ประวัติศาสตร์หน้าใหม่! นักดาราศาสตร์ยืนยัน ‘LHS 1140b’ ดาวเคราะห์หินในเขตเอื้ออาศัยมีชั้นบรรยากาศเป็นครั้งแรก

ครั้งแรกในประวัติศาสตร์ที่นักดาราศาสตร์ยืนยันว่าดาวเคราะห์หินที่มีลักษณะคล้ายโลกในเขตเอื้ออาศัยของดาวฤกษ์ดวงอื่นมีชั้นบรรยากาศอยู่จริง ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่ชื่อว่า LHS 1140b (หรือ LHS 1140 b) เป็นดาว 'ซูเปอร์เอิร์ธ' ซึ่งอยู่ห่างจากเราเพียง 48 ปีแสงในกลุ่มดาวซีตัส (Cetus) การค้นพบใหม่ชี้ให้เห็นว่ามันมีชั้นบรรยากาศที่อุดมไปด้วยฮีเลียม ซึ่งถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกระบบสุริยะของเรา

นักดาราศาสตร์ยืนยันอะไรได้บ้าง

ทีมนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์นำโดย คอลลิน เชรูบิม (Collin Cherubim) จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด / มหาวิทยาลัยชิคาโก ได้ตรวจพบฮีเลียมที่กำลังเล็ดลอดออกจาก LHS 1140b โดยใช้กล้องโทรทรรศน์มาเจลลัน Clay ในประเทศชิลี ผลการค้นพบที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science แสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์ดวงนี้กำลังเติมฮีเลียมกลับคืนสู่ชั้นบรรยากาศอย่างต่อเนื่อง ซึ่งหมายความว่ามันมีชั้นบรรยากาศที่เสถียร ไม่ใช่เป็นเพียงก้อนหินแห้งแล้งไร้อากาศ

"นี่เป็นการยืนยันจากการสังเกตการณ์ครั้งแรกของชั้นบรรยากาศบนดาวเคราะห์หินในเขตเอื้ออาศัยนอกระบบสุริยะของเรา" เชรูบิมกล่าว

ลักษณะสำคัญของดาวเคราะห์

• ประเภท: ซูเปอร์เอิร์ธ (ดาวเคราะห์หิน)
• ระยะทาง: ประมาณ 48 ปีแสงจากโลก
• ขนาด: เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1.7 เท่า และมวลประมาณ 5.6 เท่าของโลก
• ดาวฤกษ์แม่: โคจรรอบดาวแคระแดง (LHS 1140) ซึ่งมีอายุประมาณ 5 พันล้านปี และมีมวลเพียง 15% ของดวงอาทิตย์
• วงโคจร: โคจรผ่านหน้าดาวฤกษ์แม่ทุก 24.7 วัน
• ตำแหน่ง: อยู่ในเขตเอื้ออาศัย (Habitable Zone) ซึ่งเป็นบริเวณที่มีอุณหภูมิเหมาะสมทำให้น้ำในสถานะของเหลวคงอยู่บนพื้นผิวได้

เหตุการณ์นี้ถึงกับเปลี่ยนเกมการค้นหาสิ่งมีชีวิต

เป็นครั้งแรกของโลก: จนถึงขณะนี้ นักดาราศาสตร์ตรวจพบบรรยากาศได้เฉพาะดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ขนาดใหญ่ หรือดาวเคราะห์ที่อยู่นอกเขตเอื้ออาศัยเท่านั้น LHS 1140b เป็นดาวเคราะห์หินดวงแรกในเขตเอื้ออาศัยที่ได้รับการยืนยันว่ามีชั้นบรรยากาศ

สามปัจจัยสำคัญของสิ่งมีชีวิต: เพื่อให้สิ่งมีชีวิตอย่างที่เรารู้จักดำรงอยู่ได้ ดาวเคราะห์จำเป็นต้องเป็นหิน มีอุณหภูมิที่เหมาะสมต่อน้ำในสถานะของเหลว และมีชั้นบรรยากาศ LHS 1140b เป็นดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะเพียงดวงเดียวที่รู้จักในขณะนี้ซึ่งมีครบทั้งสามปัจจัย ดังที่เชรูบิมกล่าว "ในขั้นตอนนี้ เรายังไม่มีหลักฐานว่ามีสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์ดวงนี้ อย่างไรก็ตาม เราเชื่อว่าส่วนประกอบพื้นฐานและสำคัญทั้งหมดนั้นมีอยู่พร้อมแล้ว"

