็ัHycean: ดาวเคราะห์นอกระบบชนิดใหม่

ภาพจากศิลปินแสดงมุมมองจากมหาสมุทรของดาวเคราะห์ชนิดไฮเชียนที่น่าจะเอื้ออาศัยได้
 

    ในการสำรวจหาพิภพที่มีศักยภาพในการเอื้ออาศัยต่อชีวิตนั้น นักดาราศาสตร์มุ่งเป้าไปที่ดาวเคราะห์ที่คล้ายโลกในวงโคจรรอบดาวฤกษ์ที่คล้ายดวงอาทิตย์ พิภพหินเหล่านี้มีรัศมีและมวลใกล้เคียงกับโลก และจะต้องอบอุ่นมากพอที่จะมีน้ำของเหลวบนพื้นผิวของพวกมันได้

     แต่แม้ว่านักดาราศาสตร์จะได้พบว่าที่พิภพเหล่านั้นจำนวนหนึ่ง ยกตัวอย่างเช่น TRAPPIST-1d หรือ Proxima Centauri b ซึ่งโคจรรอบดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ๆ แต่ก็ยังต้องมีสภาวะที่ไม่เอื้อ และสิ่งนี้เองที่จำกัดจำนวนพิภพที่เอื้ออาศัยได้ ขณะนี้ Nikku Madhusudhan และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ในสหราชอาณาจักร ได้จำแนกดาวเคราะห์ที่เอื้ออาศัยได้ชนิดใหม่เอี่ยมโดยสิ้นเชิง ซึ่งน่าจะพบได้มากกว่าดาวเคราะห์ที่คล้ายโลก และศึกษาได้ง่ายกว่ามากด้วย

     พิภพชนิดใหม่เอี่ยมเหล่านี้เป็นพิภพที่ปกคลุมด้วยมหาสมุทร มีขนาดใหญ่กว่าโลกพอสมควรแต่ก็ยังเล็กกว่าเนปจูน และมีชั้นบรรยากาศที่อุดมด้วยไฮโดรเจนห่อหุ้มไว้ ที่สำคัญคือ พวกมันจะต้องมีอุณหภูมิที่พื้นผิวที่ยอมให้มีน้ำของเหลวไหลได้ ก็เหมือนกับโลก Madhusudhan เรียกพิภพชนิดใหม่นี้ว่า ไฮเชียน(Hycean) ซึ่งเป็นคำสมาสจาก Hydrogen และ ocean พวกเขาบอกว่าพิภพเหล่านี้มีรัศมีได้ถึง 2.6 เท่ารัศมีโลก และอาจมีมวลได้ถึง 10 เท่าโลก ซึ่งใหญ่กว่าดาวเคราะห์ใดๆ ที่เคยจำแนกว่าเอื้ออาศัยได้ก่อนหน้านี้

     ดาวเคราะห์ชนิดใหม่นี้น่าจะพบได้มากจนไม่น่าเชื่อทั่วทางช้างเผือก และพวกมันก็อาจจะมีจุลชีพที่คล้ายกับที่พบอาศัยในสภาพแวดล้อมที่สุดขั้วที่สุดบนโลก(เรียกว่า extremophiles) Madhusudhan กล่าวว่า ไฮเชียนได้เปิดหนทางเส้นใหม่เอี่ยมสู่การสำรวจหาชีวิตในแห่งหนอื่นในเอกภพ

     พิภพแบบไฮเชียนนั้นมีขนาดพอๆ กับซุปเปอร์เอิร์ธ(super-Earths) ที่เป็นหินและ มินิเนปจูน(mini-Neptunes) ซึ่งเป็นก๊าซ ซึ่งเป็นดาวเคราะห์นอกระบบสองชนิดที่พบได้มากที่สุดในกาแลคซี แต่ไฮเชียนนั้นแตกต่าง โดยมีความหนาแน่นอยู่ระหว่างซุปเปอร์เอิร์ธกับมินิเนปจูน  

     นักวิจัยยังได้ศึกษาเขตเอื้ออาศัยได้(habitable zone) ซึ่งเป็นช่วงระยะทางจากดาวฤกษ์แม่ที่จะยอมให้มีน้ำของเหลวบนพื้นผิวได้ และกลับกลายว่าเขตเอื้ออาศัยได้ของไฮเชียนนั้นกว้างใหญ่กว่าของดาวเคราะห์หินอย่างมาก ส่วนหนึ่งก็เป็นเพราะอุณหภูมิสมดุลบนดาวเคราะห์เหล่านั้นอาจจะสูงได้ถึง 227 องศาเซลเซียส สูงกว่าบนดาวเคราะห์หิน ภายใต้สภาวะเหล่านี้ น้ำของเหลวก็มีอยู่ได้ถ้าดาวเคราะห์ถูกล๊อคด้วยแรงบีบฉีก(tidal lock) โดยมีด้านเดียวด้านเดิมหันเข้าหาดวงอาทิตย์ของมัน ในกรณีนั้น ครึ่งหนึ่งของดาวเคราะห์น่าจะร้อนเกินกว่าจะค้ำจุนชีวิตได้ ในขณะที่อีกด้านก็น่าจะมีอุณหภูมิพอเหมาะสำหรับชีวิต(อาจจัดกลุ่มเป็นไฮเชียนมืด; dark Hycean)   

