Hamburg meteorite อุกกาบาตที่มีสารอินทรีย์สองพันกว่าชนิด

 

ฟุตเทจแสดงไฟร์บอลเหนือมิชิกัน ซึ่งชิ้นส่วนดาวตกสว่างนี้ แตกกระจายเป็นชิ้นๆ โดยชิ้นหนึ่งตกลงบนพื้นผิวน้ำแข็งของทะเลสาบสตรอเบอรี่

     ในค่ำคืนของวันที่ 16 มกราคม 2018 มีดาวตกไฟร์บอลลูกหนึ่งวิ่งผ่านท้องฟ้าเหนือเขตมิดเวสต์ของสหรัฐฯ และออนตาริโอในคานาดา ก่อนที่จะตกบนทะเลสาบที่เป็นน้ำแข็งแห่งหนึ่งในมิชิกัน นักวิทยาศาสตร์ใช้เรดาร์สภาพอากาศเพื่อหาว่าชิ้นส่วนตกที่ใด และนักล่าอุกกาบาตก็สามารถรวบรวมอุกกาบาตได้อย่างรวดเร็ว ก่อนที่องค์ประกอบเคมีของมันจะถูกเปลี่ยนแปลงโดยการสัมผัสกับน้ำของเหลว และตามที่รายงานฉบับใหม่ใน Meteoritics & Planetary Science ออนไลน์วันที่ 27 ตุลาคม ได้แสดงให้เห็นว่าหินอวกาศจะมีสภาพอย่างไรเมื่อมันอยู่ในอวกาศ ซึ่งรวมถึงการได้เห็นสารประกอบอินทรีย์ในสภาพดั่งเดิม ซึ่งอาจจะบอกเราเกี่ยวกับกำเนิดของชีวิตได้

     Phillipp Heck ภัณฑารักษ์ที่ฟิลด์มิวเซียม รองศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยชิคาโก และผู้เขียนนำรายงานฉบับใหม่ กล่าวว่า อุกกาบาตขนาดเท่าลูกวอลนัทนี้มีความพิเศษเนื่องจากมันตกลงบนทะเลสาบที่เยือกแข็ง และถูกเก็บกู้อย่างรวดเร็ว มันจึงมีสภาพเดิมๆ มาก เราได้เห็นแร่ธาตุที่ไม่ได้ถูกแปรสภาพไปมากนัก และต่อมาก็พบว่ามันมีสารอินทรีย์นอกพิภพที่หลากหลายอย่างมากกว่า 2000 ชนิดย้อนเวลากลับไปได้ถึงเมื่อระบบสุริยะยังอายุน้อย สารประกอบอินทรีย์เหล่านี้น่าจะถูกนำส่งมายังโลกยุคต้น โดยอุกกาบาตและอาจจะมีส่วนเกี่ยวข้องกับองค์ประกอบของชีวิต

     อุกกาบาตก็คือหินอวกาศที่ตกลงมาบนโลก เมื่อสรรพสิ่งอย่างดาวเคราะห์น้อยชนกันในอวกาศส่วนนอก ชิ้นส่วนก็จะแตกออก ก้อนหินเหล่านี้ซึ่งเรียกว่าสะเก็ดดาว(meteoroids) ยังคงล่องลอยในอวกาศ และบางครั้ง เส้นทางใหม่ของพวกมันก็นำมันไปชนกับดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์ เมื่อสะเก็ดดาวดวงหนึ่งวิ่งผ่านชั้นบรรยากาศโลก เราจะสามารถเห็นมันเป็นดวงไฟ(fireball) หรือดาวตก(shooting star) ได้ ถ้าชิ้นส่วนของดาวตกอยู่รอดจากการเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศ ชิ้นส่วนที่เหลืออยู่ก็จะตกลงบนโลกกลายเป็นก้อนอุกกาบาต(meteorites)

