การค้นพบระบบดาวเคราะห์ใหม่ TRAPPIST-1 ก้าวกระโดดครั้งใหญ่สู่การค้นหาชีวิตต่างดาว

รายงานโดย ปรีดี บุญซื่อ

นิตยสาร Nature ที่พิมพ์บทความ การค้นพบดาวเคราะห์ 7 ดวงในระบบสุริยะ Trappist-1
นิตยสาร Nature ที่พิมพ์บทความ การค้นพบดาวเคราะห์ 7 ดวงในระบบสุริยะ Trappist-1

เมื่อวันที่ 22 กุมภาพันธ์ ที่ผ่านมา นักดาราศาสตร์ขององค์การบริหารการบินและอวกาศของสหรัฐฯ (นาซา) ได้พิมพ์รายงานการวิจัยที่มีความหมายสำคัญในนิตยสาร Nature เรื่อง การค้นพบระบบดาวเคราะห์ 7 ดวงที่โคจรรอบดาวฤกษ์ชื่อ TRAPPIST-1 ดาวเคราะห์เหล่านี้ถูกตั้งชื่อว่า TRAPPIST-1b, TRAPPIST-1c, TRAPPIST-1d, TRAPPIST-1e, TRAPPIST-1f, TRAPPIST-1g, และ TRAPPIST-1h ล้วนมีขนาดเท่ากับโลก และอยู่ห่างจากระบบสุริยะของเรา 39 ปีแสง

นักดาราศาสตร์ค้นพบระบบดาวเคราะห์ TRAPPIST-1 โดยอาศัยข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์ชื่อ TRAPPIST ที่อยู่ในชิลี รวมทั้งกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ของนาซา ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถระบุขนาด วงโคจร และมวลของดาวเคราะห์เหล่านี้ นักดาราศาสตร์เชื่อว่า ดาวเคราะห์ทั้ง 7 มีผิวของดาวเป็นหินแบบโลกเรา มีดาวเคราะห์ 3 ดวงที่โคจรในบริเวณ Goldilocks Zone ที่สิ่งมีชีวิตสามารถเกิดขึ้นได้ เพราะน้ำสามารถดำรงอยู่ได้ในสภาพเป็นของเหลว

ระบบสุริยะใหม่

ดาวเคราะห์ 7 ดวงในระบบ Trappist-1 มี 3 ดวง คือ Trappist-1d, Trappist-1e และ Trappist-1f ที่อยู่ในเขตสิ่งมีชีวิตวิวัฒนาการขึ้นมาได้ ที่มาภาพ : https://exoplanets.nasa.gov/trappist1/
ดาวเคราะห์ 7 ดวงในระบบ Trappist-1 มี 3 ดวง คือ Trappist-1d, Trappist-1e และ Trappist-1f ที่อยู่ในเขตสิ่งมีชีวิตวิวัฒนาการขึ้นมาได้ ที่มาภาพ : https://exoplanets.nasa.gov/trappist1/
ที่มาภาพ : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/
ที่มาภาพ : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/

TRAPPIST-1 เป็นดาวฤกษ์ที่มีแสงสลัวๆ ขนาดใหญ่กว่าดาวพฤหัสเล็กน้อย มีมวลเพียง 8% ของดวงอาทิตย์ ความจ้าของแสงแดดแค่ 0.05% ของดวงอาทิตย์ TRAPPIST-1 มีอายุมาแล้วอย่างน้อย 500 ล้านปี แต่เนื่องจากเป็นดาวแคระที่ความร้อนไม่สูง จึงเป็นดาวฤกษ์ที่กว่าการเผาผลาญพลังงานจะหมดไปก็ต้องใช้เวลายาวนานถึง 5 ล้านล้านปี นั่นคือ TRAPPIST-1 จะมีอายุนานกว่าระบบสุริยะเราถึง 1,000 เท่า หลังจากที่พระอาทิตย์ของโลกเราเผาผลาญพลังงานในตัวเองไปหมดแล้ว TRAPPIST-1 จะยังดำรงอยู่ได้อีกนานมาก พอที่สิ่งมีชีวิตจะมีวิวัฒนาการขึ้นมาได้