แผนภาพแสดงเขตเอื้ออาศัยได้(Habitable zone) ของดาวเคราะห์หิน เทียบกับไฮเชียนชนิดย่อยต่างๆ ไฮเชียนปกติก็มีเขตเอื้ออาศัยได้ที่กว้างกว่าดาวเคราะห์หินอย่างมาก

      อีกเหตุผลที่มีแถบเอื้ออาศัยได้ที่กว้างกว่าก็เพราะไฮเชียนที่เย็น ก็น่าจะเอื้อต่อการมีน้ำของเหลวได้จากความร้อนภายใน โมเลกุลไฮโดรเจนในชั้นบรรยากาศยังเกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก ดาวเคราะห์เหล่านั้นน่าจะต้องการความร้อนจากดาวฤกษ์แม่เพียงเล็กน้อยหรือไม่ต้องการเลย และโคจรในระยะทางที่ไกลมาก(จัดเป็นกลุ่มไฮเชียนเย็น) ผลสรุปของเราบอกว่า(เขตเอื้ออาศัยได้) สำหรับไฮเชียนนั้นกว้างกว่า(เขตเอื้ออาศัยได้) ของดาวเคราะห์หินพอสมควร พวกเขากล่าว

     Anjali Piette ผู้เขียนร่วมการศึกษา จากเคมบริดจ์ เช่นกัน กล่าวว่า มันน่าตื่นเต้นที่สภาวะที่เอื้ออาศัยได้อาจปรากฏอยู่บนดาวเคราะห์ที่แตกต่างจากโลกอย่างมากได้

     แล้วดาวเคราะห์เหล่านี้จะค้ำจุนชีวิตได้หรือไม่ คำถามสำคัญก็คือพวกมันจะมีชีวสัญญาณ(biosignature) ให้ตรวจสอบได้หรือไม่ Madhusudhan และเพื่อนร่วมงานได้สืบสวนคำถามนี้ในรายละเอียดและบอกว่าชีวสัญญาณหลักที่พบบนโลก เช่น ออกซิเจน, โอโซนและมีเธน ก็น่าจะถูกสร้างบนไฮเชียนได้โดยกระบวนการที่ไม่เกี่ยวข้องกับชีวิต ดังนั้น จึงใช้สารประกอบเหล่านั้นเป็นชีวสัญญาณสำหรับพิภพเหล่านี้ไม่ได้ อย่างไรก็ตาม กระบวนการเมตาบอลิซึมบนโลกได้สร้างสารประกอบทุติยภูมิจำนวนหนึ่งที่น่าจะตรวจจับได้ง่ายกว่าในชั้นบรรยากาศที่อุดมด้วยไฮโดรเจน ซึ่งรวมถึง ไดเมธิลซัลไฟด์(Dimethylsulfide; DMS), ไดเมธิลไดซัลไฟด์(Dimethyldisulfide; DMDS), มีเธนไธออล (methanethiol; CH3SH) และคาร์บอนิลซัลไฟด์(carbonylsulfide; OCS)

     ยิ่งกว่านั้น เนื่องจากพิภพไฮเชียนมีขนาดใหญ่กว่าดาวเคราะห์หิน พวกมันก็น่าจะศึกษาได้ง่ายกว่า นักดาราศาสตร์ได้พบว่าที่ไฮเชียนจำนวนหนึ่งแล้ว เช่น K2-18b ซึ่งเป็นพิภพนอกระบบที่มีมวลประมาณ 8 เท่าโลก โคจรรอบดาวแคระแดงดวงหนึ่งซึ่งอยู่ห่างออกไปราว 124 ปีแสง ดาวเคราะห์ดวงนี้กลายเป็นเป้าหมายในการสำรวจของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ที่มีกำหนดส่งในปลายปีนี้ เรียบร้อยแล้ว

     Madhusudhan และทีมบอกว่าการสำรวจนี้น่าติดตามชม เราทำนายว่าการสำรวจของกล้องเวบบ์ไซเคิล 1 กับ KK2-18b ที่ได้รับการอนุมัติ น่าจะสามารถตรวจจับตัวระบุทางชีวภาพเหล่านั้นได้ถ้าปรากฏในปริมาณตามที่บอกไว้ในงานนี้ ดังนั้นถ้า K2-18b และไฮเชียนอื่นๆ แสดงชีวสัญญาณ เราก็อาจจะได้เห็นสัญญาณของชีวิตในแห่งหนอื่นในเอกภพเป็นครั้งแรกในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

แหล่งข่าว astronomy.com : astronomers identify a new class of habitable planet
                space.com : alien life could thrive on big “Hycean” exoplanets

                 sciencealert.com : we could discover alien life on this new class of “Hycean” exoplanets, study says