NGThai / 14/4/2562
การค้นพบใหม่ๆ เผยให้เราเกือบมั่นใจได้ว่า เราไม่ได้อยู่โดดเดี่ยวในเอกภพ ต่อไปนี้คือวิธีที่เราค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก และพยายามหาทางติดต่อด้วย
ในห้องทำงานบนชั้น 17 ของอาคาร 54 ที่สถาบันเอ็มไอที แซรา ซีเกอร์ อยู่ใกล้อวกาศที่สุดเท่าที่คุณจะใกล้ได้ในเมืองเคมบริดจ์ รัฐแมสซาชูเซตส์ จากหน้าต่างบานหนึ่ง ซีเกอร์สามารถมองไกลไปถึงย่านกลางเมืองบอสตัน และจากในห้อง เธออาจเห็นไปถึงทางช้างเผือกและไกลออกไป ซีเกอร์วัย 47 ปี เป็นนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ เชี่ยวชาญด้านดาวเคราะห์ต่างระบบ (exoplanet) ซึ่งหมายถึงดาวเคราะห์ทั้งหมดในเอกภพ ยกเว้นดวงที่คุณรู้จักอยู่แล้วในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ บนกระดานดำ ซีเกอร์เขียนสมการที่คิดขึ้นเพื่อประมาณโอกาสที่จะตรวจพบชีวิตบนดาวเคราะห์ต่างระบบ หรือพูดอีกนัยหนึ่งคือ สิ่งมีชีวิตนอกโลก ใต้กระดานดำอีกแผ่นที่ยังมีอีกหลายสมการเขียนไว้ คือกองของที่ระลึกซึ่งรวมถึงกระเปาะบรรจุสะเก็ดสีดำมันวาว
“มันคือหินที่เราละลายค่ะ”
เธออธิบายถึงดาวเคราะห์ที่เรียกว่า “อภิโลก” (Super-Earth) ความร้อนสูง ที่วิ่งวนรอบดาวในระยะประชิดจนหนึ่งปีสั้นกว่าหนึ่งวัน “ดาวเคราะห์พวกนี้ร้อนมากค่ะ น่าจะมีทะเลสาบลาวายักษ์ได้เลย” เธอบอก นี่เป็นที่มาของหินละลายในกระเปาะ
“เราอยากทดสอบความส่องสว่างของลาวาค่ะ”
ด้วยความเร็วหนึ่งในห้าของความเร็วแสงที่ขับเคลื่อนโดยเลเซอร์อันทรงพลังยิ่งกว่าดวงอาทิตย์หนึ่งล้านดวง ยานอวกาศจิ๋วตามแนวคิดของโครงการความคิดริเริ่มเบรกทรูสตาร์ช็อต (Breakthrough Starshot) จะบินว่อนรอบดาวพร็อกซิมาคนครึ่งม้า บี (Proxima Centauri b) ที่ห่างจากโลกสี่ปีแสง “นี่ไม่ใช่วิทยาศาสตร์ครับ” แซก แมนเชสเตอร์ แห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด บอก “แค่งานวิศวกรรมธรรมดาครับ”
สมัยที่ซีเกอร์เรียนระดับบัณฑิตศึกษาช่วงกลางทศวรรษ 1990 เราไม่รู้อะไรเลยเกี่ยวกับดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวแม่ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง หรือดวงอื่นที่ใช้เวลาเป็นล้านปี เราไม่รู้ว่ามีดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวคู่ หรือดาวเคราะห์เร่ร่อนที่ไม่ได้โคจรรอบดาวดวงไหน แค่ท่องไปในอวกาศตามทางของมัน อันที่จริงคือเราไม่รู้แน่ว่า พ้นระบบสุริยะไปแล้วจะมีดาวเคราะห์อยู่หรือไม่ด้วยซ้ำ และสมมุติฐานฐานหลายข้อที่เราเสนอเกี่ยวกับความเป็นดาวเคราะห์ก็ปรากฏว่าผิด ดาวเคราะห์ต่างระบบดวงแรกที่ถูกค้นพบได้แก่ ดาวเคราะห์ 51 ม้าบิน บี (51 Pegasi b) นั้นก็พิลึกแล้ว ดาวเคราะห์ยักษ์อะไรแทบจะเรียกได้ว่าซบอยู่กับดาวแม่โดยโคจรรอบในสี่วันเท่านั้น
