นักวิทยาศาสตร์ได้เปิดเผยรายงานล่าสุดที่น่าตื่นเต้น! ยานสำรวจ Curiosity ของ NASA ได้ค้นพบชุดโมเลกุลอินทรีย์ที่มีความหลากหลายมากที่สุดเท่าที่เคยมีมาบนดาวอังคาร จากการวิเคราะห์ตัวอย่างหินที่เจาะเมื่อปี 2020 ผลการวิจัยนี้ซึ่งตีพิมพ์ใน Nature Communications เมื่อเร็วๆ นี้ ชี้ให้เห็นว่าดาวอังคารในอดีตมีองค์ประกอบทางเคมีที่เอื้อต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตอย่างที่เราไม่เคยเห็นมาก่อน การค้นพบนี้เกิดขึ้นจากตัวอย่างหินที่เก็บได้จากภูเขา Mount Sharp โดยเน้นย้ำถึงศักยภาพของดาวเคราะห์สีแดงในการเป็นแหล่งกำเนิดสิ่งมีชีวิตในอดีต
การค้นพบครั้งสำคัญ: โมเลกุลอินทรีย์หลากหลายชนิดบนดาวอังคาร
ตามรายงานระบุว่า จากโมเลกุลอินทรีย์ที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบทั้งหมด 21 ชนิดที่ระบุได้ในตัวอย่างหินดังกล่าว มีถึง 7 ชนิดที่ไม่เคยถูกตรวจพบมาก่อนบนดาวอังคาร แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะยังไม่สามารถสรุปได้ว่าโมเลกุลเหล่านี้เกิดจากกระบวนการทางชีวภาพหรือธรณีวิทยา แต่การค้นพบนี้ได้ตอกย้ำถึงความเป็นไปได้ที่ดาวอังคารโบราณจะมีสภาพแวดล้อมทางเคมีที่เหมาะสมต่อการสนับสนุนการก่อกำเนิดของชีวิต และที่สำคัญไปกว่านั้น โมเลกุลเหล่านี้ยังเป็นส่วนหนึ่งของรายการสารประกอบที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งพิสูจน์ให้เห็นว่าสารอินทรีย์สามารถถูกเก็บรักษาไว้ในหินได้เป็นพันล้านปี แม้จะสัมผัสกับรังสีจากอวกาศที่อาจทำลายโมเลกุลเหล่านี้ได้ตลอดเวลา
ตัวอย่างหินที่นำมาวิเคราะห์นี้มีชื่อเล่นว่า “Mary Anning 3” ซึ่งตั้งชื่อตามนักสะสมฟอสซิลและนักบรรพชีวินวิทยาชาวอังกฤษ ถูกเก็บมาจากพื้นที่ส่วนหนึ่งของ Mount Sharp ที่เคยเป็นที่ตั้งของทะเลสาบและลำธารเมื่อหลายพันล้านปีก่อน บริเวณโอเอซิสแห่งนี้เคยมีการเปลี่ยนแปลงการมีอยู่ของน้ำหลายครั้งในอดีตของดาวเคราะห์ ซึ่งท้ายที่สุดก็ทำให้พื้นที่อุดมไปด้วยแร่ธาตุประเภทดินเหนียว ซึ่งเป็นสิ่งที่ยอดเยี่ยมในการช่วยรักษาสารประกอบอินทรีย์ ซึ่งเป็นโมเลกุลที่มีคาร์บอนเป็นส่วนประกอบและเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต
ในบรรดาโมเลกุลที่ระบุใหม่นี้ มี “ไนโตรเจนเฮเทอโรไซเคิล” ซึ่งเป็นโครงสร้างโมเลกุลแบบวงแหวนคาร์บอนที่มีไนโตรเจนเป็นส่วนประกอบ โครงสร้างทางโมเลกุลชนิดนี้ถือเป็นสารตั้งต้นของ RNA และ DNA ซึ่งเป็นกรดนิวคลีอิกที่สำคัญต่อข้อมูลทางพันธุกรรม
“การตรวจพบนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะโครงสร้างเหล่านี้สามารถเป็นสารตั้งต้นทางเคมีสำหรับโมเลกุลที่มีไนโตรเจนที่ซับซ้อนมากขึ้นได้”
