การทดลองพบสิ่งมีชีวิตสามารถดำรงชีวิตอยู่รอดในสภาพแวดล้อมรุนแรงนอกสถานีอวกาศนานาชาติได้

บริเวณส่วน Expose-R2 facility ที่ทำการทดลอง 
(ภาพจาก https://www.thesun.co.uk/tech/8730334/earth-organisms-iss-radiation-vacuum-life-on-mars/)

การทดลองล่าสุดได้รับการเปิดเผยเป็นงานวิจัยของ Jean-Pierre de Vera และคณะได้ตีพิมพ์ในบทความที่ชื่อ “Limits of Life and the Habitability of Mars: The ESA Space Experiment BIOMEX on the ISS” ลงในวารสารวิทยาศาสตร์ Astrobiology เมื่อวันที่ 11 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 2019 พบว่าสิ่งมีชีวิตสามารถดำรงชีวิตอยู่รอดในสภาพแวดล้อมรุนแรง (extream environment) ได้และนั่นอาจส่งผลต่อแนวคิดเรื่องการค้นหาสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคารและดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ


การทดลองนี้เกิดขึ้นที่ด้านนอกของสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) พบว่าสิ่งมีชีวิตบางชนิดสามารถทนต่อภาวะสุญญากาศ การได้รับการแผ่รังสีเหนือม่วง (ultraviolet radiation) ในปริมาณที่มาก และภูมิอากาศที่เปลี่ยนแปลงอย่างสุดขั้วได้ โดยมันสามารถดำรงชีวิตอยู่ได้นานถึง 533 วัน

(ภาพจาก https://www.nasa.gov/pdf/360842main_OV04_0815_Pellis.pdf)

สภาพแวดล้อมในอวกาศเป็นอันตรายแก่สิ่งมีชีวิต ในอวกาศนั้นไม่ได้ว่างเปล่าปราศจากสิ่งใดเลย แต่มันมีอนุภาคที่มีความหนาแน่นน้อยมากอยู่ในอวกาศ ซึ่งก็คือพลาสม่าของไฮโดรเจนและฮีเลียม รวมไปถึงรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า รังสีคอสมิก สนามแม่เหล็ก ฝุ่นและนิวทริโน เส้นแบ่งระหว่างโลกและอวกาศไม่ชัดเจนนัก เพราะความหนาแน่นของแก๊สในชั้นบรรยากาศจะลดลงเรื่อยๆเมื่อมีระยะห่างมากยิ่งขึ้น นักวิทยาศาสตร์จึงถือว่าเส้นแบ่งระหว่างขอบเขตของชั้นบรรยากาศโลกกับอวกาศคือเส้นคาร์มัน (Kármán line) มันคือที่ระยะความสูง 80 กิโลเมตรจากน้ำทะเล


อวกาศมีสภาวะไร้น้ำหนัก (microgravity) ส่งผลต่อสิ่งมีชีวิต เช่นในด้านสรีรวิทยาของมนุษย์จะทำให้เกิดกล้ามเนื้อลีบ (Muscle atrophy) และภาวะกระดูกบางจากการเดินทางด้วยยานอวกาศ (Spaceflight osteopenia) เป็นภาวะที่มีมวลกระดูกน้อยกว่าปกติ จึงมีความจำเป็นที่นันบินอวกาศต้องออกกำลังกายอย่างสม่ำเสมอ การอยู่ในสภาวะไร้น้ำหนักของนักบินอวกาศอย่างยาวนานต่อเนื่องยังส่งผลให้ระบบหมุนเวียนของโลหิต (Circulatory System) ช้าลง การสร้างเซลล์เม็ดเลือดแดงน้อยลง นอกจากนี้สภาวะไร้น้ำหนักยังส่งผลต่อเซลล์ของสิ่งมีชีวิตด้วย เช่นในด้านลักษณะรูปร่างของเซลล์ (Cellular Morphology) โครงร่างของเซลล์ (Cytoskeleton) และการเจริญเติมโตของเซลล์ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์กำลังให้ความสนใจศึกษาเรื่องเหล่านี้อยู่


ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์หลายกลุ่มกำลังสนใจการศึกษาเรื่องการค้นหาสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคาร เพราะในระบบสุริยะของเราแล้ว นอกจากโลกที่มีสิ่งมีชีวิตแล้วดาวอังคารก็ดูจะมีความเป็นไปได้มากที่สุด เพราะดาวอังคารอยู่ในโซนโกลดิลอคส์ (Goldilocks zone) เหมือนกันกับโลก คือโซนที่ดาวเคราะห์โคจรอยู่รอบดาวฤกษ์ในระยะห่างที่พอดี ทำให้อุณหภูมิไม่มากและไม่น้อยจนเกินไป สามารถมีน้ำในสถานะของเหลวอยู่ในดาวเคราะห์นั้นได้ แต่แม้กระนั้นดาวอังคารนั้นมีสภาพที่ยากลำบากต่อสิ่งมีชีวิต เช่น ที่บริเวณพื้นผิวมีพายุฝุ่น มีความโน้มถ่วงและออกซิเจนต่ำ แห้งแล้ง ได้รับการแผ่รังสีจากอวกาศปริมาณสูงอันเป็นผลเนื่องมาจากมีชั้นบรรยากาศบาง และอุณหภูมิต่ำ 


