น้ำบนโลกมีต้นกำเนิดก่อนดวงอาทิตย์จริงหรือไม่

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ ขอบคุณภาพประกอบจาก https://graphic.in.th

เวลายกแก้วน้ำขึ้นดื่ม เรามักคิดว่านี่เป็นของธรรมดาที่มาจากฝน แม่น้ำ เขื่อน หรือระบบประปา แต่หากย้อนเส้นทางของน้ำกลับไปไกลพอ จุดเริ่มต้นของมันอาจอยู่ในความมืดเย็นจัดระหว่างดาว ก่อนที่ดวงอาทิตย์จะถือกำเนิดเสียอีก

น้ำในระบบสุริยะไม่ได้จำเป็นต้องถูกสร้างขึ้นใหม่ทั้งหมดหลังดวงอาทิตย์เริ่มก่อตัว นักดาราศาสตร์พบร่องรอยทางเคมีที่ชี้ว่า น้ำแข็งส่วนหนึ่งถูกส่งต่อมาจากเมฆก๊าซและฝุ่นระหว่างดาว ซึ่งเป็นวัตถุดิบก้อนเดิมที่ต่อมากลายเป็นดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ และดาวหาง

หลักฐานสำคัญอยู่ที่ไฮโดรเจนชนิดหนึ่งชื่อว่า “ดิวเทอเรียม” มันมีนิวตรอนเพิ่มจากไฮโดรเจนทั่วไปหนึ่งตัว น้ำที่ก่อตัวในบริเวณหนาวจัดของอวกาศมีโอกาสสะสมดิวเทอเรียมในสัดส่วนสูงขึ้น จึงทิ้งลายเซ็นทางเคมีไว้ในโมเลกุลน้ำ นักวิจัยนำอัตราส่วนดิวเทอเรียมต่อไฮโดรเจน หรือ D/H ไปเปรียบเทียบระหว่างน้ำในวัตถุหลายแห่งของระบบสุริยะกับแหล่งน้ำระหว่างดาว

งานของ L. I. Cleeves และคณะ ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Science เมื่อปี 2014 สร้างแบบจำลองเคมีของจานฝุ่นก๊าซรอบดวงอาทิตย์อ่อนวัย ผลคือกระบวนการในจานกำเนิดดาวสร้างน้ำที่มีดิวเทอเรียมสูงได้ไม่เพียงพอจะอธิบายร่องรอยที่เห็นในน้ำของระบบสุริยะเพียงลำพัง ข้อสรุปจึงชี้ไปทางเดียวกันว่า ต้องมีน้ำแข็งจากยุคก่อนดวงอาทิตย์หลงเหลือและถูกนำเข้ามาเป็นส่วนประกอบด้วย

ภาพการเดินทางอาจนึกตามได้แบบนี้: ก่อนมีดวงอาทิตย์ มีเมฆโมเลกุลขนาดใหญ่ลอยอยู่ในอวกาศ ภายในมีเม็ดฝุ่นเล็กจิ๋วที่เคลือบด้วยน้ำแข็ง เมื่อเมฆยุบตัว แกนกลางร้อนและสว่างขึ้นจนเป็นดวงอาทิตย์ ส่วนสสารที่หมุนรอบ ๆ รวมตัวเป็นจานกำเนิดดาว น้ำแข็งบางส่วนผ่านช่วงเปลี่ยนแปลงอันรุนแรง แต่บางส่วนยังรักษาประวัติทางเคมีเก่าแก่เอาไว้ ก่อนจะเข้าไปอยู่ในดาวเคราะห์น้อย ดาวหาง และวัตถุที่ช่วยส่งน้ำมายังโลกยุคต้น

ประโยคว่า “น้ำบนโลกเก่าแก่กว่าดวงอาทิตย์” จึงมีแก่นความจริงอยู่มาก แต่ควรพูดให้แม่นกว่าเดิมว่า น้ำในโลกมีส่วนที่สืบทอดมาจากน้ำแข็งระหว่างดาวซึ่งมีอยู่ก่อนดวงอาทิตย์ ไม่ได้หมายความว่าน้ำทุกโมเลกุลในแก้วของเรามีอายุเดิมยาวนานต่อเนื่องเท่ากันหมด เพราะน้ำบนโลกหมุนเวียน ระเหย กลั่นตัว ไหลผ่านหิน เข้าสู่สิ่งมีชีวิต และเกิดปฏิกิริยาเคมีมาตลอดกว่า 4.5 พันล้านปี

สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ตามรอยคือ “มรดกทางเคมี” ไม่ใช่การติดป้ายให้หยดน้ำแต่ละหยดว่าเดินทางมาจากจุดใดโดยตรง และงานวิจัยนี้ไม่ได้ใช้ไอโซโทปออกซิเจนเป็นหลักในการตัดสินข้อสรุปดังกล่าว ตัวชี้วัดสำคัญคือสัดส่วนดิวเทอเรียมในไฮโดรเจนของน้ำ รวมกับแบบจำลองว่าจานกำเนิดระบบสุริยะยุคแรกผลิตลายเซ็นแบบนั้นได้มากน้อยเพียงใด

มุมที่น่าสนใจไม่ได้อยู่แค่ความโรแมนติกของการดื่ม “น้ำจากดวงดาว” หากน้ำแข็งระหว่างดาวส่งต่อมายังระบบสุริยะได้จริงในระดับสำคัญ ก็แปลว่าระบบดาวเคราะห์อื่นอาจเริ่มต้นด้วยวัตถุดิบที่มีน้ำอยู่แล้วเช่นกัน น้ำจึงอาจไม่ใช่ของหายากเฉพาะโลก เพียงแต่การมีน้ำกับการมีสภาพเหมาะต่อสิ่งมีชีวิตยังเป็นคนละเรื่องกัน

ครั้งหน้าที่เห็นฝนตกหรือเปิดก๊อกน้ำ ลองนึกถึงเส้นทางที่ยาวเกินกว่าประวัติศาสตร์มนุษย์หลายล้านเท่า ส่วนหนึ่งของวัตถุดิบในน้ำนั้นอาจเคยเป็นเกล็ดน้ำแข็งเงียบ ๆ ในเมฆระหว่างดาว ก่อนจะเดินทางผ่านการกำเนิดดวงอาทิตย์และมาถึงมือเราในวันนี้