ลึกลงไปใต้เท้าหลายกิโลเมตร ยังมีโลกของสิ่งมีชีวิตซ่อนอยู่

ใต้พื้นดินที่เราเหยียบยืนกันทุกวัน มีโลกอีกใบที่มนุษย์แทบไม่มีโอกาสได้สัมผัสโดยตรง โลกแห่งความมืด แรงดันสูง อุณหภูมิที่อาจเพิ่มขึ้นตามความลึก และสภาพแวดล้อมที่แตกต่างจากบนพื้นผิวอย่างมาก

นักวิทยาศาสตร์เรียกโลกแห่งนี้ว่า Deep Biosphere หรือชีวมณฑลใต้ผิวโลก ซึ่งครอบคลุมแหล่งที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตในชั้นหิน รอยแตกที่มีน้ำไหลผ่าน ตะกอนใต้ทะเล และเปลือกโลกใต้พื้นทวีป

ที่น่าทึ่งคือ แม้จะอยู่ลึกลงไปเป็นกิโลเมตร พื้นที่เหล่านี้ก็ไม่ได้ปราศจากชีวิต งานวิจัยพบชุมชนจุลินทรีย์ในชั้นใต้ผิวโลกหลายแห่ง ทั้งใต้ทวีปและใต้พื้นมหาสมุทร

สิ่งมีชีวิตที่ซ่อนอยู่ใต้โลกคืออะไร?

ชีวิตส่วนใหญ่ที่เรารู้จักในชีวมณฑลใต้ผิวโลกเป็นสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก โดยเฉพาะ แบคทีเรียและอาร์เคีย (Archaea) ซึ่งบางชนิดสามารถดำรงชีวิตในสภาพที่มีพลังงานและสารอาหารจำกัดอย่างมาก

พวกมันไม่จำเป็นต้องพึ่งแสงอาทิตย์โดยตรงเหมือนระบบนิเวศบนพื้นผิว และชุมชนบางแห่งสามารถดำรงอยู่ในบริเวณที่มีออกซิเจนน้อยหรือไม่มีออกซิเจน โดยอาศัยปฏิกิริยาเคมีและสารประกอบในสภาพแวดล้อมเป็นแหล่งพลังงาน

แต่โลกใต้ดินไม่ได้มีเพียงจุลินทรีย์

หนึ่งในการค้นพบที่สร้างความประหลาดใจให้วงการวิทยาศาสตร์คือ Halicephalobus mephisto หรือที่มักเรียกกันว่า “หนอนปีศาจ” ไส้เดือนฝอยขนาดประมาณครึ่งมิลลิเมตร ซึ่งพบในน้ำจากรอยแตกของหินที่เข้าถึงผ่านเหมืองทองคำ Beatrix ในแอฟริกาใต้ ที่ระดับประมาณ 1.3 กิโลเมตรใต้พื้นผิว

งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature เมื่อปี 2011 ยังรายงานการตรวจพบหรือเก็บตัวอย่างไส้เดือนฝอยจากน้ำในรอยแตกใต้ดินที่ระดับประมาณ 0.9–3.6 กิโลเมตร ในเหมืองลึกของแอฟริกาใต้ แสดงให้เห็นว่าสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์สามารถปรากฏอยู่ในระบบนิเวศใต้พื้นโลกได้ลึกกว่าที่เคยคาดกันมาก่อน

แล้วพวกมันอยู่รอดโดยไม่มีแสงแดดได้อย่างไร?

คำตอบสำคัญส่วนหนึ่งอยู่ที่ พลังงานจากปฏิกิริยาเคมี

แทนที่จะมีระบบพลังงานเริ่มต้นจากการสังเคราะห์ด้วยแสงเหมือนระบบนิเวศจำนวนมากบนพื้นผิว จุลินทรีย์ใต้ดินบางกลุ่มสามารถใช้สารอนินทรีย์และปฏิกิริยาระหว่างน้ำ หิน และแร่ธาตุเพื่อให้ได้พลังงาน