“ดาว 51 ม้าบินน่าจะบอกให้ทุกคนรู้แล้วละว่า งานนี้วุ่นแน่” ซีเกอร์บอกและเสริมว่า “ดาวเคราะห์ดวงนั้นไม่น่าจะอยู่ตรงนั้นเลย”
ปัจจุบัน เราพบดาวเคราะห์ต่างระบบที่ได้รับการยืนยันแล้วราว 4,000 ดวง ส่วนใหญ่เป็นการค้นพบของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ซึ่งส่งขึ้นสู่อวกาศเมื่อปี 2009 ด้วยภารกิจหาคำตอบว่า กล้องจะสามารถค้นพบดาวเคราะห์ได้กี่ดวงรอบดาวประมาณ 150,000 ดวงในพื้นที่เล็กจิ๋วบนท้องฟ้า แต่เป้าหมายสูงสุดคือการไขปัญหาที่มีนัยสำคัญานั้นมาก นั่นคือแหล่งที่ชีวิตอาจวิวัฒน์ขึ้นได้มีอยู่ทั่วไปหรือหายากแสนยาก ซึ่งแทบไม่ต่างจากการทิ้งให้เราอยู่อย่าง
ไร้ความหวังที่จะรู้ว่า โลกหรือพิภพที่มีชีวิตอาศัยอยู่ยังมีอยู่อีกหรือไม่
แสงเลเซอร์พุ่งขึ้นจากแถวลำดับกล้องโทรทรรศน์วีแอลทีของหอดูดาวยูโรเปียนเซาเทิร์นในทะเลทรายอาตากามาของประเทศชิลี เลเซอร์จะสร้างดาวนำช่วยนักดาราศาสตร์แก้ความบิดเบี้ยวที่เกิดจากความผันผวนในบรรยากาศ กล้องโทรทรรศน์ที่นี่เป็นหนึ่งในไม่กี่กล้องที่สามารถจับภาพดาวเคราะห์ต่างระบบขนาดยักษ์ได้โดยตรง
คำตอบของกล้องเคปเลอร์นั้นหนักแน่น มีดาวเคราะห์อยู่มากกว่าดาว และอย่างน้อยหนึ่งในสี่เป็นดาวเคราะห์ขนาดใกล้เคียงกับโลกซึ่งอยู่ในวงโคจรที่เรียกว่าเขตเอื้อชีวิต (habitable zone) ในเขตนี้ อุณหภูมิจะไม่ร้อนหรือเย็นเกินไปสำหรับชีวิต ด้วยดาวจำนวนอย่างน้อยหนึ่งแสนล้านดวงในทางช้างเผือก ย่อมหมายความว่ามีสถานที่อีก 25,000 ล้านแห่งที่ชีวิตอาจเกิดขึ้นได้ลำพังแค่ในดาราจักรของเราเอง ซึ่งเป็นเพียงหนึ่งในหลายล้านล้านดาราจักร
จึงไม่น่าแปลกใจที่กล้องเคปเลอร์ซึ่งเพิ่งหมดเชื้อเพลิงไปเมื่อเดือนตุลาคมปีที่แล้วจะได้รับการกล่าวถึงแทบจะด้วยความเคารพจากนักดาราศาสตร์ มันเปลี่ยนแนวทางที่เรามองปริศนาข้อใหญ่ข้อหนึ่งเกี่ยวกับความมีอยู่ของชีวิต เราควรเลิกถามได้แล้วว่า มีชีวิตอยู่นอกโลกหรือไม่ เพราะเป็นไปได้มากว่ามีอยู่แน่ เราควรถามว่า จะหามันพบได้อย่างไรต่างหาก
การเผยว่าดาราจักรเต็มไปด้วยดาวเคราะห์ได้เติมพลังให้แก่ภารกิจค้นหาชีวิต ทุนเอกชนที่พุ่งสูงขึ้นอย่างรวดเร็วเอื้อให้เกิดการวิจัยที่คล่องตัวและไม่กลัวความเสี่ยง องค์การนาซาเองก็ทุ่มเทความพยายามอย่างเข้มข้นในด้านชีวดาราศาสตร์ (astrobiology) งานวิจัยส่วนใหญ่มุ่งไปทางการหาสัญญาณของชีวิตชนิดใดก็ตามในพิภพอื่น แต่ความเป็นไปได้ของเป้าหมายใหม่ ทุนใหม่ และพลังคำนวณที่มีแต่จะเพิ่มขึ้น ก็ปลุกงานค้นหาชีวิตทรงปัญญาในจักรวาลหรือต่างดาวที่ทำมานานหลายทศวรรษให้คึกคักขึ้นอีกครั้ง