แม้กระนั้นบนโลกของเรานักวิทยาศาสตร์พบว่าในสถานที่ที่สุดขั้วเช่น อุณหภูมิต่ำมากหรือสูงมาก ไม่น่ามีสิ่งมีชีวิตอยู่ก็ยังสามารถพบสิ่งมีชีวิตบางชนิดอาศัยอยู่ได้ นักวิทยาศาสตร์จึงพยายามทดลองการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตที่มีสภาพแวดล้อมคล้ายกับดาวอังคารเพื่อดูว่าสิ่งมีชีวิตจะสามารถอาศัยอยู่ได้ไหม และนักวิทยาศาสตร์จึงเลือกทดลองที่ด้านนอกบนสถานีอวกาศนานาชาติ ณ บริเวณส่วน Expose-R2 facility การทดลองนี้เรียกว่าไบโอเม็ก (BIOMEX ย่อมาจาก BIOlogy and Mars EXperiment) โดยทดลองนำสิ่งมีชีวิตเช่น แบททีเรีย พืชทะเลจำพวกเห็ดรา (algae) ตะไคร่ (lichen) และรา (fungi) ตัวอย่างนับร้อยถูกใช้ในการทดลองนี้ บางส่วนในไว้ในดินจำลองให้คล้ายดินจากดาวอังคาร เพราะเราไม่มีดินจากดาวอังคารจริงๆเราจึงต้องพึ่งข้อมูลที่ได้จากยานสำรวจพื้นผิวที่ไปสำรวจดาวอังคารและสร้างดินจำลองขึ้น ระยะทำการทดลองคือช่วงปี ค.ศ. 2014- ค.ศ. 2016 รวมเป็นระยะเวลา 18 เดือน และเมื่อเสร็จแล้วก็ส่งตัวอย่างกลับไปยังโลกเพื่อทำการวิเคราะห์ 

ตารางแสดงผลการทดลอง เครื่องหมายบวกในช่องสีเขียวหมายถึงตัวอย่างสามารถมีชีวิตอยู่รอดได้
(ภาพจาก https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2018.1897)

และผลการวิเคราะห์พบสิ่งที่น่าทึ่ง คือสิ่งมีชีวิตบางชนิดแสดงให้เห็นว่าสามารถทนทานต่อการแผ่รังสีจากอวกาศได้และเมื่อนำกลับมาสู่โลกมันยังมีชีวิตอยู่สามารถทนทานต่อสภาวะแวดล้อมที่ยากลำบากต่อสิ่งมีชีวิตและสามารถอยู่รอดได้ และนักวิทยาศาสตร์ยังพบอีกว่า อาร์เคีย (archaea)  จัดเป็นจุลินทรีย์แบบเซลล์เดียว  เป็นโพรคาริโอตที่มีรูปร่างและขนาดคล้ายแบคทีเรีย อาร์เคียสามารถอยู่ในที่ในบริเวณที่สภาพแวดล้อมรุนแรงซึ่งสิ่งมีชีวิตทั่วไปไม่สามารถอาศัยอยู่ได้เช่นที่ความเค็มจัด ร้อนจัด ความเป็นกรดสูง หรือในสภาพที่ไม่มีออกซิเจน  นักวิทยาศาสตร์พบว่ามันสามารถดำรงอยู่ในสภาพแวดล้อมที่โหดร้ายในการทดลองนี้ได้ และอาร์เคียอาจจะเป็นรูปแบบของสิ่งมีชีวิตที่เราอาจจะพบเจอบนดาวอังคารก็เป็นได้


นักวิทยาศาสตร์ผลสรุปจากการทดลองว่า ตามหลักการแล้วสิ่งมีชีวิตพวกนี้สามารถอยู่รอดบนดาวอังคารได้ และโอกาสการสำรวจอวกาศที่เราจะพบสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคาร บนดวงจันทร์ยูโรปา หรือบนดาวเคราะห์ดวงอื่นๆมีความเป็นไปได้สูงยิ่งขึ้น เพราะจากการทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าสิ่งมีชีวิตสามารถปรับตัวและดำรงชีวิตอยู่ในที่สภาพแวดล้อมรุนแรงและสามารถมีชีวิตอยู่รอดได้


แม้นักวิทยาศาสตร์เคยไปสำรวจดาวอังคารและไม่พบสิ่งมีชีวิต แต่การทดลองนี้บอกเราว่าสิ่งมีชีวิตบางชนิดอาจจะสามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ และการทดลองยังช่วยบอกว่ามันคือชนิดใดบ้าง ซึ่งจะช่วยให้เราพัฒนาอุปกรณ์ตรวจจับที่เหมาะสมในอนาคตต่อไป และก็แบบที่สตีเฟน ฮอว์คิง (1942-2018) นักจักรวาลวิทยาชาวอังกฤษเคยกล่าวไว้ว่า “ที่ใดมีชีวิต ที่นั่นก็ยังมีความหวัง”


 

เรียบเรียงโดย

ณัฐพล โชติศรีศุภรัตน์
ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ

• [1] https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2018.1897
• [2] https://www.sciencealert.com/a-bunch-of-earth-organisms-were-stuck-outside-the-iss-and-survived
• [3] https://www.thesun.co.uk/tech/8730334/earth-organisms-iss-radiation-vacuum-life-on-mars/
• [4] https://futurism.com/organisms-outside-space-station
• [5] http://biology.ipst.ac.th/?p=959
• [6] https://www.nasa.gov/pdf/360842main_OV04_0815_Pellis.pdf
• [7] https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-64054-9_5