ภูเขาไฟใต้มหาสมุทรของยูโรปา

ภาพจากศิลปินแสดงยาน ยูโรปา คลิปเปอร์(Europa Clipper) ในวงโคจรรอบดวงจันทร์ยูโรปา
  

    ดวงจันทร์ยูโรปาที่ห่อหุ้มด้วยน้ำแข็งของดาวพฤหัสฯ กำลังดูจะมีโอกาสที่จะเป็นสถานที่ที่ดีที่สุดในระบบสุริยะที่จะสำรวจหาชีวิตนอกโลก เมื่อแบบจำลองใหม่บอกว่า ชั้นแมนเทิลหินซึ่งอยู่ลึกข้างใต้ เปลือกน้ำแข็งหนาและชั้นมหาสมุทร จริงๆ แล้วน่าจะร้อนมากพอที่จะมีกิจกรรมภูเขาไฟได้ ยิ่งกว่านั้น ยังน่าจะร้อนแรงมาตลอดช่วง 4.5 พันล้านปี การค้นพบนี้มีนัยสำคัญโดยตรงกับความเป็นไปได้ของชีวิตที่อยู่ที่พื้นทะเลของยูโรปา

     Marie Behounkova นักธรณีฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยชาร์ลส์ ในสาธารณรัฐเชค กล่าวว่า การค้นพบของเราได้ให้หลักฐานเพิ่มเติมว่า มหาสมุทรใต้พื้นผิวของยูโรปา(Europa) อาจจะมีสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมที่จะให้กำเนิดชีวิตได้ ยูโรปาเป็นหนึ่งในวัตถุฟากฟ้าที่หาได้ยากว่าจะรักษากิจกรรมภูเขาไฟมาได้หลายพันล้านปี และบางทีอาจจะเป็นอีกเพียงดวงเดียวนอกเหนือจากโลกที่มีแหล่งน้ำขนาดใหญ่ และแหล่งพลังงานที่มีอายุยาวนาน

     คุณอาจจะคิดว่าพิภพน้ำแข็งดวงหนึ่งซึ่งห่างไกลจากความอบอุ่นที่ค้ำจุนชีวิตของดวงอาทิตย์ ที่ซึ่งอุณหภูมิพื้นผิวดูจะสูงที่สุดที่ราวๆ -140 องศาเซลเซียส ไม่น่าจะเป็นสถานที่ที่จะพบสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ได้ แต่มันกลับมีสภาพที่คล้ายกับบนโลก เป็นความจริงที่ชีวิตเกือบทั้งหมดพึ่งพาห่วงโซ่อาหาร ที่มีพื้นฐานจากการสังเคราะห์แสง(photosynthesis) แต่ในสภาพแวดล้อมที่สุดขั้วบางอย่าง ในที่ๆ ดวงอาทิตย์ส่องไปไม่ถึง ชีวิตก็มีหนทางอื่นให้เดินได้

      ในความมืดมิดของมหาสมุทรซึ่งลึกเกินกว่าที่แสงอาทิตย์จะส่องไปถึง ปล่องภูเขาไฟให้ความร้อนแก่น้ำรอบๆ ที่นั้นเอง ที่ชีวิตเกิดขึ้นโดยพึ่งพาการสังเคราะห์ทางเคมี(chemosynthesis) แบคทีเรียเก็บเกี่ยวพลังงานจากกระบวนการทางธรณีเคมี แทนที่จะเป็นพลังงานดวงอาทิตย์ เพื่อผลิตอาหาร เมื่อมีแบคทีเรีย ก็มีสิ่งมีชีวิตแบบอื่นมากินพวกมัน นี่สร้างระบบนิเวศที่อยู่ลึกในความมืดมิด

     เราทราบว่ายูโรปานั้น ใต้เปลือกน้ำแข็งที่หนา มีชั้นของมหาสมุทรปกคลุมทั่วดวงจันทร์ เราได้เห็นน้ำของเหลวถูกยิงออกจากรอยแตกผิวน้ำแข็งในรูปของน้ำพุ(geysers) เรายังตรวจพบสิ่งที่น่าจะเป็นเกลือ สิ่งเหล่านี้บอกใบ้ถึงสภาวะบางส่วนของชีวิตที่ปล่องระบายความร้อนที่เกิดการสังเคราะห์ทางเคมีที่เรารู้จักดี แต่สิ่งที่เรายังไม่ทราบก็คือว่า ยูโรปามีกิจกรรมภูเขาไฟใต้ก้นทะเล แล้วเปิดปล่องออกมาอย่างที่เป็นบนโลกหรือไม่

