วัฏจักรเปียกแฉะสลับแห้งบนดาวอังคารยุคต้น

 

Curiosity Rover 

     ดาวอังคารอาจจะเป็นพื้นที่รกร้างที่แห้งแล้งในปัจจุบัน แต่หลักฐานใหม่ได้บอกว่าไม่ได้เป็นอย่างนั้นมาตั้งแต่แรก ยิ่งกว่านั้น สภาวะภูมิอากาศได้เปลี่ยนแปลงบางทีอาจจะเกิดฤดูกาล ในแบบที่อาจจะนำไปสู่การอุบัติของชีวิตได้

     รูปแบบหกเหลี่ยมที่หลุมอุกกาบาตเกล(Gale crater) บอกใบ้ถึงวัฎจักรเปียกชื้นและแห้งที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ทำให้แร่ธาตุตากแห้งคั่นระหว่างช่วงที่เปียกชื้น สร้างการก่อตัวรูปแบบที่จำเพาะที่กลายเป็นฟอสซิลในหิน

     William Rapin นักธรณีเคมีจากมหาวิทยาลัยตูลูสในฝรั่งเศส ผู้นำทีม กล่าวว่า เราสำรวจพบรูปหกเหลี่ยมขอบสูงระดับเซนติเมตรซึ่งเต็มไปด้วยซัลเฟต โผล่ขึ้นมาเชื่อมต่อกันเป็นตัว Y ซึ่งบันทึกรอยแตกที่ก่อตัวขึ้นในโคลนสด โดยเกิดจากวัฎจักรเปียก-แห้งซ้ำๆ อย่างสม่ำเสมอ แทนที่จะพบกิจกรรมอุทกวิทยาที่เกิดเป็นครั้งคราวซึ่งเหนี่ยวนำโดยการชนจากอุกกาบาตหรือภูเขาไฟ การค้นพบของเราชี้ไปถึงวัฎจักรภูมิอากาศ ซึ่งอาจเป็นฤดูกาลบนดาวอังคารยุคต้น

      นี่บอกถึงภูมิอากาศที่ดูคล้ายโลกมากขึ้น ซึ่งเพิ่มน้ำหนักให้กับกองหลักฐานที่บอกว่า สภาวะบนดาวอังคารยุคต้นอาจจะนำไปสู่การอุบัติของกิจกรรมทางชีวเคมี ซึ่งเป็นสารตั้งต้นสำหรับสิ่งมีชีวิต

ภาพพานอรามาโดยโรเวอร์คูริออสซิตี้แสดงตำแหน่งของหิน Pontours ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้พบรอยแตกโคลนที่ถูกรักษาไว้อย่างดี เชื่อกันว่าก่อตัวในระหว่างวัฎจักรเปียกสลับแห้งซ้ำๆ เป็นเวลานาน วัฎจักรเหล่านั้นสนับสนุนสภาวะที่ชีวิตจะก่อตัวขึ้นได้

     เนื่องจากพื้นผิวดาวอังคารไม่เกิดการฟื้นวัย(renewed) โดยกิจกรรมแปรสัณฐาน มันจึงเป็นบันทึกความเป็นมาของดาวอังคารในทางธรณีวิทยาที่ค่อนข้างสมบูรณ์ครบถ้วน โดยย้อนเวลากลับไปได้ไกลถึง 4.3 พันล้านปีก่อน ในบันทึกนี้ เราได้พบหลักฐานมากมายของอดีตที่ชื้นแฉะ เป็นทะเลสาบและแม่น้ำและมหาสมุทร ที่หลั่งรินอยู่ทั่วพื้นผิวดาวอังคารเมื่อนานมาแล้ว

     อุทกภูมิอากาศ(hydroclimate) ของดาวอังคารยุคต้นนั้นมีความยุ่งยากที่จะปะติดปะต่อเล็กน้อย แต่ Rapin และทีมได้แสดงว่าก็เป็นไปได้ถ้าคุณรู้ว่าจะมองหาอย่างไรที่พื้นหลุมเกล ที่โรเวอร์คูริออสซิตี้(Curiosity rover) สำรวจ ย้อนกลับไปในปี 2021 ทีมได้พบรูปแบบรอยแตกในขณะที่โรเวอร์เคลื่อนลงจากเมาท์ชาร์ป(Mount Sharp) ซึ่งตระหง่านสูง 5 กิโลเมตรเหนือหลุมเกล โรเวอร์วิ่งผ่านหินก้อนหนึ่งซึ่งมีชื่อเล่นว่า Pontours ซึ่งคั่นอยู่ระหว่างชั้นที่อุดมด้วยดินเหนียว กับอีกชั้นที่เต็มไปด้วยเกลือ ชั้นที่อุดมด้วยดินเหนียวดูจะก่อตัวขึ้นในน้ำ ในขณะที่ชั้นเกลือเกิดเมื่อน้ำเกลือระเหยไป

