกอบเป็นน้ำได้ ในความเป็นจริง ทีมของจอห์นได้ศึกษาน้ำที่หนักกว่า (Heavy Water) เป็นอะตอมของไฮโดรเจน 1 อะตอม และถูกแทนที่ด้วยดิวทีเรียม (Deuterium) ซึ่งเป็นไอโซโทปที่หนัก น้ำธรรมดาและน้ำที่หนักกว่าก่อตัวภายใต้สภาวะที่แตกต่างกัน ดังนั้นด้วยการวิเคราะห์อัตราส่วนของน้ำธรรมดาต่อน้ำที่หนักกว่าในระบบ นักดาราศาสตร์จึงสามารถระบุได้ว่าน้ำนั้นก่อตัวขึ้นเมื่อใดและที่ไหน
ก่อนหน้านี้ดาวหางในระบบสุริยะของเราบางดวงได้สะท้อนอัตราส่วนของน้ำที่ใกล้เคียงกับอัตราส่วนของน้ำในโลก ซึ่งบ่งชี้ว่าน้ำของโลกอาจจะมาจากดาวหางเมื่อหลายพันล้านปีก่อน ในการสังเกตการณ์ดาว V883 โอไรโอนิส ทีมของจอห์นได้ค้นพบอัตราส่วนที่คล้ายคลึงกันซึ่งกระจายไปทั่วจานของดาวอายุน้อย และพบว่าจานประกอบด้วยน้ำอย่างน้อย 1,200 เท่าของปริมาณน้ำในมหาสมุทรของโลก
รูปที่ 3. ดาว V883 โอไรโอนิสในช่วงความยาวคลื่นต่างๆที่แสดงไอน้ำรอบดาวอายุน้อย (อ้างอิง: Sciencealert)
เราสรุปได้ว่าจานนั้นรับน้ำโดยตรงจากเมฆก่อตัวดาวฤกษ์ และน้ำนี้จะกลายเป็นวัตถุน้ำแข็งขนาดใหญ่ เช่น ดาวหางที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงทางเคมี นักดาราศาสตร์เขียนในการศึกษา ตอนนี้เราสามารถติดตามต้นกำเนิดของน้ำในระบบสุริยะได้ตั้งแต่ก่อนการก่อตัวของดวงอาทิตย์ จอห์นกล่าวเสริม แต่ทีมยังมีงานต่อก่อนที่พวกเขาจะไขปริศนานี้ให้จบลง
ในอนาคต พวกเขาตั้งใจจะใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากของหอดูดาวทางตอนใต้ของยุโรป และเครื่องมือรุ่นแรกของกล้อง ELT อินฟราเรดมิดอินฟราเรดและสเปกโตรกราฟ เพื่อช่วยเสริมการเชื่อมโยงเส้นทางของน้ำจากเมฆที่ก่อตัวเป็นดาวไปยังระบบสุริยะ สิ่งนี้จะทำให้เรามองเห็นน้ำแข็งและก๊าซในจานก่อตัวดาวเคราะห์ได้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น มาร์กอทกล่าว
อ้างอิง: Allthatsinteresting