     ก็เป็นไปได้ ดวงจันทร์ไอโอ(Io) ของดาวพฤหัสฯ เป็นพิภพที่มีกิจกรรมภูเขาไฟคุกรุ่นที่สุดในระบบสุริยะ อันเนื่องมาจากความเครียดอย่างคงที่ ที่เกิดจากแรงดึงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสฯ (และอาจจะมีแรงดึงโน้มถ่วงของดวงจันทร์เพื่อนบ้านด้วย) ทำให้ภายในร้อน แม้ยูโรปาจะอยู่ไกลจากดาวพฤหัสฯ มากกว่าไอโอ แต่ Behounkova และเพื่อนร่วมงานของเธอก็ตัดสินใจจะศึกษามัน

โครงสร้างภายในแสดงกิจกรรมภูเขาไฟที่น่าจะเป็นบนยูโรปา

     พวกเขาใช้แบบจำลองรายละเอียดเพื่อจำลองวิวัฒนาการและความร้อนภายในยูโรปาตั้งแต่ช่วงเวลาที่มันก่อตัวขึ้น พวกเขาพบกลไกหลายอย่างที่สามารถทำงานเพื่อรักษาให้ดวงจันทร์ไม่เยือกแข็งอย่างสิ้นเชิง เริ่มต้นด้วย ความร้อนที่เกิดจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีในชั้นแมนเทิล(mantle) น่าจะสร้างความร้อนภายในจำนวนมากให้กับดวงจันทร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงต้นของความเป็นมาของยูโรปา

     เมื่อเวลาผ่านไป ความเครียดที่เปลี่ยนแปลงไปซึ่งเกิดจากแรงโน้มถ่วงรอบดาวพฤหัสฯ ที่กระทำในตำแหน่งต่างๆ ตามวงโคจรที่รีของดวงจันทร์ ก็น่าจะสร้างการยืด(flexing) ที่ภายในดวงจันทร์อย่างต่อเนื่อง การยืดดึงนี้ก็สร้างความร้อน และมันก็น่าจะมีความร้อนมากพอที่จะหลอมเหลวหินให้กลายเป็นแมกมา(magma) เป็นผลให้เกิดกิจกรรมภูเขาไฟซึ่งน่าจะดำเนินมาถึงปัจจุบันนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ที่ละติจูดสูงๆ ใกล้กับพื้นที่ขั้วดวงจันทร์

      ความผิดปกติด้านแรงโน้มถ่วง(gravitational anomaly) ยังบอกถึงการมีอยู่ของกิจกรรมแมกมาเบื้องลึก และปริมาณไฮโดรเจนและมีเธนที่ผิดปกติในชั้นบรรยากศอันเบาบางของยูโรปา ก็น่าจะเป็นผลจากปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในปล่องระบายความร้อนที่ก้นมหาสมุทร กองวัสดุสารสดใหม่จากมหาสมุทรบนพื้นผิวยูโรปายังน่าจะบ่งชี้ถึงกิจกรรมใต้พื้นผิวด้วยเช่นกัน    

     แบบจำลองเสมือนจริงเหล่านี้ยังให้สัญญาณกิจกรรมนี้ให้นักวิทยาศาสตร์มองหา เมื่อยานอวกาศอย่างปฏิบัติการ ยูโรปา คลิปเปอร์(Europa Clipper) ของนาซา และ JUICE(Jupiter Icy Moon Explorer) ของอีซา(ซึ่งมีกำหนดส่งปี 2024 และปีหน้า ตามลำดับ) จะเข้าไปตีสนิทกับยูโรปา เราอาจจะสามารถทดสอบสิ่งนี้ด้วยการตรวจสอบความโน้มถ่วงและองค์ประกอบตามที่วางแผนไว้ในปฏิบัติการคลิปเปอร์ ซึ่งเป็นการรอคอยที่น่าตื่นเต้น

     ความคาดหวังว่ายูโรปาจะมีภายในที่ร้อนและมีภูเขาไฟที่พื้นทะเล เพิ่มโอกาสที่มหาสมุทรของยูโรปาอาจจะมีสภาพแวดล้อมที่เอื้ออาศัยได้ Robert Pappalardo นักวิทยาศาสตร์โครงการยูโรปา คลิปเปอร์ ที่ห้องทดลองไอพ่นขับดัน(JPL) ของนาซา กล่าว ทั้งคลิปเปอร์และ JUICE ต่างก็ไม่ได้ถูกออกแบบมาให้สำรวจหาชีวิต และการศึกษาจากวงโคจรก็จะช่วยเราให้ระบุว่าชีวิตเป็นไปได้หรือไม่ อย่างไรก็ตาม ก่อนอื่นเราจะต้องรอไปอีกหลายปีให้ยานไปถึงที่นั้น จากระยะทางที่ห่างไกลมาก งานวิจัยของทีมเผยแพร่ใน Geophysical Research Letters

แหล่งข่าว sciencealert.com : hints of hidden volcanoes deep inside Europa boost its chances of hosting alien life  
                iflscience.com : Jupiter’s icy moon Europa may be hot enough to have seafloor volcanoes