กระบวนการในลักษณะนี้เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานเคมี หรือ chemolithotrophy ซึ่งเป็นหนึ่งในกลไกสำคัญที่ช่วยให้ระบบนิเวศบางแห่งดำรงอยู่ได้โดยไม่ต้องรับพลังงานจากแสงอาทิตย์โดยตรง

อีกกระบวนการหนึ่งที่น่าสนใจคือ radiolysis ของน้ำ เมื่อรังสีจากการสลายตัวตามธรรมชาติของธาตุกัมมันตรังสีในหินทำปฏิกิริยากับน้ำ สามารถก่อให้เกิดไฮโดรเจนและสารออกซิไดซ์ ซึ่งกลายเป็นแหล่งพลังงานเคมีสำหรับจุลินทรีย์ในระบบใต้ผิวโลกบางแห่งได้

พูดง่าย ๆ คือ

บนพื้นโลก ชีวิตจำนวนมากมีพลังงานจากดวงอาทิตย์เป็นจุดเริ่มต้น
แต่ใต้โลก ชีวิตบางส่วนสามารถดำรงอยู่ด้วยพลังงานเคมีจากสิ่งแวดล้อมรอบตัว

ชีวิตที่ “ช้ามาก” จนน่าเหลือเชื่อ

สิ่งที่น่าพิศวงอีกอย่างคือจังหวะการดำรงชีวิตของจุลินทรีย์บางชนิดใต้พื้นโลก

เมื่อพลังงานมีจำกัด การเติบโตและการแบ่งเซลล์อาจเกิดขึ้นช้ากว่าจุลินทรีย์ในสภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยพลังงานอย่างมาก งานวิจัยในตะกอนใต้พื้นทะเลพบว่าชุมชนแบคทีเรียและอาร์เคียจำนวนหนึ่งอยู่ภายใต้ข้อจำกัดด้านพลังงานอย่างรุนแรง และมีอัตราการเติบโตต่ำมาก

บางเซลล์จึงอาจใช้พลังงานส่วนใหญ่เพียงเพื่อรักษากระบวนการพื้นฐานที่จำเป็นต่อการมีชีวิต มากกว่าการเติบโตหรือเพิ่มจำนวนอย่างรวดเร็ว

และนี่คือหนึ่งในเหตุผลที่ Deep Biosphere ยังคงเป็นโลกที่เต็มไปด้วยคำถาม

เราเพิ่งเริ่มเข้าใจโลกใต้ดินเท่านั้น

การศึกษาสิ่งมีชีวิตที่อยู่ลึกลงไปหลายกิโลเมตรไม่ใช่เรื่องง่าย การเข้าถึงตัวอย่างต้องอาศัยหลุมเจาะ เหมืองลึก หรือโครงการสำรวจทางธรณีวิทยา และยังต้องระวังไม่ให้จุลินทรีย์จากพื้นผิวปนเปื้อนตัวอย่าง

สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์นำขึ้นมาศึกษาได้จึงเป็นเหมือน “หน้าต่างเล็ก ๆ” ที่เปิดให้เราเห็นโลกขนาดมหึมาที่ซ่อนอยู่ใต้พื้นโลก

การค้นพบเหล่านี้ยังมีความหมายต่อการศึกษาชีวิตนอกโลก เพราะแสดงให้เห็นอย่างน้อยว่า ชีวิตบนโลกไม่จำเป็นต้องอาศัยระบบนิเวศที่ได้รับแสงอาทิตย์โดยตรงเสมอไป จึงช่วยขยายกรอบการค้นหาสภาพแวดล้อมที่อาจเอื้อต่อชีวิตไปยังบริเวณใต้พื้นผิวของดาวเคราะห์หรือดวงจันทร์อื่น ๆ ด้วย

อย่างไรก็ตาม นี่เป็นเพียงแนวทางในการศึกษาความเป็นไปได้ ไม่ใช่หลักฐานว่ามีสิ่งมีชีวิตนอกโลก

บางทีคำตอบของคำถามเกี่ยวกับ “ชีวิตนอกโลก” อาจไม่ได้เริ่มต้นจากการมองขึ้นไปบนท้องฟ้าเพียงอย่างเดียว

แต่อาจเริ่มจากการมอง ลงไปใต้เท้าของเราเอง