ข้อโต้แย้งเรื่องฟอสฟีนบนดาวศุกร์

 

     นับตั้งแต่มีการประกาศการค้นพบสารเคมีที่มีชื่อว่า ฟอสฟีน(phosphine) บนดาวศุกร์ในเดือนกันยายนปีที่แล้วเป็นต้นมา ประชาคมวิทยาศาสตร์ก็แสดงความกังขา นักวิทยาศาสตร์ได้เผยแพร่รายงานมาเรื่อยๆ พยายามที่จะหาคัดค้านหรือสนับสนุนคำกล่าวอ้างนี้ และด้วยรายงานใหม่สองฉบับ มีทั้งการย้ำว่าได้ตรวจพบฟอสฟีนอย่างแน่นอน แต่การตรวจจับดังกล่าวก็ยังถูกสอบสวนและยกมาถกเถียงกัน จริงๆ เกิดอะไรบ้างมาติดตามกัน

ฟอสฟีนบนดาวศุกร์สำคัญอย่างไร

     การค้นพบฟอสฟีนเองก็เป็นเรื่องที่สร้างความประหลาดใจ ด้วยการใช้เครื่องมือ 2 ชนิดในช่วงเวลาที่แตกต่างกัน 2 ช่วง คือ กล้องโทรทรรศน์เจมส์ เคิร์ก มักซ์เวลล์(JCMT) ในปี 2017 และเครือข่ายขนาดใหญ่มิลลิเมตร/เสี้ยวมิลลิเมตรอะตาคามา(ALMA) ในปี 2019 ทีมที่นำโดยนักดาราศาสตร์ชีววิทยา Jane Greaves จากมหาวิทยาลัยคาร์ดิฟฟ์ในสหราชอาณาจักร ได้ตรวจจับสัญญาณสเปคตรัมของสารเคมีที่มีชื่อว่า ฟอสฟีน(phosphine) ในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์ ด้วยปริมาณ 20 ส่วนในหนึ่งพันล้านส่วน การค้นพบเผยแพร่ใน Nature Astronomy

     ฟอสฟีนเองก็พบได้บนโลกเช่นกัน และยังพบได้มากในระบบนิเวศที่มีออกซิเจนต่ำ(anaerobic) พบได้ในหนองน้ำและน้ำเสียซึ่งจะมีจุลชีพที่ไม่ใช้ออกซิเจนอาศัยอยู่ นอกจากนี้ยังพบได้ในลำไส้ และผายลม บางครั้ง จุลชีพแบบไม่ต้องการออกซิเจนก็สร้างฟอสฟีนขึ้นมา และเมฆของดาวศุกร์ก็เป็นแบบไม่มีออกซิเจน แม้ว่า Greaves และทีมของเธอจะกำจัดความเป็นไปอื่นที่ฟอสฟีนในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์จะถูกสร้างโดยกระบวนการอชีวภาพออกไปได้ แต่พวกเขาก็เตือนอย่างระมัดระวังว่าอาจมีวิถีอื่นที่สารเคมีนี้จะปรากฏขึ้น ยกตัวอย่างเช่น ในภูเขาไฟบนโลกก็สร้างฟอสฟีนขึ้น และเราก็มีหลักฐานว่าดาวศุกร์ยังคงมีกิจกรรมภูเขาไฟอยู่(มีรายงานอีกฉบับที่พบว่ากำเนิดฟอสฟีนดาวศุกร์จากภูเขาไฟ)

     ไม่ว่าจะมาแบบใด การตรวจจับนี้ก็ยังน่าประทับใจ แต่การเอ่ยอ้างถึงกำเนิดทางชีวภาพได้สร้างข้อสงสัยมากมาย และมีการวิเคราะห์ติดตามผลจากนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ

      เริ่มจาก ทีมนักวิทยาศาสตร์ทีมหนึ่งได้พิจารณาข้อมูลดาวศุกร์ที่บันทึกไว้ และพบว่ายานไพโอเนียร์(Pioneer) ก็เคยตรวจจับฟอสฟีนได้ย้อนไปถึงปี 1978 แต่รายงานฉบับนี้ยังไม่ได้ถูกตีพิมพ์ อีกงานซึ่งเสนอต่อวารสาร Science และยังไม่ได้ผ่านพิชญพิจารณ์(peer-reviewed) อ้างว่าได้ตรวจพบกรดอะมิโนไกลซีน(glycine) ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของโปรตีน บนดาวศุกร์ด้วย

