ร่องรอยโมเลกุลแปลกประหลาดเผยให้เห็นเบาะแสเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตนอกโลก

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบ "ร่องรอยทางเคมี" ลึกลับที่อาจช่วยให้มนุษยชาติค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลกได้

เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่การค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลกได้วนเวียนอยู่กับคำถามที่คุ้นเคย: โมเลกุลที่คล้ายกับที่พบในโลกนั้นมีอยู่ในดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลหรือไม่?

อย่างไรก็ตาม งานวิจัยที่ตีพิมพ์ใหม่ล่าสุดชี้ให้เห็นว่า ปัจจัยที่สำคัญที่สุดอาจไม่ใช่โมเลกุลเหล่านั้นเอง แต่เป็นวิธีการจัดเรียงตัวของโมเลกุลเหล่านั้นในรูปแบบที่มองไม่เห็นต่างหาก

นักวิจัยค้นพบว่าสิ่งมีชีวิตทิ้งร่องรอยทางสถิติที่เป็นเอกลักษณ์ไว้ในโมเลกุล ซึ่งอาจเปิดทางใหม่ในการระบุสิ่งมีชีวิตนอกโลก (ภาพ: ภาพสต็อก)

งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร วิทยาศาสตร์ Nature Astronomy แสดงให้เห็นว่าระบบชีวภาพสร้างรูปแบบทางสถิติที่เป็นลักษณะเฉพาะในโมเลกุลอินทรีย์ ซึ่งแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากปฏิกิริยาเคมีในธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต

การค้นพบนี้อาจเปิดแนวทางใหม่ทั้งหมดในการตรวจหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก

ฟาเบียน เคลนเนอร์ รองศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ริเวอร์ไซด์ และผู้ร่วมเขียนงานวิจัยกล่าวว่า “เราแสดงให้เห็นว่าสิ่งมีชีวิตไม่ได้สร้างแค่โมเลกุลเท่านั้น แต่ยังสร้างหลักการจัดระเบียบที่เราสามารถสังเกตได้ทางสถิติ”

รูปแบบทางเคมีที่ซ่อนเร้นซึ่งเกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิต

ทีมวิจัยพบว่ากรดอะมิโนในวัสดุชีวภาพโดยทั่วไปมีความหลากหลายและกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอกว่ากรดอะมิโนที่ผลิตจากกระบวนการที่ไม่ใช่ชีวภาพ กล่าวคือ ปฏิกิริยาเคมีที่ไม่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิต

ในทางกลับกัน สำหรับกรดไขมัน แนวโน้มกลับตรงกันข้าม ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในสารที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตจะทำให้เกิดการกระจายตัวที่สม่ำเสมอกว่าที่เกิดขึ้นในระบบที่มีสิ่งมีชีวิต

การถอดรหัสวิธีการใหม่ในการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก: จุดเปลี่ยนที่จะเปลี่ยนแปลงประวัติศาสตร์ของดาราศาสตร์หรือไม่?

นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่า นี่เป็นครั้งแรกที่มีการระบุลักษณะการจัดระเบียบโดยรวมของสิ่งมีชีวิตโดยใช้การวิเคราะห์ทางสถิติ แทนที่จะพึ่งพาอุปกรณ์เฉพาะทางเพียงประเภทเดียว

สิ่งนี้มีความสำคัญเป็นอย่างยิ่ง เนื่องจากวิธีการใหม่นี้สามารถนำไปใช้กับข้อมูลที่ภารกิจอวกาศในปัจจุบันและอนาคตกำลังรวบรวมได้โดยตรง

การค้นพบนี้เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่การสำรวจดาวเคราะห์กำลังเข้าสู่ช่วงของการวิเคราะห์ทางเคมีที่ซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ

ภารกิจวิจัยดาวอังคาร ยูโรปา และเอนเซลาดัส กำลังเก็บรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับสารประกอบอินทรีย์อย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตาม ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดยังคงอยู่ที่วิธีการตีความข้อมูลเหล่านั้น

