กล้องเวบบ์ตรวจพบฟอสฟีนบนดาวแคระน้ำตาล
ฟอสฟอรัสเป็นหนึ่งในธาตุหลักหกชนิดที่จำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก เมื่อรวมกับไฮโดรเจนแล้ว ฟอสฟอรัสจะก่อตัวโมเลกุลฟอสฟีน ซึ่งเป็นก๊าซที่เป็นพิษรุนแรงและจุดไฟได้ พบในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์อย่างดาวพฤหัสฯ และดาวเสาร์
เป็นที่ตระหนักมานานแล้วว่าฟอสฟีน(phosphine; PH3) อาจจะเป็นชีวสัญญาณสำหรับสิ่งมีชีวิตแบบที่ไม่ใช้ออกซิเจน เมื่อมีแหล่งของก๊าซนี้ตามธรรมชาติในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์เพียงไม่กี่แห่ง
บนโลกเอง ฟอสฟีนเป็นผลผลิตพลอยได้จากการสลายของวัสดุสารอินทรีย์โดยจุลชีพ ขณะนี้ ทีมนักวิจัยที่นำโดยมหาวิทยาลัยคาลิฟอร์เนีย ซานดีเอโก โดย Adam Burgasser ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์และดาราศาสตร์ฟิสิกส์ได้รายงานการตรวจจับฟอสฟีนในชั้นบรรยากาศของดาวแคระน้ำตาลเก่าแก่และเย็นดวงหนึ่งซึ่งมีชื่อว่า Wolf 1130C การค้นพบรายงานใน Science
ฟอสฟีนถูกพบในชั้นบรรยากาศของ Wolf 1130C โดยใช้การสำรวจจากกล้อง
เวบบ์ ซึ่งมีกล้องโทรทรรศน์ตัวแรกที่มีความไวที่จะตรวจสอบวัตถุฟากฟ้าในรายละเอียดได้ อย่างไรก็ตาม ปริศนาไม่ใช่ว่าเพราะเหตุใดจึงพบฟอสฟีน แต่คือ ทำไมจึงไม่พบในชั้นบรรยากาศดาวแคระน้ำตาลอื่นๆ และดาวเคราะห์นอกระบบก๊าซยักษ์
Wolf 1130ABC เป็นระบบไตรดารา ที่ประกอบด้วย ดาวฤกษ์แคระแดงจับคู่กับดาวแคระขาวมวลสูงดวงหนึ่ง โดยมีดาวแคระน้ำตาลหรือดาวฤกษ์แท้ง อยู่ในวงโคจรกว้างๆ ขนาดของดาวเปรียบเทียบตามสัดส่วนจริง ภาพปก ภาพโมเลกุลฟอสฟีนที่ประกอบด้วย ฟอสฟอรัส 1 อะตอมกับไฮโดรเจน 3 อะตอม ในชั้นบรรยากาศดาวแคระน้ำตาล Wolf 1130C
โครงการดาราศาสตร์ของเราที่เรียกว่า Arcana of the Ancients มุ่งเป้าไปที่แคระน้ำตาลอายุมากที่ขาดแคลนโลหะ เพื่อทดสอบความเข้าใจของเราเกี่ยวกับปฏิกิริยาเคมีในชั้นบรรยากาศ Burgasser กล่าว การเข้าใจปัญหาจากฟอสฟีนเป็นหนึ่งเป้าหมายหลักของเรา ในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ที่อุดมไปด้วยไฮโดรเจน ฟอสฟีนจะก่อตัวขึ้นได้ตามธรรมชาติ
ด้วยเหตุนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงทำนายมานานแล้วว่าน่าจะมีฟอสฟีนปรากฏในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์รอบดาวฤกษ์อื่นด้วย และในญาติที่มีขนาดใหญ่กว่าอย่าง แคระน้ำตาล ซึ่งเป็นวัตถุที่บางครั้งก็ถูกเรียกว่า ดาวฤกษ์แท้ง(failed stars) เนื่องจากพวกมันไม่สามารถหลอมไฮโดรเจนได้ แต่กลับไม่เคยพบฟอสฟีนมากนัก แม้แต่ก่อนการสำรวจของเวบบ์ ซึ่งบอกถึงปัญหาในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับปฏิกิริยาเคมีของฟอสฟอรัส
