หนึ่งปีที่ผ่านมา โลกได้เห็นความก้าวหน้าของวิทยาการหลายแขนง รวมทั้งการค้นพบที่น่าทึ่งทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมากมาย ซึ่งผมได้รวบรวมและคัดสรรสุดยอดความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ 10 อันดับแรกที่เกิดขึ้นในช่วงปีที่ผ่านมา เพื่อให้ผู้สนใจได้ย้อนทบทวนถึงเรื่องราวของวิทยาการใหม่ล่าสุดดังต่อไปนี้

อันดับ 10: พบทวีปโบราณที่สูญหายใต้แผ่นดินยุโรป

แม้จะทราบกันดีว่า ผืนแผ่นดินของโลกในปัจจุบันประกอบไปด้วย 7 ทวีป แต่ล่าสุดในช่วงกลางปี 2019 นักธรณีวิทยาจากมหาวิทยาลัยอูเทรกต์ของเนเธอร์แลนด์ได้ค้นพบว่า ยังมีทวีปที่ 8 คือ "เกรตเทอร์ เอเดรีย" (Greater Adria ) ซ่อนตัวอยู่ใต้ทวีปยุโรปด้วย

"เกรตเทอร์ เอเดรีย" มีขนาดประมาณเกาะกรีนแลนด์ มุดตัวอยู่ใต้ผืนทวีปยุโรปตอนล่างในแถบประเทศอิตาลีและทะเลเอเดรียติก โดยมีอายุเก่าแก่เท่ากับทวีปอื่น ๆ แต่เมื่อ 175 ล้านปีก่อน ขณะที่ทวีปต่าง ๆ เริ่มแยกตัวออกจากมหาทวีปแพนเจียซึ่งเป็นแผ่นดินหนึ่งเดียวของโลก ทวีปเกรตเทอร์ เอเดรีย ได้ชนและมุดตัวเข้าไปอยู่ใต้ผืนทวีปยุโรปที่ใหญ่กว่า ทำให้เปลือกโลกส่วนนั้นยกตัวขึ้นเป็นแนวเขาสูงของยุโรป เช่นเทือกเขาแอลป์และเทือกเขาแอเพนไนน์

อันดับ 9: ปฏิกิริยาเคมีเย็นยะเยือกที่สุดในจักรวาล

ทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดของสหรัฐฯ ประสบความสำเร็จในการทดลองสร้างปฏิกิริยาเคมีภายใต้ภาวะอุณหภูมิต่ำอย่างสุดขั้วที่ 500 นาโนเคลวิน ซึ่งนับว่าเย็นยะเยือกเสียยิ่งกว่าห้วงอวกาศระหว่างดวงดาว (Interstellar space) อันเป็นบริเวณที่อุณหภูมิต่ำสุดในจักรวาลหลายล้านเท่า

การทดลองดังกล่าวยังเฉียดเข้าใกล้อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์มากที่สุด เท่าที่เคยมีการบันทึกสถิติมา โดยนักวิทยาศาสตร์ใช้เทคโนโลยีเลเซอร์ที่ยิงสวนกันในหลายทิศทาง ลดค่าเฉลี่ยของพลังงานจลน์หรืออุณหภูมิของโมเลกุลโพแทสเซียม-รูบิเดียม (KRb) จำนวน 2 โมเลกุลลงต่ำสุด จนทำให้ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นระหว่าง 2 โมเลกุลนี้ชะลอความเร็วลงอย่างมาก

ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในภาวะเย็นสุดขั้ว ทำให้โมเลกุลเคลื่อนไหวช้าเหมือนภาพยนตร์แบบสโลว์โมชั่น ซึ่งเปิดโอกาสให้นักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตกระบวนการเกิดปฏิกิริยาเคมีตั้งแต่ต้นจนจบอย่างละเอียดชัดเจน ชนิดที่ไม่เคยได้เห็นกันมาก่อน

 

อันดับ 8: ยาต้านเชื้อเอชไอวีแบบออกฤทธิ์ระยะยาว

อีกไม่นานเกินรอ ผู้ติดเชื้อไวรัสเอชไอวีจะไม่ต้องคอยกินยาต้านเชื้อเป็นประจำทุกวันอีกต่อไป เพราะยาฉีดที่ออกฤทธิ์ได้นานครั้งละ 1-2 เดือน ผ่านการทดลองระดับคลินิกแล้ว