โมเลกุลหลายชนิดที่จำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก รวมถึงกรดอะมิโนและกรดไขมัน สามารถเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติได้โดยไม่ต้องอาศัยสิ่งมีชีวิต

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบโมเลกุลอินทรีย์ในอุกกาบาต และยังสร้างโมเลกุลเหล่านี้ขึ้นในห้องทดลองโดยจำลองสภาวะในอวกาศ ดังนั้น การค้นพบโมเลกุลอินทรีย์เพียงอย่างเดียวจึงไม่เพียงพอที่จะยืนยันการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิต

กิเดียน ยอฟเฟ นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่สถาบันวิทยาศาสตร์ไวซ์มันน์ในอิสราเอล และผู้เขียนหลักของการศึกษา กล่าวว่า “ชีววิทยาอวกาศนั้นโดยพื้นฐานแล้วคล้ายกับนิติวิทยาศาสตร์ เราพยายามอนุมานกระบวนการต่างๆ จากเบาะแสที่ไม่สมบูรณ์ ซึ่งมักอิงจากข้อมูลจำนวนจำกัดที่รวบรวมได้จากภารกิจที่มีราคาแพงมากและหายาก”

ใช้สถิติทางนิเวศวิทยาในการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก

เพื่อแก้ปัญหานี้ ทีมวิจัยได้นำวิธีการทางสถิติที่ใช้กันทั่วไปในทางนิเวศวิทยามาใช้

โดยทั่วไป นักนิเวศวิทยาจะประเมินความหลากหลายทางชีวภาพโดยพิจารณาจากสองปัจจัย ได้แก่ "ความอุดมสมบูรณ์" ซึ่งหมายถึงจำนวนชนิดพันธุ์ที่มีอยู่ และ "ความสม่ำเสมอ" ซึ่งหมายถึงการกระจายตัวอย่างสมดุลของชนิดพันธุ์เหล่านั้น

แนวทางใหม่ในการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลกนั้น อาศัยแบบจำลองทางสถิติของโมเลกุลมากกว่าการพึ่งพาการมีอยู่ของโมเลกุลใดโมเลกุลหนึ่งโดยเฉพาะ ภาพ: NASA/JPL-Caltech

โยฟเฟ่ได้พบกับวิธีการนี้เป็นครั้งแรกขณะศึกษาด้านสถิติและวิทยาศาสตร์ข้อมูลในระหว่างทำวิทยานิพนธ์ปริญญาเอก ในเวลานั้น ดัชนีความหลากหลายต่างๆ ถูกนำมาใช้เพื่อตรวจจับรูปแบบที่ซ่อนอยู่ภายในชุดข้อมูลที่ซับซ้อน รวมถึงการศึกษาเกี่ยวกับวัฒนธรรมมนุษย์โบราณ

ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์กำลังนำตรรกะทางสถิติแบบเดียวกันนั้นมาประยุกต์ใช้กับวิชาเคมีนอกโลก

ทีมวิจัยได้ใช้ชุดข้อมูลที่รวบรวมไว้ก่อนหน้านี้ประมาณ 100 ชุด ในการวิเคราะห์กรดอะมิโนและกรดไขมันจากแหล่งต่างๆ เช่น จุลินทรีย์ ดิน ฟอสซิล อุกกาบาต ดาวเคราะห์น้อย และแม้แต่ตัวอย่างสังเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ

ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าวัสดุชีวภาพมีรูปแบบการจัดระเบียบที่โดดเด่นอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งแตกต่างมากพอที่จะแยกแยะออกจากเคมีอนินทรีย์ได้

ดาวอังคารเคยมีมหาสมุทรปกคลุมพื้นที่หนึ่งในสามของดาวเคราะห์หรือไม่?