อ้างอิงจาก เอมี วิลเลียมส์ (Amy Williams) นักเขียนนำของบทความจาก University of Florida “ไนโตรเจนเฮเทอโรไซเคิลไม่เคยถูกพบมาก่อนบนพื้นผิวดาวอังคารหรือได้รับการยืนยันในอุกกาบาตจากดาวอังคาร”
อีกหนึ่งการค้นพบที่น่าตื่นเต้นคือ “เบนโซไทโอฟีน” ซึ่งเป็นโมเลกุลที่มีคาร์บอนและกำมะถัน พบได้ในอุกกาบาตหลายชนิด นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าอุกกาบาตเหล่านี้ พร้อมด้วยโมเลกุลอินทรีย์ที่อยู่ภายใน ได้หว่านเคมีพรีไบโอติกทั่วทั้งระบบสุริยะในช่วงต้นกำเนิด
เคมีของดาวอังคาร: หลักฐานที่เพิ่มขึ้น
บทความใหม่นี้สนับสนุนการค้นพบโมเลกุลอินทรีย์ที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยพบมาบนดาวอังคารเมื่อปีที่แล้ว ซึ่งรวมถึงไฮโดรคาร์บอนสายยาว เช่น เดเคน อันดีเคน และโดเดเคน
“นี่คือการทำงานที่ดีที่สุดของ Curiosity และทีมงานของเรา ต้องใช้นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรหลายสิบคนในการค้นหาตำแหน่งนี้ เจาะตัวอย่าง และทำการค้นพบเหล่านี้ด้วยหุ่นยนต์ที่ยอดเยี่ยมของเรา”
กล่าวโดย แอชวิน วาสวาดา (Ashwin Vasavada) นักวิทยาศาสตร์โครงการของภารกิจจาก NASA’s Jet Propulsion Laboratory (JPL) ในแคลิฟอร์เนียตอนใต้ “ชุดโมเลกุลอินทรีย์นี้ช่วยเพิ่มโอกาสที่ดาวอังคารจะเคยเป็นบ้านของสิ่งมีชีวิตในอดีตอีกครั้ง”
การค้นพบทั้งสองชุดนี้เกิดขึ้นโดยใช้ห้องปฏิบัติการขนาดเล็กที่ซับซ้อนที่เรียกว่า “Sample Analysis at Mars” (SAM) ซึ่งติดตั้งอยู่ในตัวยาน Curiosity สว่านที่ปลายแขนกลของยานจะบดตัวอย่างหินที่คัดเลือกมาอย่างระมัดระวังให้เป็นผง จากนั้นจะเทลงใน SAM ซึ่งมีเตาอบอุณหภูมิสูงเพื่อทำให้วัสดุร้อนขึ้น ปล่อยก๊าซที่เครื่องมือในห้องปฏิบัติการจะนำไปวิเคราะห์เพื่อเปิดเผยองค์ประกอบของหิน
นอกจากนี้ SAM ยังสามารถทำ “เคมีเปียก” ได้ โดยการหย่อนตัวอย่างลงในถ้วยขนาดเล็กที่มีตัวทำละลาย ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นสามารถสลายโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ยากต่อการตรวจจับและระบุได้ง่ายขึ้น แม้ว่าเครื่องมือจะมีถ้วยดังกล่าวหลายใบ แต่มีเพียงสองใบเท่านั้นที่มีสาร tetramethylammonium hydroxide (TMAH) ซึ่งเป็นสารละลายที่มีประสิทธิภาพสูงและสงวนไว้สำหรับตัวอย่างที่มีคุณค่าสูงสุด ตัวอย่าง Mary Anning 3 เป็นตัวอย่างแรกที่ได้รับการทดสอบด้วย TMAH