     เมื่อไฟร์บอลดวงนี้มาถึงมิชิกัน นักวิทยาศาสตร์ใช้เรดาร์อากาศของนาซาเพื่อตามรอยว่าชิ้นส่วนไปอยู่ที่ไหน เรดาร์สภาพอากาศมีความสำคัญในการตรวจจับลูกเห็บและฝน Heck อธิบาย ชิ้นส่วนของอุกกาบาตเหล่านี้มาด้วยขนาดในช่วงดังกล่าว ดังนั้น เรดาร์สภาพอากาศก็จะช่วยแสดงตำแหน่งและความเร็วของอุกกาบาตได้ ซึ่งก็หมายความว่าเราสามารถค้นหามันได้เร็วมากๆ

นักล่าอุกกาบาต Robert Ward ถ่ายภาพกับอุกกาบาตที่พบบน Lake Strawberry

      ไม่ถึงสองวันหลังจากที่มันตกลงบนพื้นโลก นักล่าอุกกาบาต Robert Ward ก็พบชิ้นส่วนแรกของอุกกาบาตนี้บนพื้นผิวที่เยือกแข็งของทะเลสาบสตรอเบอรี่(Strawberry Lake) ใกล้แฮมเบิร์ก มิชิกัน ทำให้น้ำของเหลวไม่ได้แทรกซึมเข้าไปตามรอยแตกและปนเปื้อนตัวอย่างด้วยสปอร์และจุลชีพบนโลก รวมๆ แล้วอุกกาบาตมีจำนวน 19 ชิ้น น้ำหนักรวม 1 กิโลกรัม Ward ทำงานกับ Terry Boudreaux ได้บริจาคอุกกาบาตชิ้นแรกนี้ให้กับฟิลด์มิวเซียม ที่ Heck และ Jennika Greer นักศึกษาที่ฟิลด์ และมหาวิทยาลัยชิคาโก หนึ่งในผู้เขียนของรายงาน ก็เริ่มศึกษามัน เมื่ออุกกาบาตมาถึงฟิลด์ ฉันใช้เวลาตลอดสุดสัปดาห์เพื่อวิเคราะห์มัน เพราะฉันตื่นเต้นมากๆ ที่ได้พบว่ามันเป็นอุกกาบาตชนิดใด และมีอะไรอยู่ในนั้น Greer กล่าว กับอุกกาบาตทุกก้อนที่ตกลงมา มีโอกาสที่จะมีบางสิ่งที่ใหม่เอี่ยมและคาดไม่ถึงโดยสิ้นเชิงอยู่ข้างในนั้น

     เมื่อหินอวกาศเข้าสู่ชั้นบรรยากาศด้วยความเร็วหลายกิโลเมตรต่อวินาที อากาศรอบๆ ก้อนหินจะแตกตัวเป็นไอออน(ionized) ความร้อนที่สุดขั้วหลอมเหลวประมาณ 90% ของสะเก็ดดาวไปหายไป และหินที่รอดผ่านการเสียดสีในชั้นบรรยากาศก้อนนี้ก็ถูกเคลือบด้วยเปลือกแก้วหลอมเหลวที่หนาราว 1 มิลลิเมตร ชิ้นส่วนเดิมที่อยู่ภายในเปลือกแก้วเป็นบันทึกหินที่มีสภาพดั่งเดิมจากธรณีเคมีในห้วงอวกาศ แม้ว่าจะตกลงสู่โลกอย่างลุกไหม้ หลังจากชั้นส่วนนอกระเหยหายไปแล้ว อุกกาบาตหินก็ยังคงเย็นมากๆ เมื่อพวกมันถึงพื้นผิว Heck กล่าวว่า ผมเคยได้ยินว่ามีคนเห็นอุกกาบาตที่ตกลงในแอ่งน้ำเล็กๆ และแอ่งน้ำก็เป็นน้ำแข็งเพราะอุกกาบาตเย็นจัดมากๆ