วิธีหาชีวิต: มองหาสี ในโลก คลอโรฟิลล์ในพืชที่สังเคราะห์ด้วยแสงจะดูดกลืนแสงสีแดงและน้ำเงิน พืชจึงมีสีเขียว ชีวิตบนโลกอื่นอาจสังเคราะห์ด้วยแสงโดยใช้สารสีอื่น สีเหลือบม่วงของดาวเคราะห์ต่างระบบในจินตนาการเมื่อมองจากดวงจันทร์น้ำแข็งของมันเกิดจากสารสีที่เรียกว่า เรตินอล ซึ่งสามารถแปลงแสงเป็นพลังงานเผาผลาญอาหาร และอาจมีมาก่อนคลอโรฟิลล์ในประวัติศาสตร์ยุคต้นของโลก
วิธีหาชีวิต: มองหาแสง ในภาพนี้ ดาวเคราะห์ต่างระบบโคจรอยู่หน้าดาวค่อนข้างคล้ายดวงอาทิตย์ วิธีหนึ่งที่จะดูว่าดาวเคราะห์มีชีวิตหรือไม่คือมองหาเครื่องหมายที่ชัดเจน หรือลายเซ็นชีวะ เวลาที่แสงดาวสะท้อนหรือผ่านบรรยากาศมา คือส่วนที่เป็นสีน้ำเงิน แก๊สต่างๆ จะดูดกลืนความยาวคลื่นเฉพาะต่างกัน สเปกตรัมที่กล้องโทรทรรศน์สังเกตได้อาจแสดงว่าแก๊สที่เกี่ยวข้องกับชีวิต เช่น ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ หรือมีเทน มีอยู่หรือไม่
วิธีหาชีวิต: มนุษย์ต่างดาวทรงปัญญา ที่ผ่านมา การค้นหาปัญญาต่างดาวมุ่งไปที่การตรวจรับสัญญาณวิทยุ ด้วยพลังการคำนวณที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และกล้องโทรทรรศน์ที่ไวแสงยิ่งขึ้น นักวิจัยจึงขยายแนวการค้นหาไปยังช่วงคลื่นแสงขาวและแสงอินฟราเรด เพื่อมองหา “ลายเซ็นเทคโนโลยี” ของอารยธรรมที่ก้าวหน้า สิ่งนั้นอาจเป็นพัลส์ของเลเซอร์ แก๊สมลภาวะ หรืออภิมหาโครงสร้างที่สร้างรอบดาวใกล้เคียงเพื่อเก็บเกี่ยวพลังงาน
เรื่อง เจมี ชรีฟ
ภาพถ่าย สเปนเซอร์ โลวล์
ศิลปกรรม เดนา แบร์รี
NGTHAI
สิ่งมีชีวิตนอกโลก : มีใครอยู่ข้างนอกนั่นไหม
การค้นพบใหม่ๆ เผยให้เราเกือบมั่นใจได้ว่า เราไม่ได้อยู่โดดเดี่ยวในเอกภพ ต่อไปนี้คือวิธีที่เราค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก และพยายามหาทางติดต่อด้วย
ในห้องทำงานบนชั้น 17 ของอาคาร 54 ที่สถาบันเอ็มไอที แซรา ซีเกอร์ อยู่ใกล้อวกาศที่สุดเท่าที่คุณจะใกล้ได้ในเมืองเคมบริดจ์ รัฐแมสซาชูเซตส์ จากหน้าต่างบานหนึ่ง ซีเกอร์สามารถมองไกลไปถึงย่านกลางเมืองบอสตัน และจากในห้อง เธออาจเห็นไปถึงทางช้างเผือกและไกลออกไป ซีเกอร์วัย 47 ปี เป็นนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ เชี่ยวชาญด้านดาวเคราะห์ต่างระบบ (exoplanet) ซึ่งหมายถึงดาวเคราะห์ทั้งหมดในเอกภพ ยกเว้นดวงที่คุณรู้จักอยู่แล้วในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ บนกระดานดำ ซีเกอร์เขียนสมการที่คิดขึ้นเพื่อประมาณโอกาสที่จะตรวจพบชีวิตบนดาวเคราะห์ต่างระบบ หรือพูดอีกนัยหนึ่งคือ สิ่งมีชีวิตนอกโลก ใต้กระดานดำอีกแผ่นที่ยังมีอีกหลายสมการเขียนไว้ คือกองของที่ระลึกซึ่งรวมถึงกระเปาะบรรจุสะเก็ดสีดำมันวาว