การวิจัยระยะที่ 3 พบว่า ยา ATLAS-2M ของบริษัท ViiV Healthcare สามารถออกฤทธิ์ได้นานสูงสุดถึง 2 เดือน และมีประสิทธิภาพไม่ด้อยไปกว่าการกินยาต้านไวรัส 3 ชนิดเป็นประจำทุกวัน ยานี้เป็นความหวังว่าจะทำให้คุณภาพชีวิตของผู้ติดเชื้อเอชไอวีดีขึ้นกว่าเดิม และจะช่วยลดการติดเชื้อรายใหม่ด้วย

ด้านทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยนอร์ทแคโรไลนา วิทยาเขตแชเพิลฮิลล์ (UNC) ของสหรัฐฯ ก็ประกาศความสำเร็จขั้นต้นในด้านนี้ด้วยเช่นกัน โดยสามารถฉีดอุปกรณ์ฝังยาต้านไวรัสเอชไอวีหลายชนิดเข้าที่ใต้ผิวหนัง ซึ่งทำให้ยาออกฤทธิ์ได้นานต่อเนื่องถึงกว่า 1 ปี และเพิ่มประสิทธิภาพทั้งในการป้องกันการติดเชื้อหรือหยุดยั้งการแพร่เชื้อได้แน่นอนยิ่งขึ้น โดยขณะนี้ยาฝังใต้ผิวหนังดังกล่าว ผ่านขั้นตอนการทดสอบความปลอดภัยกับสัตว์ทดลองแล้ว

 

อันดับ 7: ควอนตัมคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพเหนือชั้น

กูเกิลประกาศศักดาความเป็นผู้นำด้านเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ โดยระบุว่า "ซีคามอร์" (Sycamore) ควอนตัมคอมพิวเตอร์ 54 คิวบิตที่กูเกิลพัฒนาขึ้นเองมานานหลายปี ได้บรรลุถึงขีดความสามารถที่เหนือชั้นกว่าคอมพิวเตอร์ใด ๆ บนโลกใบนี้ในการประมวลผล หรือที่เรียกว่า "ควอนตัม ซูพรีเมซี" (Quantum supremacy) เป็นที่เรียบร้อยแล้ว

สำหรับความเหนือชั้นในการคำนวณที่ว่านี้ กูเกิลอ้างว่าซีคามอร์สามารถคำนวณแก้ปัญหาที่เรียกว่า Random circuit sampling ซึ่งเป็นปัญหาสถิติขั้นสูงที่ยากและซับซ้อนมหาศาลจนเกินกำลังที่คอมพิวเตอร์ทั่วไปจะทำได้ ภายในเวลา 3 นาที 20 วินาทีเท่านั้น ในขณะที่ "ซัมมิต" (Summit) ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของไอบีเอ็มที่ทรงพลังด้านการคำนวณสูงที่สุดในโลก ยังต้องใช้เวลานานถึง 10,000 ปี เพื่อคำนวณแก้ปัญหาเดียวกัน

อย่างไรก็ตาม ไอบีเอ็มออกมาแย้งว่า ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของตนไม่ได้ด้อยประสิทธิภาพขนาดนั้น และอาจคำนวณแก้ปัญหาดังกล่าวได้ภายในเวลาไม่ถึง 3 วัน ไอบีเอ็มยังตั้งข้อสงสัยถึงความน่าเชื่อถือของคำกล่าวอ้างจากกูเกิลอีกด้วย

อันดับ 6: พบน้ำเป็นครั้งแรกบนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ

ทีมนักดาราศาสตร์จากยูนิเวอร์ซิตี คอลเลจ ลอนดอน (UCL) ของสหราชอาณาจักร ค้นพบว่า ดาว K2-18b ซึ่งเป็นดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่อยู่ห่างจากโลก 111 ปีแสง มีน้ำเป็นองค์ประกอบสำคัญในชั้นบรรยากาศมากถึง 50%

ถือเป็นครั้งแรกที่มีการค้นพบร่องรอยของน้ำ บนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่โคจรอยู่ในเขตเอื้อต่อการอยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิต(Goldilocks Zone) กล่าวคือดาวเคราะห์อยู่ในระยะห่างจากดาวฤกษ์อย่างพอเหมาะ ทำให้มีอุณหภูมิไม่ถึงขั้นร้อนจัดหรือเย็นจัดมากเกินไป จนน้ำสามารถคงสภาพเป็นของเหลวอยู่ที่พื้นผิวดาวได้

การค้นพบน้ำบนดาวเคราะห์ที่อยู่ในเขตอุณหภูมิเหมาะสมดังกล่าว ทำให้ดาว K2-18b กลายเป็นสถานที่เป้าหมายในการค้นหาสิ่งมีชีวิตต่างดาวที่มีความเป็นไปได้มากที่สุดแห่งหนึ่งในขณะนี้