     อุกกาบาตนี้มีอัตราส่วนของยูเรเนียม(U-238 และ U-235) ต่อธาตุที่เกิดจากการสลายตัวของมัน คือตะกั่ว(Pb-207 และ Pb-206) ที่บอกนักวิทยาศาสตร์ว่าดาวเคราะห์น้อยก้อนแม่ก่อตัวขึ้นเมื่อราว 4.5 พันล้านปีก่อน ในช่วงเวลาดังกล่าว หินจะผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการแปรสภาพด้วยอุณหภูมิ(thermal metamorphism) ซึ่งมันจะต้องเจอกับอุณหภูมิราว 700 องศาเซลเซียส แต่หลังจากนั้น องค์ประกอบของดาวเคราะห์น้อยก็แทบจะไม่เปลี่ยนแปลงเลยในช่วง 3 พันล้านปีหลัง จากนั้นเมื่อราว 12 ล้านปีก่อน การชนได้ทำให้ชิ้นส่วนหินขนาดกว้าง 40 ถึง 60 เซนติเมตรหลุดออกมาซึ่งเพิ่งตกลงในมิชิกัน ตามที่ Heck ได้ทำการวิเคราะห์การอาบรังสีคอสมิคในอวกาศของก้อนอุกกาบาตไว้ 

     นักวิจัยได้ตรวจสอบพบว่าอุกกาบาตเป็น H4 chondrite H ซึ่งบ่งชี้ว่ามันเป็นอุกกาบาตหินที่มีเหล็กปริมาณสูง ในขณะที่ ชนิด 4 ก็คือผ่านกระบวนการแปรสภาพด้วยอุณหภูมิเพียงพอที่จะเปลี่ยนองค์ประกอบดั่งเดิมของมัน ซึ่งอุกกาบาตที่ตกลงบนโลกทั้งหมดมีเพียง 4% ที่เป็นชนิดนี้ แต่ความจริงที่ทำให้อุกกาบาตแฮมเบิร์ก มีความพิเศษก็คือมันถูกเก็บกู้ได้เร็วแค่ไหน และถูกวิเคราะห์อย่างดีแค่ไหน มันเกิดการเปลี่ยนแปลงจากสภาพบนโลกไปน้อยมากๆ จนแทบจะดูเหมือนเก็บมาจากอวกาศเลย อุกกาบาตนี้แสดงถึงความหลากหลายของสารอินทรีย์อย่างมากมายถึง 2600 ชนิด จนถ้าใครสักคนที่สนใจในการศึกษาสารอินทรีย์จะรู้เลยว่าไม่ใช่อุกกาบาตชนิดปกติจนใครๆ ก็อยากสัมผัสมัน Greer กล่าว แต่เนื่องจากมีความน่าตื่นเต้นมากมายล้อมรอบมันอยู่ ทุกๆ คนก็อยากจะใช้เทคนิคของตัวเองเพื่อวิเคราะห์ ดังนั้นเราจึงมีชุดข้อมูลที่เพียบพร้อมอย่างไม่ปกติจากอุกกาบาตเพียงก้อนเดียวนี้

ชิ้นส่วนอุกกาบาตที่ตกบน Lake Strawberry ซึ่งมีสารประกอบอินทรีย์ดั่งเดิมจากอวกาศจำนวนมาก