ก่อนยุคของเวบบ์ คาดว่าฟอสฟีนจะพบได้ทั่วไปในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบและดาวแคระน้ำตาล ตามที่ได้ทำนายไว้ในทางทฤษฎีซึ่งมีพื้นฐานจากการผสมแบบปั่นป่วนที่เราทราบว่าปรากฏอยู่ในแหล่งเหล่านี้ Sam Beiler ผู้เขียนร่วม นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ทรินิตี้คอลเลจ ดับลิน กล่าว Beiler เคยนำทีมก่อนหน้านี้ซึ่งศึกษาการขาดหายของฟอสฟีนในแคระน้ำตาล บอกว่า การสำรวจทุกๆ งานที่เราทำด้วยกล้องเวบบ์ได้ท้าทายการทำนายทางทฤษฎี
การสำรวจแคระน้ำตาล 23 ดวงซึ่งมีอุณหภูมิตั้งแต่ 100 ถึง 700 องศาเซลเซียสไม่พบฟอสฟีนเลย จนกระทั่งเราสำรวจ Wolf 1130C(อุณหภูมิราว 320 องศาเซลเซียส) ในระบบดาว Wolf 1130ABC ซึ่งอยู่ห่างออกไป 54 ปีแสงจากดวงอาทิตย์ในกลุ่มดาวหงส์(Cygnus) ดาวแคระน้ำตาล Wolf 1130C อยู่ในวงโคจรที่กว้างรอบดาวฤกษ์คู่ที่อยู่ประชิดกัน ซึ่งประกอบด้วย Wolf 1130A ดาวฤกษ์เย็นชนิดแคระแดง กับWolf 1130B ดาวแคระขาวมวลสูงอีกดวง
เส้นแบ่งคร่าวๆ ตามค่ามวลระหว่างดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์, ดาวแคระน้ำตาลหรือดาวฤกษ์แท้ง และดาวฤกษ์แท้จริง
Wolf 1130C เป็นที่ชื่นชอบของนักดาราศาสตร์แคระน้ำตาลเนื่องจากปริมาณโลหะ(metal) ที่ต่ำ ซึ่งหมายความว่าธาตุใดๆ ที่หนักกว่าไฮโดรเจนและฮีเลียม เมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์ มันไม่เหมือนกับแคระน้ำตาลดวงอื่นๆ ทีมสำรวจพบฟอสฟีนในข้อมูลสเปคตรัมอินฟราเรดของเวบบ์ได้อย่างง่ายดาย เพื่อให้เข้าใจนัยยะของการค้นพบนี้ได้อย่างเต็มที่ พวกเขาจำต้องหาปริมาณก๊าซในชั้นบรรยากาศของ Wolf 1130C ซึ่งทำโดย ผู้ช่วยศาสตราจารย์ Eileen Gonzales จากมหาวิทยาลัยซานฟรานซิสโกสเตท ผู้เขียนร่วมการศึกษานี้ เช่นกัน
เพื่อตรวจสอบปริมาณของโมเลกุลใน Wolf 1130C ฉันใช้เทคนิคทำแบบจำลองที่เรียกว่า atmospheric retrievals Gonzales อธิบาย เทคนิคนี้ใช้ข้อมูลจากเวบบ์เพื่อรองรับว่าน่าจะมีก๊าซแต่ละชนิดอยู่ในชั้นบรรยากาศมากน้อยแค่ไหน ก็เหมือนกับการย้อนกระบวนการทางวิศวกรรมจากคุกกี้แสนอร่อย เมื่อเชฟไม่ยอมให้สูตรขนมมา
แบบจำลองได้แสดงว่าปริมาณของฟอสฟีนเป็นองค์ประกอบลับใน Wolf 1130C โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เธอพบว่าฟอสฟีนปรากฏอยู่ในปริมาณที่ทางทฤษฎีทำนายไว้ที่ราว 100 ส่วนในพันล้านส่วน(ppb) ซึ่งใกล้เคียงกับปริมาณที่พบในดาวพฤหัสฯ และดาวเสาร์ สอดคล้องอย่างดีเยี่ยมกับแบบจำลองชั้นบรรยากาศ
ในขณะที่นักวิจัยยินดีกับการค้นพบนี้ แต่มันก็สร้างปัญหาขึ้นมาว่าเพราะเหตุใดจึงมีฟอสฟีนในชั้นบรรยากาศของดาวแคระน้ำตาลดวงนี้ และไม่มีบนแคระน้ำตาลดวงอื่นๆ ความเป็นไปได้หนึ่งก็คือชั้นบรรยากาศของ Wolf 1130C ซึ่งมีโลหะในปริมาณที่ต่ำ ซึ่งอาจจะเปลี่ยนปฏิกิริยาเคมีภายในของมัน
อาจเป็นได้ว่าในสภาวะปกติ ฟอสฟอรัสสร้างพันธะเป็นโมเลกุลอื่นๆ เช่น ฟอสฟอรัสไตรออกไซด์ Beiler อธิบาย ในชั้นบรรยากาศที่ขาดแคลนโลหะของ Wolf 1130C ไม่ได้มีออกซิเจนอยู่มากพอที่จะจับกับฟอสฟอรัส จึงยอมให้ฟอสฟีนก่อตัวขึ้นจากไฮโดรเจนที่มีอยู่มากมาย
กราฟฟิคแสดงสเปคตรัมของ Wolf 1130C เทียบกับดาวแคระน้ำตาลทั่วไป