ดาวเคราะห์ที่อยู่วงในสุดชื่อ TRAPPIST-1b จะใช้เวลา 1.5 วันในการโคจรรอบดาวฤกษ์ เพราะอยู่ใกล้ 1.64 ล้านกิโลเมตร เท่ากับ 4.2 เท่าของระยะห่างระหว่างโลกกับดวงจันทร์ ดาวเคราะห์นี้มีขนาดเท่ากับโลก มีมวล 0.85 เท่าของโลก จึงคาดกันว่าผิวของดาวจะเป็นหิน เนื่องจากอยู่ใกล้ดาวฤกษ์ การโคจรจะหันด้านหนึ่งของดาวเคราะห์ไปทางดาวฤกษ์ตลอดเวลา แบบเดียวกับที่ดวงจันทร์โคจรโดยหันด้านเดียวมาที่โลก แม้ TRAPPIST-1 จะเป็นดาวฤกษ์ที่ความร้อนไม่สูง แต่การโคจรที่ใกล้มากจะทำให้น้ำบนดาวเคราะห์ TRAPPIST-1b เดือดหรือระเหยเป็นไอ

หากมนุษย์เราสามารถไปถึง Trappist-1 จะมองเห็นดาวเคราะห์ต่างๆ ขนาดใหญ่เท่ากับเรามองเห็นดวงจันทร์ ที่มาภาพ : NASA
หากมนุษย์เราสามารถไปถึง Trappist-1 จะมองเห็นดาวเคราะห์ต่างๆ ขนาดใหญ่เท่ากับเรามองเห็นดวงจันทร์ ที่มาภาพ : NASA

ดาวเคราะห์ 3 ดวงที่โคจรใน Goldilocks Zone คือ TRAPPIST-1e, TRAPPIST-1f และ TRAPPIST-1g ซึ่งเป็นบริเวณที่ห่างจากดาวฤกษ์ พอที่สิ่งมีชีวิตจะสามารถวิวัฒนาการขึ้นมาได้ Goldilocks Zone เป็นบริเวณที่น้ำเหลวสามารถคงสภาพอยู่ได้ที่ผิวของดาวแม้จะโคจรหันไปดาวฤกษ์ด้านเดียวตลอดเวลา แต่นักดาราศาสตร์เชื่อว่า บรรยากาศของดาวจะช่วยลดความร้อนที่ผิวดาว ทำให้ TRAPPIST-1e ได้รับแสงแดดจากดาวฤกษ์ เหมือนกับที่โลกเราได้รับจากดวงอาทิตย์ อุณหภูมิของ TRAPPIST-1e จะคล้ายกับโลก

ดาวเคราะห์ดวงที่ 5 คือ TRAPPIST-1f โคจรในบริเวณที่สิ่งมีชีวิตสามารถวิวัฒนาการขึ้นมาได้เช่นกัน หากมองจากจากดาวเคราะห์ดวงนี้ จะเห็นดาว TRAPPIST-1e มีขนาดใหญ่เท่ากับดวงจันทร์ ที่คนเรามองจากโลก และจะเห็นดาวฤกษ์ TRAPPIST-1 ใหญ่เป็น 3 เท่าของดวงอาทิตย์ เมื่อเรามองจากโลก ส่วนดาวเคราะห์ TRAPPIST-1g ที่อยู่ใน Goldilocks Zone ดวงสุดท้าย ใช้เวลาโคจรรอบดาวฤกษ์เป็นเวลา 12.35 วัน มีขนาด 1.13 เท่าของโลก มีมวล 1.34 เท่าของโลก TRAPPIST-1g ได้รับแสงสว่างในระดับเดียวกับที่ดาวอังคารได้รับจากดวงอาทิตย์ คือมีพื้นผิวที่หนาวเย็น แต่คงจะไม่เย็นจนทำให้น้ำเหลวดำรงอยู่ไม่ได้

การก้าวกระโดดครั้งใหญ่

นักดาราศาสตร์กล่าวว่า การค้นพบดาวเคราะห์ 7 ดวงที่โคจรรอบดาวฤกษ์นี้ จะเป็นช่วงเวลาที่สำคัญที่สุดของการค้นหาสิ่งมีชีวิตในโลกต่างดาว เพราะเป็นการค้นพบแบบก้าวกระโดดเกี่ยวกับดาวเคราะห์ที่มีลักษณะแบบโลกเรา ที่โคจรในเขตที่สิ่งมีชีวิตจะวิวัฒนาการขึ้นมาได้ ซารา ซีเกอร์ (Sara Seager) นักดาราศาสตร์ของ MIT กล่าวกับ space.com ว่า “ดาวเคราะห์หลายดวงที่น้ำเหลวสามารถคงอยู่ได้ที่ผิวของดาวให้ความหวังว่า ดาวเหล่านี้จะเป็นแหล่งที่สนับสนุนหล่อเลี้ยงสิ่งมีชีวิตขึ้นมา คุณอาจจะพูดได้ว่า เขตที่สิ่งมีชีวิตสามารถวิวัฒนาการขึ้นมา (Goldilocks) มีดาวเคราะห์พี่น้องอยู่หลายดวง”

