"น้ำบนโลกมาจากไหน" ปริษนาโลกแตก!??

นักวิทยาศาสตร์พยายามหาคำตอบว่า  "น้ำบนโลกมาจากไหนกันแน่"  เพราะโลกเป็นดาวเคราะห์เพียงดวงเดียวในระบบสุริยะที่มีน้ำในสถานะของเหลวปริมาณมหาศาล  ซึ่งแตกต่างจากดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ

ที่ส่วนใหญ่แห้งแล้งหรือมีน้ำในรูปของน้ำแข็ง  การศึกษาเรื่องนี้อาจนำไปสู่การไขปริศนาการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตนอกโลกได้

ย้อนกลับไปประมาณ  4,600  ล้านปีก่อน  ในช่วงที่ระบบสุริยะของเรากำเนิดขึ้นจากการระเบิดของดาวฤกษ์ที่ตายแล้ว  (บิ๊กแบง)  สารต่าง ๆ รวมถึงธาตุไฮโดรเจน  ซึ่งเป็นธาตุตั้งต้นของการเกิดน้ำ  ได้กระจัดกระจายไปทั่วอวกาศ

หลังจากนั้น  กลุ่มฝุ่นบางก้อนได้รวมตัวกันอยู่ตรงกลางและกลายเป็น  ดวงอาทิตย์  เมื่อดวงอาทิตย์เติบโตขึ้น  แรงดึงดูด  คลื่นแม่เหล็ก  และลมสุริยะ ได้เหวี่ยงธาตุต่างๆ ให้มีแบบแผนมากขึ้น ธาตุเบาอย่างไฮโดรเจนถูกเหวี่ยงออกไปไกลกลายเป็นดาวน้ำแข็ง เช่น ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน  และดาวพฤหัสบดี  ส่วนธาตุหนักอย่างเหล็กและซิลิกาโคจรอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์และรวมตัวกันเป็นดาวหิน เช่น ดาวพุธ ดาวศุกร์ ดาวอังคาร  และโลก  การเรียงตัวของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะจึงเป็นไปตามหลักการนี้

ทฤษฎีเกี่ยวกับแหล่งที่มาของน้ำบนโลก

เดิมที นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าน้ำบนโลกไม่ได้มาจากโลกเอง  แต่มาจาก  ดาวหาง  ที่มีไฮโดรเจนจำนวนมากพุ่งชนโลก เมื่อไฮโดรเจนจากดาวหางรวมกับออกซิเจนที่มีอยู่มากบนโลก  (ออกซิเจนเป็นธาตุหนักจึงอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์)  ก็เกิดเป็นน้ำ (H2​O) และชั้นบรรยากาศที่หนาแน่นของโลกก็ช่วยกักเก็บน้ำไว้ไม่ให้ระเหยออกไปเหมือนดาวอังคารที่มีชั้นบรรยากาศเบาบาง

อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีนี้เริ่มถูกตั้งคำถามเมื่อมีการศึกษาโมเลกุลของน้ำอย่างละเอียด  นักวิทยาศาสตร์พบว่าสัดส่วนของไฮโดรเจนในน้ำจะแตกต่างกันไปตามแหล่งที่มา หากน้ำบนโลกมาจากดาวหางจริง  สัดส่วนของไฮโดรเจนในน้ำบนโลกกับน้ำบนดาวหางควรจะเหมือนกัน

เพื่อพิสูจน์ทฤษฎีนี้  นักวิทยาศาสตร์จึงส่งยานอวกาศไปเก็บตัวอย่างน้ำจาก ดาวหางฮัลเลย์  ในปี 1986 ซึ่งเป็นดาวหางที่สามารถคำนวณวงโคจรและช่วงเวลาที่จะเข้ามาใกล้โลกได้  ผลการตรวจสอบพบว่าสัดส่วนของไฮโดรเจนในดาวหางฮัลเลย์มีความหนาแน่นหรือหนักกว่าสัดส่วนของไฮโดรเจนในน้ำบนโลกอย่างมีนัยสำคัญ  ทำให้ทฤษฎีที่ว่าน้ำทั้งหมดบนโลกมาจากดาวหางอาจไม่ถูกต้อง

ทฤษฎีใหม่!!! น้ำมาจากภายในโลกเอง

เมื่อทฤษฎีดาวหางถูกหักล้าง นักวิทยาศาสตร์ก็เริ่มมองหาคำตอบใหม่ หนึ่งในทฤษฎีที่น่าสนใจคือ น้ำอาจมีอยู่บนโลกตั้งแต่โลกกำเนิดขึ้นมาแล้ว โดยเชื่อว่าเมื่อระบบสุริยะก่อตัว ไฮโดรเจนบางส่วนอาจไม่ได้ถูกเหวี่ยงออกไปไกลทั้งหมด แต่หลงเหลือและไปเกาะกับธาตุหนักที่ต่อมากลายเป็นดาวหิน รวมถึงโลกของเราด้วย ไฮโดรเจนเหล่านี้จะฝังตัวอยู่ในหินใต้พื้นโลกในลักษณะของแข็งที่เรียกว่า "น้ำในหิน" (ไม่ใช่ลักษณะของเหลวเหมือนลูกมะพร้าว) ซึ่งเป็นไฮโดรเจนเดี่ยว (H1) ที่ยังไม่รวมกับออกซิเจน

ทฤษฎีนี้ชี้ว่าภายใต้โลกของเราอาจมีน้ำอยู่จำนวนมหาศาล  และเมื่อเปลือกโลกเกิดการเคลื่อนตัว ไฮโดรเจนเหล่านี้ก็ค่อยๆ เล็ดรอดขึ้นมาบนพื้นผิวและรวมตัวกับออกซิเจนจนกลายเป็นน้ำอย่างที่เราเห็นในปัจจุบัน