     นักวิทยาศาสตร์คนอื่นเมื่อพิจารณาข้อมูล ก็มีรายงาน 3 ฉบับ ฉบับหนึ่งเผยแพร่ใน Astronomy & Astrophysics ตรวจสอบข้อมูล ALMA, อีกทีมเผยแพร่ใน Monthly Notices of the Royal Astronomical Society จากข้อมูลของ JCMT และอีกฉบับวิเคราะห์ข้อมูลทั้งสองชุดซ้ำและยังคงรอพิชญพิจารณ์อยู่ ซึ่งทั้งหมดรายงานว่าไม่พบฟอสฟีนอย่างมีนัยสำคัญในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์

     จากนั้นจึงดูจะเป็นเหมือนความผิดพลาดกับการประมวลผลข้อมูลจากการสำรวจของ ALMA Greaves จึงร้องขอให้ประมวลข้อมูลใหม่ และข้อมูลใหม่ก็เผยแพร่ในเดือนพฤศจิกายน 2020 เธอและทีมวิเคราะห์ข้อมูลใหม่ และพบว่าพวกเขาก็ยังคงตรวจสอบฟอสฟีนบนดาวศุกร์ได้ แต่ด้วยปริมาณที่ต่ำลง คือทั่วดาวเคราะห์มีระดับเฉลี่ยที่ 1 ถึง 4 ส่วนในหนึ่งพันล้านส่วน โดยบางจุดอาจจะมีสูงในระดับ 5 ถึง 10 ส่วนในหนึ่งพันล้านส่วน(ppb)

      เนื่องจากซัลเฟอร์ไดออกไซด์และฟอสฟีนต่างก็ดูดกลืนคลื่นใกล้กับความถี่ 266.94 กิกะเฮิร์ตซ์ นักวิจัยบางคนจึงบอกว่า Greaves และทีมอาจจะตรวจจับซัลเฟอร์ไดออกไซด์(ซึ่งก็มีกำเนิดจากกิจกรรมภูเขาไฟเช่นกัน) ไม่ใช่ฟอสฟีน ในรายงานฉบับใหม่ Greaves และทีมได้กำจัดความเป็นได้ของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ออกไป โดยเส้นสเปคตรัมดูดคลื่น(absorption line) ที่แปรผลว่าเป็นร่องรอยทางเคมีของฟอสฟีนนั้น กว้างเกินกว่าจะมาจากซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และซัลเฟอร์ไดออกไซด์บนดาวศุกร์ก็ไม่ได้มีปริมาณมากพอที่จะสร้างสัญญาณที่สำรวจได้ และรายงานฉบับที่สามของทีม Greaves ก็ตามมา

จากการค้นพบเดิมบอกว่า ฟอสฟีน น่าจะอยู่ในชั้นเมฆที่ระดับความสูงระหว่าง 50 ถึง 60 กิโลเมตร

     มีรายงานล่าสุดอีก 2 ฉบับ ฉบับหนึ่งเผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters และอีกฉบับตอบรับเผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters ได้กลับไปวิเคราะห์ข้อมูลใหม่ รายงานทั้งสองฉบับค้านการค้นพบฟอสฟีน รายงานฉบับแรกได้วิเคราะห์ข้อมูลทั้งสองชุดของ ALMA เสียใหม่ ทั้งก่อนและหลังจากมีการประมวลข้อมูลใหม่ ทีมพบเส้นสเปคตรัมที่ 299.64 GHz ในชุดข้อมูลแรก แต่ไม่พบสัญญาณอย่างมีนัยสำคัญในชุดหลังมีการประมวลใหม่ พวกเขายังพบว่ากำมะถันไดออกไซด์น่าจะมีอยู่อย่างน้อย 10 ppb และ ALMA ตรวจไม่พบ ซึ่งบอกว่ามันน่าจะมีอยู่มากกว่าที่ Greaves และทีมคิดไว้

