เจมส์ เว็บบ์ตรวจพบน้ำกึ่งหนักบนดาวเคราะห์นอกระบบครั้งแรก นักดาราศาสตร์ได้เบาะแสประวัติน้ำของดาวเคราะห์

สัญญาณที่ตรวจพบมีนัยสำคัญทางสถิติที่ 4.81 ซิกมา

อัตราส่วนดิวทีเรียมสูงกว่าดาวเคราะห์ยักษ์ในระบบสุริยะ

จากสัญญาณ HDO นักวิจัยสามารถประเมินอัตราส่วน ดิวทีเรียมต่อไฮโดรเจน (D/H) ในน้ำของ WASP-39b ได้ที่ 4.0^{+1.3}_{-1.1} × 10⁻³

ค่านี้สูงกว่าค่าที่วัดได้ในดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ของระบบสุริยะ ได้แก่ พฤหัสบดี เสาร์ ยูเรนัส และเนปจูนอย่างมาก อีกทั้งยังอยู่ในช่วงตัวเลขที่ทับซ้อนกับค่าซึ่งพบในสภาพแวดล้อมก่อกำเนิดดาวบางแห่งและวัตถุบริเวณชั้นในของระบบสุริยะ

อัตราส่วน D/H จึงเปรียบเสมือน “ร่องรอยทางเคมี” ที่ช่วยบอกประวัติของน้ำ ไม่ใช่เพียงตัวเลขบอกองค์ประกอบของบรรยากาศเท่านั้น

สองสมมติฐานที่อาจอธิบายการเพิ่มขึ้นของดิวทีเรียม

งานวิจัยฉบับก่อนตีพิมพ์เสนอคำอธิบายที่เป็นไปได้ 2 แนวทางสำหรับการที่ WASP-39b มีดิวทีเรียมสูง

1. ดาวเคราะห์ก่อตัวในบริเวณเย็นหลังเส้นหิมะ

WASP-39b อาจก่อตัวขึ้นไกลจากดาวฤกษ์ ในบริเวณเย็นของจานกำเนิดดาวเคราะห์ที่อยู่เลย “เส้นหิมะ” (snow line) ซึ่งเป็นเขตที่น้ำสามารถควบแน่นและกลายเป็นน้ำแข็งได้

ในสภาพแวดล้อมเช่นนี้ น้ำแข็งที่มีดิวทีเรียมสูงอาจสะสมและถูกนำไปรวมอยู่ในวัตถุดิบที่ประกอบกันเป็นดาวเคราะห์ จากนั้น WASP-39b อาจเคลื่อนตัวเข้าด้านในจนมาอยู่ใกล้ดาวฤกษ์ดังเช่นปัจจุบัน โดยยังคงร่องรอยไอโซโทปดั้งเดิมเอาไว้

2. บรรยากาศผ่านกระบวนการเปลี่ยนแปลงตามกาลเวลา

อีกความเป็นไปได้คือ อัตราส่วนดังกล่าวเพิ่มขึ้นภายหลังจากดาวเคราะห์ก่อตัวแล้ว ปฏิกิริยาเคมีจากแสงในบรรยากาศชั้นบน การผสมหมุนเวียนระหว่างระดับความสูงต่าง ๆ และการที่ไฮโดรเจนซึ่งมีน้ำหนักเบาหลุดออกสู่อวกาศได้ง่ายกว่า อาจทำให้ดิวทีเรียมที่หนักกว่ายังคงเหลืออยู่ในบรรยากาศมากขึ้นเรื่อย ๆ

ทั้งสองสมมติฐานยังเป็นคำอธิบายที่ต้องศึกษาเพิ่มเติม การตรวจวัดในอนาคตจะช่วยแยกแยะว่า ลายเซ็นนี้สะท้อนสถานที่กำเนิดของดาวเคราะห์เป็นหลัก หรือเกิดจากวิวัฒนาการของบรรยากาศภายหลัง

ก้าวสำคัญสู่การค้นหาโลกที่อาจอยู่อาศัยได้

WASP-39b เป็นดาวเคราะห์แก๊สที่ร้อนจัด จึงไม่ใช่โลกที่เอื้อต่อการอยู่อาศัยตามความเข้าใจในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม การตรวจพบ HDO ถือเป็นการสาธิตว่า JWST สามารถติดตามลายเซ็นไอโซโทปสำคัญในบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบได้

เทคนิคเดียวกันนี้อาจนำไปใช้กับ ดาวเคราะห์หินขนาดเล็กที่มีอุณหภูมิปานกลาง ในอนาคต โดยอัตราส่วน D/H อาจช่วยตอบคำถามสำคัญ เช่น

• น้ำมีต้นกำเนิดจากที่ใด มาจากวัตถุดิบที่อุดมด้วยน้ำแข็งจากบริเวณรอบนอกของระบบดาวหรือไม่
• ดาวฤกษ์มีอิทธิพลต่อองค์ประกอบน้ำมากเพียงใด รังสีจากดาวฤกษ์เปลี่ยนน้ำในบรรยากาศตลอดช่วงชีวิตของดาวเคราะห์หรือไม่
• บรรยากาศสูญเสียน้ำไปมากน้อยเพียงใด ไฮโดรเจนที่เบากว่าหลุดออกสู่อวกาศจนทำให้ดาวเคราะห์เหลือน้ำในสัดส่วนที่เปลี่ยนไปหรือไม่

สำหรับโลก อัตราส่วน D/H ในน้ำทะเลเป็นหนึ่งในหลักฐานที่ใช้ศึกษาว่าน้ำบนโลกอาจถูกนำมาโดยแหล่งใด เช่น ดาวเคราะห์น้อยหรือดาวหาง หากวันหนึ่งนักดาราศาสตร์สามารถวัดค่าเดียวกันบนดาวเคราะห์หินที่มีอุณหภูมิเหมาะสมได้ ก็อาจช่วยประเมินว่าโลกนั้นมีโอกาสรักษาน้ำของเหลวบนพื้นผิว และอาจรองรับชีวิตได้หรือไม่

ดังนั้น การค้นพบ HDO บน WASP-39b จึงไม่ใช่การพบ “โลกใบใหม่ที่มีชีวิต” แต่เป็นหลักฐานสำคัญว่า เราเริ่มมีเครื่องมือสำหรับอ่านประวัติของน้ำบนโลกที่อยู่ไกลออกไปนอกระบบสุริยะแล้ว