อันดับ 5: พบฟอสซิลบรรพบุรุษมนุษย์ร่วมสมัยเดียวกับ "ลูซี่"

ปี 2019 ถือเป็นปีที่มีการค้นพบสำคัญทางมานุษยวิทยามากที่สุดปีหนึ่ง เช่นในช่วงกลางปี นักวิทยาศาสตร์พิสูจน์ได้ว่า ชิ้นส่วนฟอสซิลของมนุษย์ยุคใหม่หรือโฮโม เซเปียนส์ ซึ่งมีอายุเก่าแก่ถึง 210,000 ปี ที่พบในถ้ำของประเทศกรีซ เป็นหลักฐานยืนยันว่ามนุษย์ยุคใหม่อพยพออกจากถิ่นกำเนิดในทวีปแอฟริกาเร็วกว่าที่คาดกันไว้นับแสนปี

นอกจากนี้ ยังมีการค้นพบฟอสซิลกะโหลกศีรษะของบรรพบุรุษมนุษย์ในเอธิโอเปีย โดยพบว่าเป็นของบรรพบุรุษมนุษย์สายพันธุ์ "ออสตราโลพิเทคัส อะนาเมนซิส" (Australopithecus anamensis) ซึ่งเคยเชื่อกันว่าเป็นต้นสายวิวัฒนาการที่เกิดขึ้นมาก่อน "ลูซี่" ฟอสซิลบรรพบุรุษมนุษย์ชื่อดังคุ้นหูอีกสายพันธุ์หนึ่ง

นักวิทยาศาสตร์จากพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติคลีฟแลนด์ (CMNH) ของสหรัฐฯ ผู้ค้นพบฟอสซิลนี้บอกว่า การที่มันมีอายุเก่าแก่ราว 3.8 ล้านปี ชี้ว่าออสตราโลพิเทคัส อะนาเมนซิส อยู่ร่วมกับสายพันธุ์ของ "ลูซี่" ในยุคสมัยเดียวกัน และไม่แน่ชัดอีกต่อไปว่าใครเป็นบรรพบุรุษที่มาก่อน หรือเป็นลูกหลานที่มาทีหลังกันแน่ ทำให้ต้องทบทวนทฤษฎีว่าด้วยเส้นทางของวิวัฒนาการมนุษย์เสียใหม่ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์พบว่าซับซ้อนยุ่งเหยิงกว่าที่คิด

อันดับ 4: ยานเรือใบสุริยะใช้พลังงานแสงเปลี่ยนวงโคจรสำเร็จ

ยานไลต์เซล (Lightsail) หรือ "เรือใบสุริยะ" ที่ท่องอวกาศไปตามลำแสงของดวงอาทิตย์ได้พัฒนาไปอีกขั้น โดยยานไลต์เซลทู (Lightsail 2) สามารถเปลี่ยนระดับการโคจร ขณะอยู่ในวงโคจรรอบโลกได้สำเร็จ โดยใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์เพียงอย่างเดียวเท่านั้น

หลักการของเรือใบสุริยะ ใช้แผ่นวัสดุสะท้อนแสงเป็นใบเรือ ทำหน้าที่สะท้อนอนุภาคของแสงหรือโฟตอนจากดวงอาทิตย์ และใช้แรงจากโมเมนตัมที่เกิดขึ้นช่วยขับเคลื่อนยานไปข้างหน้า เสมือนหนึ่งล่องไปตามลำแสงของดวงอาทิตย์นั่นเอง

การพัฒนาเรือใบสุริยะนี้ เป็นความหวังว่าสักวันหนึ่งมนุษย์จะสามารถท่องอวกาศออกไปได้ไกลมากขึ้น โดยอาศัยแหล่งพลังงานขับเคลื่อนจากดาวฤกษ์ต่าง ๆ สำหรับการเดินทางที่ยาวนาน

อันดับ 3: ทดสอบยารักษาอีโบลา 2 ขนานได้ผล

ข่าวร้ายเรื่องเชื้อไวรัสอีโบลากลับมาระบาดอีกในประเทศดีอาร์คองโกปีนี้ กลับเป็นโอกาสดีให้องค์การอนามัยโลก (WHO) ได้ทดสอบยารักษาสองขนาน ซึ่งปรากฏว่าได้ผลชะงัดเกินคาดจนอาจจะพูดได้ว่า อีโบลาไม่ใช่โรคที่ไม่มีทางรักษาอีกต่อไป