เพื่อตรวจสอบปฏิกิริยาของ TMAH กับวัสดุจากต่างดาว ผู้เขียนบทความยังได้ทดสอบเทคนิคนี้บนโลกด้วยชิ้นส่วนของอุกกาบาตมูร์ชิสัน (Murchison meteorite) ซึ่งเป็นหนึ่งในอุกกาบาตที่ได้รับการศึกษามากที่สุดตลอดกาล อุกกาบาตมูร์ชิสันที่มีอายุมากกว่า 4 พันล้านปี มีโมเลกุลอินทรีย์ที่ถูกหว่านไปทั่วระบบสุริยะในช่วงต้นกำเนิด ตัวอย่างมูร์ชิสันที่สัมผัสกับ TMAH พบว่าสามารถสลายโมเลกุลที่ใหญ่กว่ามากให้กลายเป็นโมเลกุลบางส่วนที่พบใน Mary Anning 3 รวมถึงเบนโซไทโอฟีน ผลลัพธ์นี้ยืนยันว่าโมเลกุลบนดาวอังคารที่พบใน Mary Anning 3 อาจเกิดจากการสลายตัวของสารประกอบที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องกับชีวิต
Curiosity เพิ่งใช้ถ้วย TMAH ใบที่สองและใบสุดท้ายในขณะที่สำรวจสันเขาแบบ “boxwork” ที่มีลักษณะคล้ายใยแมงมุม ซึ่งเกิดจากน้ำใต้ดินโบราณ ทีมภารกิจจะวิเคราะห์ผลลัพธ์เหล่านั้นเพื่อนำเสนอในบทความที่ผ่านการตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญในอนาคต
การบุกเบิกสำหรับภารกิจในอนาคต
SAM ซึ่งสร้างโดย NASA’s Goddard Space Flight Center ใน Greenbelt รัฐแมริแลนด์ มีพื้นฐานมาจากเครื่องมือในห้องปฏิบัติการเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ การติดตั้งอุปกรณ์ที่ซับซ้อนเช่นนี้ลงในยานสำรวจ Curiosity ต้องอาศัยวิศวกรในการลดขนาดลงอย่างมากและพัฒนาวิธีการให้สามารถทำงานได้ด้วยพลังงานที่น้อยลง นักวิทยาศาสตร์ต้องเรียนรู้วิธีการให้ความร้อนแก่เตาอบของ SAM อย่างช้าๆ เป็นระยะเวลานานขึ้นเพื่อทำการทดลองบางอย่างเหล่านี้
“เป็นความสำเร็จอย่างยิ่งที่ได้คิดค้นวิธีการทำการทดลองทางเคมีเช่นนี้เป็นครั้งแรกบนดาวอังคาร”
ชาร์ลส์ มาเลสปิน (Charles Malespin) หัวหน้านักวิจัยของเครื่องมือที่ NASA Goddard และผู้ร่วมเขียนงานวิจัยกล่าว “แต่ตอนนี้เราได้ฝึกฝนมาบ้างแล้ว เราก็พร้อมที่จะทำการทดลองที่คล้ายกันในภารกิจในอนาคต”
อันที่จริงแล้ว NASA Goddard ได้จัดหาส่วนประกอบหลายอย่าง รวมถึงเครื่องแมสสเปกโตรมิเตอร์ สำหรับ SAM เวอร์ชันถัดไปที่เรียกว่า Mars Organic Molecular Analyzer (MOMA) สำหรับยานสำรวจ Rosalind Franklin ของ ESA (European Space Agency) นอกจากนี้ เครื่องมือที่คล้ายกันคือ Dragonfly Mass Spectrometer จะสำรวจดวงจันทร์ไททันของดาวเสาร์บนยานโรเตอร์คราฟต์ Dragonfly ของ NASA เครื่องมือทั้งสองจะสามารถทำการเคมีเปียกด้วยสารละลาย TMAH ได้
เพิ่มเติมเกี่ยวกับภารกิจ Curiosity
ยาน Curiosity สร้างโดย JPL ซึ่งบริหารจัดการโดย Caltech ในพาซาดีนา แคลิฟอร์เนีย JPL เป็นผู้นำภารกิจในนามของ NASA’s Science Mission Directorate ในวอชิงตัน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการสำรวจดาวอังคารของ NASA
หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับภารกิจ Curiosity สามารถเยี่ยมชมได้ที่: https://science.nasa.gov/mission/msl-curiosity