ทีมหวังว่าจะได้สำรวจความเป็นไปได้นี้ด้วยการสำรวจใหม่ๆ จากกล้องเวบบ์ซึ่งจะสำรวจหาฟอสฟีนในชั้นบรรยากาศของดาวแคระน้ำตาลที่ขาดแคลนโลหะดวงอื่นๆ ความเป็นไปได้อีกอย่างก็คือ มีฟอสฟอรัสอยู่เฉพาะที่ระบบ Wolf 1130ABC โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่แคระขาว Wolf 1130B ดาวแคระขาวดวงนี้เป็นเถ้าที่เหลืออยู่จากดาวที่หลอมไฮโดรเจนของมันเรียบร้อยไปแล้ว Burgasser อธิบาย พวกมันมีความหนาแน่นสูงเมื่อสะสมมวลสารบนพื้นผิวก็สามารถเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบกู่ไม่กลับซึ่งเราตรวจจับเป็น โนวา(novae) ได้
ในขณะที่นักดาราศาสตร์ยังไม่เห็นหลักฐานโนวาในระบบ Wolf 1130ABC เมื่อเร็วๆ นี้ แต่โดยปกติ โนวาเกิดขึ้นเป็นวัฏจักรการปะทุที่กินเวลาหลายพันจนถึงหลายหมื่นปี ระบบแห่งนี้เพิ่งทราบมาเพียงร้อยกว่าปีเท่านั้น และการปะทุก่อนหน้านี้ในความเป็นมาของระบบก็อาจจะสร้างการปนเปื้อนฟอสฟอรัสไว้ เมื่อการศึกษาก่อนหน้านี้ได้เสนอว่าฟอสฟอรัสจำนวนพอสมควรในทางช้างเผือกอาจถูกสร้างโดยกระบวนการโนวา
การเข้าใจว่าเพราะเหตุใดแคระน้ำตาลดวงนี้มีสัญญาณของฟอสฟีนอย่างชัดเจน อาจจะนำไปสู่แง่มุมใหม่ๆ เกี่ยวกับการสังเคราะห์ฟอสฟอรัสในทางช้างเผือก และปฏิกิริยาเคมีของมันในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ Burgasser อธิบายว่า การเข้าใจปฏิกิริยาของฟอสฟีนในชั้นบรรยากาศดาวแคระน้ำตาลซึ่งเราไม่หวังว่าจะมีสิ่งมีชีวิตอยู่ มีความจำเป็นถ้าเราหวังที่จะใช้โมเลกุลนี้ในการสำรวจหาสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์หินนอกระบบสุริยะ
อินโฟกราฟฟิคสรุปหลักฐานที่อ้างถึงการมีฟอสฟีนบนดาวศุกร์ แต่ก็มีข้อโต้แย้งเมื่อสเปคตรัมทีพบคาบเกี่ยวกับสเปคตรัมของมีเธน
ย้อนกลับไปในปี 2020 เมื่อนักวิทยาศาสตร์ประกาศว่าได้ตรวจจับฟอสฟีนในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์ สภาวะบนดาวศุกร์หมายความว่า น่าจะมีการทำลายฟอสฟีนค่อนข้างเร็ว ดังนั้นการตรวจจับฟอสฟีนได้ก็อาจหมายถึงมีบางสิ่งที่กำลังผลิตฟอสฟีนจำนวนมาก
แต่สำหรับในขั้นนี้ ทีมสรุปง่ายๆ ว่า แบบจำลองที่อธิบายปริมาณฟอสฟีนที่เราพบในชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสฯ, ดาวเสาร์, Wolf 1130C, แคระน้ำตาลอื่นๆ และดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์นอกระบบอื่นๆ ยังไม่สอดคล้องกัน ถ้าไม่มีความเข้าใจที่ดีกว่านี้ การใช้ฟอสฟีนเป็นชีวสัญญาณ ก็ยังเป็นที่คาใจ หรือถ้ามีฟอสฟีนบนดาวศุกร์จริงแต่ที่มากลับเป็นกระบวนการทางเคมีหรือฟิสิกส์ที่ยังไม่ทราบ ไม่ใช่ชีวภาพ สิ่งมีชีวิตต่างดาวก็ยังคงเป็นแค่สมมุติฐานต่อไป
แหล่งข่าว phys.org : detection of phosphine in a brown dwarf atmosphere raises more questions
phys.org : mysterious molecule found on brown dwarf casts further doubt on potential signs of life on Venus
sciencealert.com : cosmic mystery deepens as “biosignature” molecule seen in failed star
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