เป้าหมายอันดับหนึ่งในการค้นหาชีวิต: การผสมผสานนี้ทำให้ LHS 1140b เป็นเป้าหมายที่ดีที่สุดเท่าที่เคยรู้จักสำหรับการศึกษาด้านชีววิทยาดาราศาสตร์ (astrobiology) การสังเกตการณ์ในอนาคตด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) จะสามารถค้นหาแก๊สที่บ่งชี้ถึงสิ่งมีชีวิต (biosignature gases) เช่น ออกซิเจน มีเทน หรือไอน้ำในชั้นบรรยากาศนั้น

ผลกระทบต่อดาวดวงอื่น: การค้นพบว่าดาวเคราะห์หินที่อยู่ใกล้เคียงในเขตเอื้ออาศัยสามารถคงชั้นบรรยากาศไว้ได้ "เป็นการตอกย้ำแนวคิดที่ว่ามีประชากรของโลกที่คล้ายคลึงกับเราอยู่มากมาย ซึ่งมีคุณสมบัติที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิต"

เส้นทางสู่การค้นพบ

LHS 1140b ถูกค้นพบครั้งแรกในปี 2017 โดยใช้วิธีตรวจจับผ่านแนว (transit method) จากโครงการ MEarth ซึ่งเฝ้าสังเกตดาวแคระแดงที่อยู่ใกล้เคียงเพื่อหาการหรี่แสงลงเป็นระยะๆ ซึ่งเกิดจากดาวเคราะห์ที่โคจรผ่านหน้า การสังเกตการณ์ในช่วงแรกชี้ให้เห็นว่าดาวเคราะห์ดวงนี้อาจยังคงมีชั้นบรรยากาศ แต่การตรวจพบฮีเลียมในปี 2026 ได้ให้การยืนยันโดยตรงจากการสังเกตการณ์เป็นครั้งแรก

การศึกษาก่อนหน้านี้ด้วย JWST ในปี 2024 ได้ตัดความเป็นไปได้ที่ LHS 1140b จะมีชั้นบรรยากาศที่อุดมไปด้วยไฮโดรเจนออกไป โดยชี้ไปที่ชั้นบรรยากาศที่หนาแน่นกว่า ซึ่งอาจประกอบด้วยไนโตรเจน ไอน้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์ การตรวจพบฮีเลียมครั้งใหม่เป็นการยืนยันว่ามีชั้นบรรยากาศอยู่จริงและมีความเสถียรเมื่อเวลาผ่านไป

ก้าวต่อไป

การยืนยันการมีอยู่ของชั้นบรรยากาศบน LHS 1140b ได้เปิดบทใหม่ในวงการวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์นอกระบบ ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ นักดาราศาสตร์สามารถพยายามระบุแก๊สต่างๆ ที่มีอยู่ได้ ซึ่งอาจรวมถึงการตรวจพบลายเซ็นทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมทางชีวภาพ นอกจากนี้ LHS 1140b ยังมีคุณสมบัติที่พิเศษอีกด้วย นักวิทยาศาสตร์บางคนเสนอว่ามันอาจเป็น 'ดาวเคราะห์ลูกตา' (eyeball planet) ซึ่งเป็นโลกที่มีมหาสมุทรของเหลวถาวรอยู่ด้านหนึ่ง และอีกด้านหนึ่งเป็นน้ำแข็ง

ไม่ว่า LHS 1140b จะมีสิ่งมีชีวิตหรือไม่ก็ตาม การมีชั้นบรรยากาศที่ได้รับการยืนยันนี้พิสูจน์ให้เห็นว่าดาวเคราะห์หินในเขตเอื้ออาศัยสามารถคงสภาพที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตเอาไว้ได้ ซึ่งเป็นการค้นพบที่เปลี่ยนความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจำนวนของโลกที่คล้ายคลึงกับเราที่อาจมีอยู่ทั่วไปในกาแล็กซี