ฟอสฟีน(ที่อาจไม่มี) บนดาวศุกร์

 

ภาพถ่ายแสดงโครงสร้างเมฆในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์จากการสำรวจในช่วงอุลตราไวโอเลตสองช่วงโดยยานอาคัตสึกิ(Akatsuki) ในปี 2016

     เมื่อไม่มีการสำรวจพบสิ่งมีชีวิตนอกโลกโดยตรง นักวิทยาศาสตร์จึงมักจะเบนเข็มไปที่การสำรวจหาชีวสัญญาณ(biosignature) ซึ่งเป็นผลพลอยได้ทางเคมีจากสิ่งมีชีวิต ซึ่งสามารถตรวจจับได้ด้วยการตรวจสอบจากระยะไกล แม้ว่าดาวอังคารจะได้รับความสนใจมากที่สุด แต่ก็ยังมีการสำรวจหาบนพิภพอื่นในระบบสุริยะที่มีชั้นบรรยากาศด้วยเช่นกัน

      ในปี 2021 นักดาราศาสตร์ดาวเคราะห์ได้รายงานการตรวจพบก๊าซฟอสฟีน(phosphine; PH3) ในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์โดยใช้การสำรวจคลื่นวิทยุจากภาคพื้นดินโดยกล้องโทรทรรศน์เจมส์เคิล์กแมกซ์เวลล์ ในฮาวายและเครือข่าย ALMA ในชิลี ความเข้มข้นของก๊าซที่เดิมได้รายงานไว้อยู่ที่ 20 ส่วนในหนึ่งพันล้านส่วน(ppb) แต่ต่อมาก็เปลี่ยนเป็นไม่เกิน 7 ส่วนในหนึ่งพันล้านส่วนหรือน้อยกว่านั้น แทน จากการปรับปรุงการเทียบมาตรฐาน(calibration) และการวิเคราะห์ข้อมูล บนโลก ฟอสฟีนมีความเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางชีววิทยา และนักวิจัยก็กำลังศึกษาว่าจะสามารถใช้ฟอสฟีนเป็นตัวระบุสัญญาณของชีวิตบนดาวเคราะห์อื่นได้หรือไม่

     มีข้อกังขากับการตรวจจับฟอสฟีนที่นำเสนอขึ้นมานี้เนื่องจากความลำบากในการเทียบมาตรฐานและการวิเคราะห์ข้อมูลการสำรวจจากภาคพื้นดิน ความพยายามในการติดตามผลเพื่อตรวจจับฟอสฟีนในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินและในอวกาศอื่นๆ ก็ไม่พบข้อสรุปที่แน่ชัด

     ทีมที่นำโดย Martin Cordiner นักวิจัยสาขาดาราศาสตร์เคมีและวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่ศูนย์การบินอวกาศกอดดาร์ดได้ทำการตรวจสอบจากเครื่องมือสำรวจบนเครื่องบินโบอิง 747SP จากปฏิบัติการ SOFIA(Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy)

SOFIA(Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) ในระหว่างการบินเที่ยวหนึ่งในปี 2010 

      เครื่องบินโซเฟียบินอยู่ที่ระดับความสูง 13 กิโลเมตร ซึ่งอยู่เหนือชั้นบรรยากาศส่วนใหญ่ของโลก ซึ่งจะลดการปนเปื้อนสัญญาณฟอสฟีนจากแหล่งบนโลกได้อย่างมหาศาล นักวิจัยใช้เครื่องมือ GREAT(German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies) ของโซเฟียซึ่งมีความละเอียดสเปคตรัมที่สูงมากๆ เพื่อรวบรวมข้อมูลสเปคตรัมในช่วงอินฟราเรดไกลจากความสูง 75 ถึง 110 กิโลเมตรเหนือพื้นผิวดาวศุกร์ ซึ่งก็ใกล้เคียงกับช่วงความสูงที่ตรวจหาฟอสฟีนก่อนหน้านี้

      ข้อมูลที่รวบรวมโดย GREAT ในระหว่างการบินสำรวจสามครั้งของโซเฟียในเดือนพฤศจิกายน 2021 นักวิจัยรายงานว่าไม่พบหลักฐานของฟอสฟีน ถ้ามีฟอสฟีนอยู่ในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์จริง และสันนิษฐานว่าปริมาณก๊าซนั้นคงที่ตลอดเวลา การสำรวจใหม่ได้บ่งชี้ถึงขีดจำกัดปริมาณขั้นสูงที่ไม่เกิน 0.8 ppb ระดับนี้เป็นขีดจำกัดขั้นสูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับซีกโลกดาวศุกร์ที่หันเข้าหาโลก

     ฟอสฟีนเป็นสารประกอบเคมีที่ค่อนข้างพื้นๆ มันมีเพียงฟอสฟอรัส 1 อะตอม จับอยู่กับไฮโดรเจน 3 อะตอม ดังนั้นคุณอาจจะคิดว่าคงผลิตฟอสฟีนได้ง่าย แต่บนดาวศุกร์แล้ว ดูจะไม่มีทางไหนเลยที่จะผลิตฟอสฟีนได้ Cordiner กล่าว

     การใช้โซเฟียเพื่อสำรวจดาวศุกร์ก็มีความท้าทายสูง ดาวเคราะห์ซึ่งในขณะนั้นปรากฏให้เห็นประมาณครึ่งชั่วโมงหลังอาทิตย์ตกเท่านั้น และเครื่องบินก็ต้องไปอยู่ถูกที่ถูกเวลาด้วย เนื่องจากดาวศุกร์นั้นอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าโลก ดาวเคราะห์ยังเป็นเสี้ยว(phase) เหมือนกับดวงจันทร์ จากมุมมองบนโลก และอยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์บนฟ้า คุณคงไม่อยากให้แสงอาทิตย์บังเอิญโผล่มาบนกล้องโทรทรรศน์ที่ไวสูง Cordiner กล่าว ดวงอาทิตย์เป็นสิ่งสุดท้ายที่คุณอยากให้อยู่บนท้องฟ้าเมื่อทำการสำรวจที่ต้องการความไวแบบนี้   

ข้อมูลสเปคตรัมจากโซเฟียซ้อนทับบนภาพดาวศุกร์บนยานมาริเนอร์ 10 ของนาซา แสดงความเข้มแสงจากดาวศุกร์ในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน ถ้ามีฟอสฟีนในระดับที่มีนัยสำคัญปรากฏในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์ กราฟน่าจะมีจุดที่เป็นเหวลึกใน 4 ตำแหน่งที่ระบุว่า PH3 โดยมีความลึกชัดเจนเหมือนที่เห็นหัวท้ายกราฟจากโมเลกุลอื่น

     ยังมีความลับมากมายเกี่ยวกับชั้นบรรยากาศหนาทึบของดาวศุกร์ที่สร้างความปวดหัวให้กับนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ ซึ่งการค้นพบครั้งใหม่ๆ น่าจะเกิดขึ้นเมื่อยานดาวินชี(DAVINCI; Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble Gases, Chemistry and Imaging) ของนาซา ซึ่งจะพุ่งลงสู่พื้นผิวดาวศุกร์ และทำการสำรวจจากพื้นที่ โดยมีกำหนดส่งในช่วงต้นทศวรรษ 2030 งานวิจัยนี้เผยแพร่ในวารสาร Geophysical Research Letters

แหล่งข่าว phys.org : if there is phosphine on Venus, there isn’t much
                space.com : search for possible sign of life in Venus’ clouds comes up empty
                universetoday.com : SOFIA fails to find phosphine in the atmosphere of Venus, but the debate continues