สิ่งหนึ่งที่ทำให้ทีมวิจัยประหลาดใจมากที่สุดคือ ความน่าเชื่อถือของวิธีการนี้ แม้ว่าจะมีวิธีการที่ค่อนข้างเรียบง่ายก็ตาม

นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการจำแนกความแตกต่างระหว่างตัวอย่างทางชีวภาพและไม่ใช่ทางชีวภาพด้วยความแม่นยำสูงมาแล้วหลายครั้ง

นอกจากนี้ พวกเขายังค้นพบว่าวัสดุชีวภาพก่อตัวเป็น "แถบต่อเนื่อง" ซึ่งทอดยาวจากตัวอย่างที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดีไปจนถึงตัวอย่างที่เสื่อมสภาพไปอย่างมากเมื่อเวลาผ่านไป

เคลนเนอร์กล่าวว่า "นั่นน่าประหลาดใจมาก วิธีนี้ไม่เพียงแต่ระบุขอบเขตระหว่างสิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิตเท่านั้น แต่ยังสะท้อนให้เห็นถึงระดับการคงสภาพหรือการเปลี่ยนแปลงของวัสดุอีกด้วย"

แม้แต่ตัวอย่างที่เสื่อมสภาพไปมากแล้วในช่วงหลายล้านปี ก็ยังคงร่องรอยของโครงสร้างทางชีวภาพนี้อยู่ ตัวอย่างเช่น เศษเปลือกไข่ไดโนเสาร์ที่กลายเป็นฟอสซิลซึ่งรวมอยู่ในงานวิจัยนี้ ยังคงแสดงสัญญาณทางสถิติที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมทางชีวภาพในยุคโบราณ

เครื่องมือใหม่ที่มีศักยภาพสำหรับภารกิจอวกาศในอนาคต

อย่างไรก็ตาม ทีมวิจัยเน้นย้ำว่า ไม่มีวิธีการใดวิธีเดียวที่จะเพียงพอต่อการพิสูจน์การมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตนอกโลกได้อย่างแน่ชัด

เคลนเนอร์อธิบายว่า “การอ้างว่าค้นพบสิ่งมีชีวิตในอนาคตจะต้องอาศัยหลักฐานอิสระจำนวนมาก ซึ่งได้รับการวิเคราะห์ภายในบริบททางธรณีวิทยาและเคมีเฉพาะของสภาพแวดล้อมของดาวเคราะห์ดวงนั้น”

อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ากรอบการวิเคราะห์ทางสถิติแบบใหม่นี้อาจกลายเป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าอย่างยิ่งสำหรับภารกิจในอนาคตในการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก

"แนวทางของเราเพิ่มวิธีการประเมินอีกวิธีหนึ่งว่าเคยมีสิ่งมีชีวิตอยู่ที่นั่นหรือไม่" เคลนเนอร์กล่าว "หากเทคนิคต่างๆ มากมายชี้ไปในทิศทางเดียวกัน หลักฐานก็จะยิ่งน่าเชื่อถือมากขึ้น"

ในขณะที่มนุษยชาติกำลังเตรียมพร้อมสำหรับภารกิจอันทะเยอทะยานไปยังดาวอังคาร ยูโรปา หรือเอนเซลาดัส ซึ่ง เชื่อกันว่ามีมหาสมุทรใต้พื้นผิวที่อยู่ใต้ชั้นน้ำแข็ง การค้นพบใหม่นี้อาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์อ่าน "ร่องรอยทางเคมี" ที่สิ่งมีชีวิตทิ้งไว้ได้ แม้ว่าสิ่งมีชีวิตเหล่านั้นจะสูญพันธุ์ไปนานแล้วในจักรวาลอันกว้างใหญ่ก็ตาม

(อ้างอิงจาก SciTechDaily, Space, LiveScience)

จุดเปลี่ยนสำคัญของทศวรรษหน้า: มนุษย์จะสามารถอาศัยอยู่บนดวงจันทร์ได้หรือไม่? ภารกิจอาร์เทมิสในอนาคตจะสร้างฐานถาวรบนดวงจันทร์และตั้งเป้าหมายที่ใหญ่กว่านั้น นั่นคือการส่งมนุษย์ไปยังดาวอังคาร

ที่มา: https://vietnamnet.vn/dau-vet-phan-tu-ky-la-he-lo-manh-moi-sinh-vat-ngoai-trai-dat-2518476.html