     รายงานฉบับที่สอง ทีมที่นำโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวอชิงตันใช้ข้อมูลจากการสำรวจดาวศุกร์หลายสิบปีเพื่อทำแบบจำลองสภาวะในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์ และตรวจสอบว่าฟอสฟีนและกำมะถันไดออกไซด์น่าจะมีพฤติกรรมอย่างไรในแต่ละระดับของชั้นบรรยากาศดาวศุกร์ สัญญาณของพวกมันเมื่อ JCMT และ ALMA ตรวจพบน่าจะมีสภาพเช่นไร พวกเขาพบว่าสัญญาณที่ 299.64 GHz สอดคล้องอย่างดีเยี่ยมกับกำเนิดที่ระดับความสูงราว 80 กิโลเมตร เหนือแถบเมฆ แทนที่จะเป็น 50 ถึง 60 กิโลเมตรตามที่ Greaves และทีมเสนอไว้ ที่ระดับความสูงขนาดนี้ การแผ่รังสีอุลตราไวโอเลตน่าจะฉีกโมเลกุลฟอสฟีนในเวลาเพียงไม่กี่วินาที ถ้ามีการเติมฟอสฟีนขึ้นสู่ระดับความสูงดังกล่าว อัตราการเติมจะต้องสูงประมาณ 1 ร้อยเท่าของที่การสังเคราะห์แสงบนโลกส่งออกซิเจนขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ ดังนั้นคำอธิบายที่ดีที่สุดก็น่าจะไปตกที่กำมะถันไดออกไซด์แทน พวกเขาสรุปไว้

      การค้นพบอื่นก็คือทีมคิดว่าข้อมูล ALMA น่าจะประเมินปริมาณของกำมะถันไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์ต่ำเกินไป ซึ่งทำให้เกิดความเข้าใจผิดว่าสัญญาณ JMCT เกือบทั้งหมดน่าจะมาจากฟอสฟีน การเรียงตัวของจานรับสัญญาณของ ALMA ในช่วงปี 2019 ที่ทำการสำรวจนั้นมีผลข้างเคียงที่ไม่เป็นที่ปรารถนา สัญญาณจากก๊าซซึ่งสามารถพบได้เกือบทั่วทุกแห่งหนในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์อย่างกำมะถันไดออกไซด์ กลับให้สัญญาณที่อ่อนกว่าก๊าซที่กระจายอยู่ในพื้นที่ที่แคบกว่า Alex Akin ผู้เขียนร่วมจากห้องทดลองไอพ่นขับดัน(JPL) กล่าว ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า spectral line dilution  

     แล้วจะสรุปได้หรือยัง? ยังไม่ใกล้เคียงเลย สำหรับผู้เริ่มเรียนรู้ Greaves และทีมน่าจะมีปฏิกิริยาตอบสนองกับรายงานใหม่ทั้งสองฉบับนี้ ซึ่งก็จะยิ่งกระตุ้นให้เกิดการตอบสนองเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ด้วยแบบจำลองเสมือนจริงและแบบจำลองเพิ่มขึ้นมา และอาจจะแม้แต่การทดลองเพื่อตรวจสอบความเป็นไปได้และความน่าจะเป็นต่างๆ นอกจากนี้ เรายังไม่เห็นจุดที่จะสรุปได้เลย เป็นไปได้ว่าทางเดียวที่เราจะทำให้การโต้แย้งนี้หยุดลงก็คือ ด้วยการทำการสำรวจในรายละเอียดให้มากขึ้นด้วยเครื่องมือที่ทรงพลังมากขึ้น ซึ่งเราคงต้องรออีกพักใหญ่ๆ มีปฏิบัติการสู่ดาวศุกร์ที่เสนอขึ้นมา แต่ก็ยังต้องรั้งรอเวลาอีกนานระหว่างช่วงเสนอ กับการตัดสิน

     อย่างไรก็ตาม นั้นก็เป็นส่วนที่ดีที่สุดของวิทยาศาสตร์ ระหว่างถูกกับผิด ไม่ว่าจะมีฟอสฟีนบนดาวศุกร์หรือไม่ นักวิทยาศาสตร์ก็จะใช้ความคิดสร้างสรรค์เพื่อพยายามหาคำตอบ ซึ่งจะนำไปสู่การปรับปรุงเทคนิคและเครื่องมือในการวิเคราะห์ และสุดท้าย เราจะได้เรียนรู้ความจริง และไม่ว่าความจริงจะเป็นเช่นไร มันจะสอนสิ่งใหม่ๆ เกี่ยวกับเอกภพนี้ให้แก่เรา

 

แหล่งข่าว sciencealert.com – fact check: what’s going on with that phosphine detection on Venus?
                 iflscience.com – sulfur dioxide not phosphine may explain that mysterious atmospheric signature on Venus

                Sciencedaily.com – purported phosphine on Venus more likely to be ordinary sulfur dioxide