แต่การค้นหาสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์ดังกล่าวเพิ่งจะเริ่มต้น ระบบดาวเคราะห์ TRAPPIST-1 อยู่ใกล้โลกพอที่นักวิทยาศาสตร์จะสามารถระบุบรรยากาศบนดาวเคราะห์เหล่านี้ เช่น ออกซิเจน โอโซน หรือมีเทน ที่เป็นสัญญาณแสดงให้เห็นถึงสิ่งมีชีวิต ในปลายปี 2018 นาซาจะส่งกล้องโทรทรรศน์อวกาศ James Webb ขึ้นสำรวจอวกาศ กล้องดังกล่าวจะทำหน้าที่ในการค้นหาบรรยากาศของดาวเคราะห์ใน TRAPPIST-1

นานแค่ไหนที่จะไปถึง TRAPPIST-1

ยาน New Horizon ที่เดินทางผ่านดาวพลูโตในปี 2015 ด้วยความเร็ว 51200 กมต่อชั่วโมง หากเดินทางไป Trappist-1 จะใช้เวลา 8 แสนปี ที่มาภาพ : https://www.nasa.gov/feature/new-horizons-exits-brief-safe-mode-recovery-operations-continue
ยาน New Horizon ที่เดินทางผ่านดาวพลูโตในปี 2015 ด้วยความเร็ว 51200 กมต่อชั่วโมง หากเดินทางไป Trappist-1 จะใช้เวลา 8 แสนปี ที่มาภาพ : https://www.nasa.gov/feature/new-horizons-exits-brief-safe-mode-recovery-operations-continue

ในปัจจุบัน หากมนุษย์เราจะค้นหาสิ่งมีชีวิตในโลกต่างดาว TRAPPIST-1 คือกลุ่มดาวที่ให้ความหวังมากที่สุด ภายในเวลา 10 ปี มนุษย์เราคงจะสามารถรู้ได้ว่า มีสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์เหล่านี้หรือไม่ TRAPPIST-1 อยู่ห่างจากระบบสุริยะของเรา 39 ปีแสง ในระบบจักรวาล ระยะห่างดังกล่าว เหมือนกับระยะทางที่คนเราสามารถขว้างก้อนหินไปได้ไกลแค่ไหน หากเดินทางด้วยความเร็วแสงจะใช้เวลา 39 ปี ทุกวันนี้ ยังไม่มียานอวกาศที่สร้างขึ้นมาแล้วมีความเร็วใกล้เคียงความเร็วของแสง

แต่ด้วยความเร็วของยานอวกาศและเทคโนโลยีในปัจจุบัน มนุษย์เราจะใช้เวลานานแค่ไหนในการเดินทางไปยัง TRAPPIST-1 ยานอวกาศ New Horizon ที่เดินทางผ่านดาวพลูโตเมื่อปี 2015 และกำลังเดินทางออกจากระบบสุริยะ เดินทางด้วยความเร็ว 14.3 กิโลเมตรต่อวินาที หรือ 51,200 กิโลเมตรต่อชั่วโมง New Horizon เป็นยาวอวกาศที่มีความเร็วมากสุดในปัจจุบัน จะใช้เวลาเดินทาง 817,000 ปี ที่จะไปถึง TRAPPIST-1

ยานอวกาศ Juno ของนาซาสามารถเดินทางได้เร็วกว่า New Horizon เมื่อยานลำนี้โคจรเข้าใกล้ดาวพฤหัสในปี 2016 แรงดึงดูดของดาวพฤหัสช่วยให้ยาน Juno เร่งความเร็วการเดินทางได้ 265,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง แต่ยาน Juno ก็ยังต้องใช้เวลาเดินทาง 159,000 ปี เพื่อไปถึง Trappist-1

แต่ยานที่จะเดินทางในเวลาสั้นสุดไปยัง TRAPPIST-1 คือ ยานสำรวจเพื่อการเดินทางระหว่างดวงดาว ที่เป็นการริเริ่มของ Stephen Hawking ในโครงการ Breakthrough Starshot ยานสำรวจนี้จะอาศัยแรงขับเคลื่อนจากแสงเลเซอร์ สามารถเดินทางได้เร็ว 20% ของความเร็วแสง หรือ 216 ล้าน กิโลเมตรต่อชั่วโมง คือ มีความเร็วกว่ายาน New Horizon ถึง 4,000 เท่า แต่ก็ยังต้องใช้เวลาเดินทางอย่างน้อย 200 ปี เพื่อไปยัง TRAPPIST-1 แต่โครงการนี้ยังอยู่ในระยะเริ่มต้น ในการแถลงข่าวเมื่อวันที่ 22 กุมภาพันธ์ เจ้าหน้าที่นาซาบอกว่า การเดินทางไป TRAPPIST-1 ต้องใช้เวลา 800,000 ปี