     รูปแบบหกเหลี่ยมที่ถูกเก็บรักษาเป็นอย่างดีในหินตะกอน หกเหลี่ยมแต่ละอันมีความกว้างระหว่าง 1 ถึง 7 เซนติเมตร (เฉลี่ย 4 เซนติเมตร) อุดมไปด้วยเกลือของคัลเซียมและมักนีเซียม ย้อนเวลากลับไปได้ถึงราว 3.6 ถึง 3.8 พันล้านปีก่อน เป็นช่วงเวลา 2 ช่วงที่เรียกว่าบรมยุคโนแอคเคียนและเฮสเปอเรียน(Noachian & Hesperian eon)

     เราทราบจากสิ่งที่ได้เห็นบนโลก(ที่เดธวัลลีย์ คาลิฟอร์เนีย เป็นต้น) ถึงกระบวนการที่สร้างรูปแบบหกเหลี่ยมในแอ่งแห้ง และหลังจากที่ศึกษาคำอธิบายหลายอย่าง นักวิจัยก็สรุปได้ว่าคำอธิบายที่เป็นไปได้มากที่สุดก็คือ การเหือดแห้งของโคลนแฉะ นอกจากนี้ ไม่ใช่เพียงแค่เหือดแห้งรอบเดียว โคลนแฉะที่แห้งแล้วจะหดตัวสร้างรอยแตกรูปตัว T แต่วัฎจักรการเหือดแห้งที่เกิดขึ้นซ้ำๆ(อาจจะมากถึง 10 รอย) จะลบสันของรอยแตกลงเปลี่ยนเป็นรอยแตกรูปตัว Y เมื่อรอยแตก Y หลายแห่งมาเจอกันก็เป็นผลให้เกิดผืนรูปหกเหลี่ยม

รูปแบบที่พบในหลุมอุกกาบาตเกล แปลผลได้ว่าเป็นหลักฐานของรอยแตกในโคลนแฉะเมื่อมันแห้ง

     เกลือในหินหกเหลี่ยมยังมีความเข้มข้นสูงกว่าหินดาน(bedrock; ชั้นหินแข็งในส่วนเปลือกใต้ชั้นดินและทราย) ในหลุมเกลด้วย ซึ่งบอกว่ามีเกลือสะสมอยู่ที่นี่ น่าจะเป็นน้ำเกลือที่แทรกซึมโคลนขึ้นมา จากนั้นก็ระเหยน้ำออกไปและทิ้งเกลือไว้ สุดท้าย ความหนาของหินหกเหลี่ยมได้บอกว่า สภาวะเปียกสลับแห้งเกิดขึ้นอย่างสม่ำเสมอบนดาวอังคารเป็นเวลานาน ในระดับหลายพันจนอาจถึงหลายล้านปี

     เรายังไม่พบหลักฐานใดๆ ของจุลชีพบนดาวอังคาร แต่สภาวะวัฎจักรเหล่านี้ก็น่าจะเป็นที่ชื่นชอบสำหรับกระบวนการสร้างโมเลกุลอินทรีย์ให้กลายเป็นสารประกอบเชิงซ้อน เมื่อน้ำงวดลง จะเพิ่มความเข้มข้นขององค์ประกอบที่ละลายได้ในน้ำที่เหลืออยู่ เร่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีและเพิ่มโอกาสที่จะสร้างโมเลกุลเชิงซ้อน เราทราบแล้วว่ามีโมเลกุลอินทรีย์บนดาวอังคาร และก็น่าจะกระจายอยู่ทั่ว วัฎจักรอากาศเป็นอีกชิ้นส่วนหนึ่งสู่ความสามารถในการเอื้ออาศัยได้ การเพิ่มหลักฐานทางตรงที่แสดงวัฎจักรเปียก-แห้งที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ในรายงานได้สนับสนุนการสรุปว่าสภาวะในแอ่งเกลโบราณนั้นเหมาะสมต่อกระบวนการสร้างโพลีเมอร์ชีวเคมี

     การค้นพบของเราบอกว่าช่วงเปลี่ยนผ่าน โนแอคเคียน-เฮสเปอเรียน น่าจะเหมาะสมต่อการอุบัติของชีวิต บางทีอาจจะเหมาะสมมากกว่าบรมยุคโนแอคเคียนด้วย จากสภาพแวดล้อมบนพื้นผิวที่เปียกชื้นเป็นเวลายาวนาน งานวิจัยนี้เผยแพร่ใน Nature

แหล่งข่าว sciencealert.com : scientists spot fossil evidence of a cyclical climate on Mars
                skyandtelescope.com : what mud cracks mean for life on Mars