     นักวิทยาศาสตร์ไม่แน่ใจว่าสารประกอบอินทรีย์ที่เป็นองค์ประกอบชีวิตบนโลก มาถึงโลกได้อย่างไร ทฤษฎีหนึ่งบอกว่าพวกมันโดยสารมากับอุกกาบาต แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าอุกกาบาตจะมีสิ่งมีชีวิตต่างดาวอยู่แต่อย่างใด แต่เป็นสารประกอบอินทรีย์บางชนิดที่ช่วยสร้างชีวิตขึ้นมา ซึ่งอาจจะก่อตัวขึ้นในดาวเคราะห์น้อยซึ่งต่อมาก็ตกลงบนโลก(พูดสั้นๆ คือ มันไม่มีเอเลี่ยน) การแปรสภาพจากสารประกอบอินทรีย์นอกโลกจนกลายมาเป็นจุลชีพชนิดแรกๆ บนโลก เป็นก้าวที่ใหญ่ซึ่งยังคงเป็นปริศนาข้อใหญ่ แต่หลักฐานก็ชี้ว่าพบสารอินทรีย์ได้ทั่วไปในอุกกาบาตแม้แต่ในอุกกาบาตที่เกิดการแปรสภาพด้วยอุณหภูมิอย่างก้อนที่ตกที่มิชิกัน

     นักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาอุกกาบาตและอวกาศบางครั้งก็ถูกถามว่า คุณเคยได้เห็นสัญญาณของสิ่งมีชีวิตหรือไม่ และผมก็มักจะตอบว่า ใช่ อุกกาบาตทุกๆ ก้อนเต็มไปด้วยชีวิต แต่เป็นสิ่งมีชีวิตบนโลกนะ Heck กล่าว ทันทีที่มีอะไรตกลงมา มันก็จะถูกกลืนด้วยจุลชีพและสิ่งมีชีวิตจากโลก เรามีอุกกาบาตที่มีไลเคนเจริญอยู่บนนั้นด้วย ดังนั้น ความจริงที่ว่าอุกกาบาตนี้ถูกเก็บกู้อย่างรวดเร็วมากหลังจากที่ตกลงมา และมันตกบนน้ำแข็งแทนที่จะเป็นในโคลน ก็ช่วยให้มันสะอาดขึ้น

     สภาพของอุกกาบาตเมื่อมันตกลงมาก็ยังช่วยนักวิทยาศาสตร์ให้เรียนรู้เกี่ยวกับมันได้มากกว่าอุกกาบาตก้อนอื่นๆ ในชนิดเดียวกัน พวกเขาได้ใช้เทคนิคการวิเคราะห์ที่หลากหลายและศึกษาตัวอย่างจากส่วนต่างๆ ของอุกกาบาตเพื่อให้ได้ภาพแร่ธาตุที่อุกกาบาตมีที่ครบถ้วนมากขึ้น Greer กล่าวว่า คุณได้เรียนรู้มากมายเกี่ยวกับอุกกาบาตเมื่อคุณตรวจสอบชิ้นส่วนที่แตกต่างกันไป มันก็เหมือนกับว่าคุณมีพิซซาซูพรีมถาดหนึ่ง ถ้าคุณพิจารณาแค่ที่เสี้ยวเล็กๆ ชิ้นเดียว คุณก็อาจจะคิดว่ามันก็มีแค่เปปเปอโรนี แต่ก็อาจมีเห็ดหรือพริกหวานอยู่ในชิ้นอื่นอีก

      การศึกษานี้เป็นการแสดงว่าเราจะสามารถทำงานกับผู้เชี่ยวชาญรอบโลกเพื่อคั้นข้อมูลจากหินดั่งเดิมชิ้นเล็กๆ ที่มีค่านี้ได้มากที่สุด ได้อย่างไร Heck กล่าว เมื่อมีอุกกาบาตใหม่ๆ ตกลงบนทะเลสาบที่เยือกแข็ง บางทีอาจจะสักช่วงในฤดูหนาว เราก็พร้อมจะไป และการตกลงมาครั้งหน้าก็อาจมีบางสิ่งที่เราไม่เคยเห็นมาก่อน

แหล่งข่าว phys.org : “fireball” meteorite contains pristine extraterrestrial organic compounds
                sciencealert.com : fireball meteorite that struck Michigan reveals ancient extraterrestrial compounds  
                iflscience.com : frozen lake meteorite is among the most unaltered ever found