ชีวิตใน TRAPPIST-1 เป็นอย่างไร

ที่มาภาพ : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/
ที่มาภาพ : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/

ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ TRAPPIST-1 มีขนาดเท่าๆ กับโลกเรา และมีความเป็นไปได้สูงที่จะมีอุณหภูมิที่สนับสนุนให้เกิดสิ่งมีชีวิต แล้วสิ่งมีชีวิตใน TRAPPIST-1 จะแตกต่างจากโลกเราอย่างไร หากมนุษย์เราสามารถไปถึง TRAPPIST-1 นักดาราศาสตร์ชื่อ Michael Gillon บอกกับ space.com ว่า ถ้าเราอยู่ที่ดาวเคราะห์ดวงหนึ่ง เราจะมองเห็นดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ไม่ใช่เป็นจุดๆ แบบที่เรามองเห็นดาวพระศุกร์หรือดาวอังคาร แต่จะมองเห็นดาวเคราะห์ต่างๆ แบบเดียวกับที่เราเห็นดวงจันทร์ ทำให้เราสามารถมองเห็นโครงสร้างทั้งหมดของดาวเคราะห์เหล่านี้

ดาวเคราะห์ 3 ดวงที่อยู่ในเขตที่สิ่งมีชีวิตสามารถวิวัฒนาการขึ้นมาได้ จะมีอุณหภูมิที่ผิวดาวในระดับที่น้ำสามารถดำรงอยู่ในสภาพที่เป็นของเหลว แต่ก็ยังไม่มีสัญญาณที่แสดงว่าดาวเคราะห์ในเขตดังกล่าวมีปัจจัยที่จะทำให้มีน้ำเหลวที่ผิวของดาว หากขาดบรรยากาศที่ดาวเคราะห์ น้ำจะไม่อยู่ในสภาพที่เป็นของเหลว เช่นเดียวกับดาวหางที่ไม่มีบรรยากาศ เมื่อถูกความร้อนจากดวงอาทิตย์ น้ำแข็งก็ละเหยเป็นไอน้ำ

ดาวฤกษ์ TRAPPIST-1 เป็นเป็นดาวแคระ แสงสว่างที่ส่องออกมาจะน้อยกว่าแสงแดดของดวงอาทิตย์มาก ช่วงเวลากลางวันของดาวเคราะห์เหล่านี้จะมีความสว่างเหมือนกับช่วงที่ดวงอาทิตย์กำลังจะลับจากขอบฟ้าบนโลกเรา

ดาวเคราะห์ 7 ดวง ใช้เวลาโคจรรอบดาวฤกษ์ ตั้งแต่ 1.5 วัน จนถึง 20 วัน แม้คำว่า “ปี” จะมีเวลาสั้นมากในระบบดาวเคราะห์ TRAPPIST-1 แต่คำว่า “วัน” จะดำรงอยู่ยาวเป็นอมตะ เพราะการโคจรของดาวเคราะห์ทั้งหมดจะหันด้านเดียวไปยังดาวฤกษ์ เหมือนกับที่ดวงจันทร์โคจรหันด้านเดียวมายังโลก สิ่งที่ยังเป็นประเด็นถกเถียงก็คือว่า ดาวเคราะห์ที่หันด้านเดียวไปดาวฤกษ์จะมีสภาพเอื้ออาทรต่อการดำรงอยู่สิ่งมีชีวิตหรือไม่ นักวิทยาศาสตร์บางคนเห็นว่า เป็นเรื่องยากที่จะมีสิ่งมีชีวิตดำรงอยู่ในสภาพที่ด้านหนึ่งของดาวเคราะห์ร้อนมาก ส่วนอีกด้านหนึ่งก็หนาวเย็นมาก แต่บางคนก็เห็นว่า หากบรรยากาศของดาวเคราะห์ สามารถกระจายความร้อนไปทั่วผิวของดาว สิ่งมีชีวิตก็สามารถเกิดขึ้นได้

ที่มาภาพ : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/
ที่มาภาพ : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/