“มันคือหินที่เราละลายค่ะ”
เธออธิบายถึงดาวเคราะห์ที่เรียกว่า “อภิโลก” (Super-Earth) ความร้อนสูง ที่วิ่งวนรอบดาวในระยะประชิดจนหนึ่งปีสั้นกว่าหนึ่งวัน “ดาวเคราะห์พวกนี้ร้อนมากค่ะ น่าจะมีทะเลสาบลาวายักษ์ได้เลย” เธอบอก นี่เป็นที่มาของหินละลายในกระเปาะ
“เราอยากทดสอบความส่องสว่างของลาวาค่ะ”
สมัยที่ซีเกอร์เรียนระดับบัณฑิตศึกษาช่วงกลางทศวรรษ 1990 เราไม่รู้อะไรเลยเกี่ยวกับดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวแม่ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง หรือดวงอื่นที่ใช้เวลาเป็นล้านปี เราไม่รู้ว่ามีดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวคู่ หรือดาวเคราะห์เร่ร่อนที่ไม่ได้โคจรรอบดาวดวงไหน แค่ท่องไปในอวกาศตามทางของมัน อันที่จริงคือเราไม่รู้แน่ว่า พ้นระบบสุริยะไปแล้วจะมีดาวเคราะห์อยู่หรือไม่ด้วยซ้ำ และสมมุติฐานฐานหลายข้อที่เราเสนอเกี่ยวกับความเป็นดาวเคราะห์ก็ปรากฏว่าผิด ดาวเคราะห์ต่างระบบดวงแรกที่ถูกค้นพบได้แก่ ดาวเคราะห์ 51 ม้าบิน บี (51 Pegasi b) นั้นก็พิลึกแล้ว ดาวเคราะห์ยักษ์อะไรแทบจะเรียกได้ว่าซบอยู่กับดาวแม่โดยโคจรรอบในสี่วันเท่านั้น
“ดาว 51 ม้าบินน่าจะบอกให้ทุกคนรู้แล้วละว่า งานนี้วุ่นแน่” ซีเกอร์บอกและเสริมว่า “ดาวเคราะห์ดวงนั้นไม่น่าจะอยู่ตรงนั้นเลย”
ปัจจุบัน เราพบดาวเคราะห์ต่างระบบที่ได้รับการยืนยันแล้วราว 4,000 ดวง ส่วนใหญ่เป็นการค้นพบของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ซึ่งส่งขึ้นสู่อวกาศเมื่อปี 2009 ด้วยภารกิจหาคำตอบว่า กล้องจะสามารถค้นพบดาวเคราะห์ได้กี่ดวงรอบดาวประมาณ 150,000 ดวงในพื้นที่เล็กจิ๋วบนท้องฟ้า แต่เป้าหมายสูงสุดคือการไขปัญหาที่มีนัยสำคัญานั้นมาก นั่นคือแหล่งที่ชีวิตอาจวิวัฒน์ขึ้นได้มีอยู่ทั่วไปหรือหายากแสนยาก ซึ่งแทบไม่ต่างจากการทิ้งให้เราอยู่อย่าง
ไร้ความหวังที่จะรู้ว่า โลกหรือพิภพที่มีชีวิตอาศัยอยู่ยังมีอยู่อีกหรือไม่
คำตอบของกล้องเคปเลอร์นั้นหนักแน่น มีดาวเคราะห์อยู่มากกว่าดาว และอย่างน้อยหนึ่งในสี่เป็นดาวเคราะห์ขนาดใกล้เคียงกับโลกซึ่งอยู่ในวงโคจรที่เรียกว่าเขตเอื้อชีวิต (habitable zone) ในเขตนี้ อุณหภูมิจะไม่ร้อนหรือเย็นเกินไปสำหรับชีวิต ด้วยดาวจำนวนอย่างน้อยหนึ่งแสนล้านดวงในทางช้างเผือก ย่อมหมายความว่ามีสถานที่อีก 25,000 ล้านแห่งที่ชีวิตอาจเกิดขึ้นได้ลำพังแค่ในดาราจักรของเราเอง ซึ่งเป็นเพียงหนึ่งในหลายล้านล้านดาราจักร
