น้ำบนโลกมาจากไหน - แซคคารี เมทซ์ (Zachary Metz)

ชมบทเรียนเต็ม: http://ed.ted.com/lessons/where-did-earth-s-water-come-from-zachary-metz

น้ำปกคลุมกว่า 70% ของโลก หมุนเวียนจากมหาสมุทรและแม่น้ำ ไปยังเมฆและกลับลงมาอีกครั้ง ในร่างกายเรามีน้ำถึงราว 60% ทว่า ที่อื่นในระบบสุริยะของเรา น้ำในสถานะของเหลวนั้นแทบจะหาไม่ได้เลย แล้วโลกของเรามีน้ำปริมาณมากมายขนาดนี้ได้อย่างไร และน้ำเหล่านี้มาจากไหน แซคคารี เมทซ์ เผยภาพรวมการกำเนิดของน้ำบนโลกตั้งแต่ยุคดึกดำบรรพ์

บทเรียนโดย Zachary Metz แอนิเมชันโดย The Moving Company Animation Studio

มันไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส
และเรามักจะมองข้ามมันไป

มันปกคลุมพื้นที่กว่า 70% ของโลก

หมุนเวียนจากมหาสมุทรและแม่น้ำ
ไปยังเมฆ และกลับลงมาอีกครั้ง

แถมยังมีอยู่ 60 เปอร์เซ็นต์ ในร่างกายเราทุกคน

เพราะว่าน้ำอยู่รอบตัวและในร่างกายเรา

เราจึงเห็นว่าการมีน้ำเป็นเรื่องที่ไม่พิเศษอะไร

แต่ที่อื่น ๆ ในระบบสุริยะนั้น
น้ำในสถานะของเหลวแทบจะหาไม่ได้เลย

แล้วดาวเคราะห์ของเรา
มีน้ำมากขนาดนี้ได้อย่างไร

และน้ำมาจากไหน

อย่างที่อาจจะทราบกันอยู่แล้ว

โมเลกุลของน้ำ
ประกอบด้วยส่วนประกอบพื้นฐานสองอย่าง

ไฮโดรเจน ธาตุที่ซับซ้อนน้อยที่สุด

เกิดขึ้นไม่นานหลังการกำเนิดของจักรวาล

ส่วนออกซิเจน
เกิดขึ้นหลายร้อยล้านปีหลังจากนั้น

หลังจากดาวฤกษ์เริ่มก่อตัว

ศูนย์กลางของดาวฤกษ์เหล่านี้ที่ร้อนเป็นไฟนรก
มีแรงดันสูงมาก

ทำให้อะตอมของไฮโดรเจนรวมตัวกัน
แล้วเกิดเป็นฮีเลียม

ฮีเลียมก็รวมตัวกันอีกทอดหนึ่ง
เกิดเป็นธาตุที่หนักกว่า

เช่น เบริลเลียม คาร์บอน และออกซิเจน
ในกระบวนการที่เรียกว่า นิวคลิโอซินทีซิส

เมื่อดาวฤกษ์เกิดยุบตัวลงในที่สุด
และระเบิดออกเป็นซูเปอร์โนวา

ธาตุใหม่เหล่านี้ ก็กระจายออกไปทั่วจักรวาล

และรวมตัวกันเป็นสารประกอบใหม่ ๆ
เช่น H2O ที่รู้จักกันดีในปัจจุบัน

โมเลกุลน้ำเหล่านี้ปรากฏอยู่ในเมฆฝุ่น

ที่ประกอบขึ้นเป็นระบบสุริยะของเรา

และพุ่งชนดาวเคราะห์ของเรา
หลังจากที่ก่อตัวสำเร็จแล้ว

แต่มีคำถามสำคัญข้อหนึ่ง
ที่เรายังไม่ทราบคำตอบ

มีน้ำมากแค่ไหนที่มายังโลกของเรา
และมาเมื่อใด

อย่างที่ทฤษฎีหนึ่งกล่าวไว้ว่า

ถ้าบนโลกมีน้ำปริมาณไม่มากพอ
เมื่อหินของโลกก่อตัว

อุณหภูมิที่สูง ประกอบกับ
การที่ยังไม่มีชั้นบรรยากาศปกคลุม

จะทำให้น้ำระเหยกลับไปในอวกาศ

ไม่มีทางที่น้ำจะอยู่บนโลกได้

จนกระทั่งอีกหลายร้อยล้านปีต่อมา

เมื่อชั้นบรรยากาศแรกเกิดขึ้น
ผ่านกระบวนการที่เรียกว่า การกำจัดแก๊สออก

ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อหินหนืดในแก่นโลก

ปล่อยแก๊สภูเขาไฟออกมาเหนือพื้นผิวโลก

เกิดเป็นชั้นบรรยากาศ
ที่สามารถกันไม่ให้น้ำหลุดออกไปได้

ถ้าอย่างนั้น น้ำจะกลับมายังพื้นโลกได้อย่างไร

นักวิทยาศาสตร์สงสัยมานานแล้วว่า

น้ำส่วนมากถูกนำมายังโลก
โดยดาวหางที่มีน้ำแข็งอยู่

หรือน่าจะเป็นดาวเคราะห์น้อย
หลายดวง ที่พุ่งชนโลกในช่วงเวลาหลายล้านปี

งานวิจัยใหม่ ๆ ได้ท้าทายทฤษฎีนี้

จากการตรวจสอบอุกกาบาตหิน
ชนิดคอนไดรท์ (chondrite) ที่มีคาร์บอน

ที่เกิดขึ้นหลังจากระบบสุริยะถือกำเนิดไม่นาน

นักวิทยาศาสตร์พบว่า อุกกาบาตเหล่านี้
ไม่เพียงแต่จะมีน้ำอยู่เท่านั้น

แต่องค์ประกอบทางเคมีของแร่ธาตุของมัน
ยังตรงกับหินบนโลก

และตัวอย่างของดาวเคราะห์น้อย
ที่เกิดขึ้นพร้อม ๆ กับโลกของเรา

แสดงให้เห็นว่า โลกของเราอาจสั่งสม

น้ำปริมาณมาก ที่สามารถอยู่
บนโลกได้ ตั้งแต่ช่วงแรก ๆ

แม้ว่าจะไม่มีชั้นบรรยากาศก็ตาม

ส่วนดาวเคราะห์น้อย
ก็อาจนำน้ำมาเพิ่มในช่วงต่อ ๆ มา

ถ้าสมมติฐานนี้เป็นจริง

ชีวิตอาจถือกำเนิดขึ้น
เร็วกว่าที่เราเคยคิดไว้

เรายังไม่รู้แน่ชัดว่า น้ำบนโลกของเรานั้น

มาจากน้ำที่เพิ่งเกิดขึ้นในช่วงเริ่มต้น

เข้ามาภายหลัง

หรือทั้งสองอย่างประกอบกัน

อย่างไรก็ดี น้ำที่ไหลจากฝักบัว
น้ำดื่มสาธารณะ หรือน้ำจากก๊อก

ไม่ได้แค่มาจากทะเลสาบ
หรือแม่น้ำใกล้ ๆ

แต่ได้ผ่านการเดินทางในอวกาศ
ที่แสนอลหม่าน กว่าจะมาถึงโลกของเรา