ยาสองขนานดังกล่าวคือ "อาร์อีจีเอ็น-อีบีทรี" (REGN-EB3) และ "เอ็มเอบี วันวันโฟร์" (mAb114) เป็นยาฉีดกึ่งวัคซีนที่ทำมาจากแอนติบอดีหลายชนิด ซึ่งจะเข้าไปทำให้ไวรัสอีโบลาในร่างกายผู้ป่วยหมดฤทธิ์

ทีมแพทย์ขององค์การอนามัยโลกระบุว่า ยาสองขนานนี้ช่วยชีวิตผู้ติดเชื้อรายใหม่ได้ถึง 90% โดยยิ่งได้รับยาเร็ว โอกาสรอดชีวิตก็จะยิ่งสูงขึ้น และถ้าต้องการให้ยามีประสิทธิภาพในการรักษาดีที่สุด ควรจะฉีดให้คนไข้ภายใน 3 วันแรกของการติดเชื้อ

อันดับ 2: ยานวอยาเจอร์เผยความลับของโครงสร้างระบบสุริยะ

หลังจากยาน "วอยาเจอร์ทู" (Voyager 2) เดินทางพ้นขอบเขตอิทธิพลลมสุริยะ ซึ่งเปรียบเสมือนบริเวณสุดขอบรั้วของระบบดาวเคราะห์ที่เราอาศัยอยู่ ยานก็ได้ส่งข้อมูลการสำรวจอวกาศที่แปลกใหม่ ซึ่งมนุษย์ไม่เคยล่วงรู้มาก่อนให้นักวิทยาศาสตร์ได้วิเคราะห์กันในหลายประเด็น

จากบทความวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature ข้อมูลเหล่านี้บ่งบอกว่า สภาพแวดล้อมภายในระบบสุริยะกับห้วงอวกาศระหว่างดวงดาว (Interstellar space) ที่อยู่ภายนอกนั้น แตกต่างกันอย่างสุดขั้ว ทั้งอุณหภูมิและความเข้มของรังสีคอสมิก ซึ่งแสดงว่าโลกและดาวเคราะห์เพื่อนบ้านอีก 7 ดวง อยู่ภายใต้การปกป้องของสนามพลังหรือขอบเขตการพัดของลมสุริยะจากดวงอาทิตย์นั่นเอง

ยานวอยาเจอร์ทูยังพบเข้ากับ "กำแพงไฟ" หรือแนวพลาสมาร้อนแรงหลายหมื่นองศาเซลเซียสตรงสุดขอบระบบสุริยะอีกด้วย โดยเป็นกลุ่มก๊าซและอนุภาคมีประจุไฟฟ้าที่เกิดจากการสะสมตัวของลมสุริยะที่พัดต่อไปไม่ได้อีก เนื่องจากปะทะเข้ากับรังสีคอสมิกทรงพลังนอกระบบสุริยะ

อันดับ 1: นักดาราศาสตร์เผยรูปหลุมดำครั้งแรกของโลก

สุดยอดความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์อันดับหนึ่งแห่งปี ได้แก่ความสำเร็จครั้งประวัติศาสตร์ที่เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ (Event Horizon Telescope - EHT) สามารถถ่ายรูปหลุมดำได้เป็นครั้งแรกของโลก ถือเป็นหลักฐานเชิงรูปธรรมชิ้นแรกที่พิสูจน์ชัดเจนว่าหลุมดำมีอยู่จริง

หลุมดำมวลยิ่งยวดในภาพนี้อยู่ห่างจากโลก 53 ล้านปีแสง ตรงใจกลางดาราจักร M87 มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 หมื่นล้านกิโลเมตร หรือใหญ่กว่าโลก 3 ล้านเท่า

การทำงานร่วมกันของเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุ 8 แห่งทั่วโลก ให้ผลเป็นเทคนิคการถ่ายภาพที่เสมือนกับใช้กล้องโทรทรรศน์ความกว้างราว 13,000 กิโลเมตร หรือกล้องที่มีขนาดใหญ่เกือบเท่ากับโลกนั่นเอง

ตามปกติแล้วเราไม่อาจจะมองเห็นหรือตรวจจับตำแหน่งของหลุมดำในขณะที่มันสงบนิ่ง ไม่ได้ดูดกลืนดวงดาวต่าง ๆ อยู่ เนื่องจากแรงโน้มถ่วงมหาศาลทำให้แม้แต่แสงก็ไม่อาจหลุดลอดออกมาได้ แต่หากมีการดูดกลืนมวลสารของดาวอื่นเกิดขึ้น จะปรากฏจานพอกพูนมวล (Accretion disk) โดยรอบระนาบหมุนของขอบฟ้าเหตุการณ์ให้สังเกตเห็นหรือตรวจจับการแผ่รังสีได้