จึงไม่น่าแปลกใจที่กล้องเคปเลอร์ซึ่งเพิ่งหมดเชื้อเพลิงไปเมื่อเดือนตุลาคมปีที่แล้วจะได้รับการกล่าวถึงแทบจะด้วยความเคารพจากนักดาราศาสตร์ มันเปลี่ยนแนวทางที่เรามองปริศนาข้อใหญ่ข้อหนึ่งเกี่ยวกับความมีอยู่ของชีวิต เราควรเลิกถามได้แล้วว่า มีชีวิตอยู่นอกโลกหรือไม่ เพราะเป็นไปได้มากว่ามีอยู่แน่ เราควรถามว่า จะหามันพบได้อย่างไรต่างหาก
การเผยว่าดาราจักรเต็มไปด้วยดาวเคราะห์ได้เติมพลังให้แก่ภารกิจค้นหาชีวิต ทุนเอกชนที่พุ่งสูงขึ้นอย่างรวดเร็วเอื้อให้เกิดการวิจัยที่คล่องตัวและไม่กลัวความเสี่ยง องค์การนาซาเองก็ทุ่มเทความพยายามอย่างเข้มข้นในด้านชีวดาราศาสตร์ (astrobiology) งานวิจัยส่วนใหญ่มุ่งไปทางการหาสัญญาณของชีวิตชนิดใดก็ตามในพิภพอื่น แต่ความเป็นไปได้ของเป้าหมายใหม่ ทุนใหม่ และพลังคำนวณที่มีแต่จะเพิ่มขึ้น ก็ปลุกงานค้นหาชีวิตทรงปัญญาในจักรวาลหรือต่างดาวที่ทำมานานหลายทศวรรษให้คึกคักขึ้นอีกครั้ง
วิธีหาชีวิต: มองหาสี ในโลก คลอโรฟิลล์ในพืชที่สังเคราะห์ด้วยแสงจะดูดกลืนแสงสีแดงและน้ำเงิน พืชจึงมีสีเขียว ชีวิตบนโลกอื่นอาจสังเคราะห์ด้วยแสงโดยใช้สารสีอื่น สีเหลือบม่วงของดาวเคราะห์ต่างระบบในจินตนาการเมื่อมองจากดวงจันทร์น้ำแข็งของมันเกิดจากสารสีที่เรียกว่า เรตินอล ซึ่งสามารถแปลงแสงเป็นพลังงานเผาผลาญอาหาร และอาจมีมาก่อนคลอโรฟิลล์ในประวัติศาสตร์ยุคต้นของโลก
วิธีหาชีวิต: มองหาแสง ในภาพนี้ ดาวเคราะห์ต่างระบบโคจรอยู่หน้าดาวค่อนข้างคล้ายดวงอาทิตย์ วิธีหนึ่งที่จะดูว่าดาวเคราะห์มีชีวิตหรือไม่คือมองหาเครื่องหมายที่ชัดเจน หรือลายเซ็นชีวะ เวลาที่แสงดาวสะท้อนหรือผ่านบรรยากาศมา คือส่วนที่เป็นสีน้ำเงิน แก๊สต่างๆ จะดูดกลืนความยาวคลื่นเฉพาะต่างกัน สเปกตรัมที่กล้องโทรทรรศน์สังเกตได้อาจแสดงว่าแก๊สที่เกี่ยวข้องกับชีวิต เช่น ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ หรือมีเทน มีอยู่หรือไม่
วิธีหาชีวิต: มนุษย์ต่างดาวทรงปัญญา ที่ผ่านมา การค้นหาปัญญาต่างดาวมุ่งไปที่การตรวจรับสัญญาณวิทยุ ด้วยพลังการคำนวณที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และกล้องโทรทรรศน์ที่ไวแสงยิ่งขึ้น นักวิจัยจึงขยายแนวการค้นหาไปยังช่วงคลื่นแสงขาวและแสงอินฟราเรด เพื่อมองหา “ลายเซ็นเทคโนโลยี” ของอารยธรรมที่ก้าวหน้า สิ่งนั้นอาจเป็นพัลส์ของเลเซอร์ แก๊สมลภาวะ หรืออภิมหาโครงสร้างที่สร้างรอบดาวใกล้เคียงเพื่อเก็บเกี่ยวพลังงาน
เรื่อง เจมี ชรีฟ
ภาพถ่าย สเปนเซอร์ โลวล์
ศิลปกรรม เดนา แบร์รี
NGTHAI