ทฤษฎีการรับน้ำจากดาวเคราะห์ดวงอื่น

อีกทฤษฎีหนึ่งที่เสริมเข้ามาคือ โลกอาจได้รับน้ำจากดาวเคราะห์ดวงอื่น นักวิทยาศาสตร์พบว่าดาวเคราะห์น้อยและดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีบางดวงมีน้ำอยู่เป็นจำนวนมาก (บางดวงมีมากกว่าโลกถึง 2 เท่า) และสัดส่วนของไฮโดรเจนก็ใกล้เคียงกับน้ำบนโลกมาก ทฤษฎีนี้จึงเสนอว่าในช่วงแรกของการก่อกำเนิดระบบสุริยะ ซึ่งยังไม่มีความเสถียร ดาวเคราะห์ต่างๆ มีการโคจรและชนกันบ่อยครั้ง กลุ่มก้อนที่มีไฮโดรเจนจำนวนมากอาจถูกเหวี่ยงมาชนโลกและเกิดการแลกเปลี่ยนไฮโดรเจนกัน

นอกจากนี้ ดาวพฤหัสบดี ซึ่งมีแรงดึงดูดมหาศาล อาจมีบทบาทสำคัญ ในช่วงแรกที่ดาวพฤหัสบดีอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มาก อาจเกิดการแย่งชิงดวงดาวบริวารกัน ทำให้วงโคจรของดวงอาทิตย์และดาวพฤหัสบดีทับซ้อนกัน และอาจมีการชนกันระหว่างดาวบริวารของทั้งสอง จนเกิดการแลกเปลี่ยนไฮโดรเจนกับโลกก่อนที่ดาวพฤหัสบดีจะถูกเหวี่ยงออกไปไกล

ปริมาณน้ำบนโลกและความสำคัญของแรงดัน

คำถามที่ตามมาคือ  ในช่วงที่โลกยังร้อนจัด น้ำจะไม่ระเหยไปหมดได้อย่างไร? นักวิทยาศาสตร์อธิบายว่า ในช่วงแรกที่โลกก่อตัวขึ้นนั้น โลกมีคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมาก ซึ่งก่อให้เกิด แรงดัน  สูงมาก แรงดันนี้เองที่ทำให้จุดเดือดของน้ำสูงขึ้น ไม่ใช่แค่ 100 องศาเซลเซียส แต่สามารถสูงถึง 200-300 องศาเซลเซียสได้โดยไม่ระเหยเป็นไอ  (จากหลักการที่ว่าแรงดันต่ำทำให้จุดเดือดต่ำลง และแรงดันสูงทำให้จุดเดือดสูงขึ้น)  ดังนั้น  แม้โลกจะร้อน แต่น้ำก็ยังคงอยู่ในสภาพของเหลวร้อนๆ

เมื่อโลกเย็นตัวลง  น้ำจึงปกคลุมอยู่บนพื้นผิวโลกในปริมาณเท่าเดิมมาโดยตลอด รวมถึงมีไฮโดรเจนฝังอยู่ในหินใต้พื้นโลก อย่างไรก็ตาม ไฮโดรเจนในหินจะกลายเป็นน้ำได้ต้องใช้ความร้อนสูงมาก ซึ่งเกิดขึ้นในยุคแรกที่โลกกำเนิดขึ้นมาแล้ว ดังนั้น จึงไม่ต้องกังวลว่าน้ำจะท่วมโลกจากการละลายของไฮโดรเจนในหิน

ความเชื่อมโยงกับสิ่งมีชีวิตต่างดาว

การที่น้ำมีปริมาณเท่าเดิมและอยู่ในอุณหภูมิที่เหมาะสมตลอดมา ทำให้เกิดสิ่งมหัศจรรย์คือ  การก่อกำเนิดสิ่งมีชีวิต  บนโลก  สิ่งมีชีวิตยุคแรกล้วนกำเนิดมาจากสัตว์น้ำ  นักวิทยาศาสตร์จึงเชื่อว่า  หากเข้าใจวัฏจักรการเปลี่ยนแปลงของแร่ธาตุเป็นน้ำเหลวบนโลก จะสามารถนำระยะเวลานี้ไปคำนวณกับธาตุไฮโดรเจนบนดาวดวงอื่นได้  เพื่อประเมินโอกาสที่ดาวดวงนั้นจะมีน้ำเหลวและอาจนำไปสู่การมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตหรือมนุษย์ต่างดาวได้

แม้จะมีการศึกษามากมาย  แต่ปริศนาว่าน้ำบนโลกกำเนิดขึ้นมาอย่างไรก็ยังไม่ถูกไขได้  100% เพราะสัดส่วนของไฮโดรเจนในน้ำบนโลกแม้จะคล้ายกับดาวเคราะห์น้อยหรือดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี  แต่ก็ไม่เหมือนกัน  100% ซึ่งอาจเป็นเพราะน้ำบนโลกผ่านการเปลี่ยนแปลงมาหลายครั้งจากการใช้งานของสิ่งมีชีวิตต่างๆ  ทำให้องค์ประกอบของไฮโดรเจนผิดเพี้ยนไปจากต้นกำเนิดเดิม

สรุปแหล่งที่มาของน้ำบนโลก

โดยสรุปแล้ว น้ำบนโลกอาจมาจากหลายแหล่งรวมกัน ได้แก่

1.  มีอยู่บนโลกตั้งแต่ต้นกำเนิด
2.  มาจากเศษดาวเคราะห์หรือดาวหางที่ปะปนมา
3.  ฝุ่นอวกาศที่ล่องลอยมารวมตัวกันจนกลายเป็นน้ำ