พื้นที่อยู่อาศัยที่เปลี่ยนแปลงด้วยของเหลว — สามารถมีชีวิตอยู่ได้โดยไม่ใช้น้ำหรือไม่?: ของเหลวไอออนิกที่เปิดระบบนิเวศของอวกาศ

น้ำคือ "มาตรฐาน" แต่ไม่ใช่ "สัมบูรณ์" หรือไม่

"ชีวิตต้องการน้ำในรูปของเหลว" — ข้อสมมติฐานนี้ที่ถูกจารึกไว้ในตำราดาราศาสตร์ได้รับการท้าทายอย่างมากจากทีมวิจัยของ MIT พวกเขาได้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ที่ "ของเหลวที่ไม่ใช่น้ำ" สามารถเกิดขึ้นตามธรรมชาติและคงอยู่ได้นานบนดาวเคราะห์หินในจักรวาล กุญแจสำคัญคือ "ของเหลวไอออน" ซึ่งเป็นกลุ่มของสารที่เป็นของเหลวที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100°C มีแรงดันไอที่ต่ำมากและไม่ระเหยง่ายMIT News

จุดเริ่มต้นจากเมฆของดาวศุกร์: หยดที่เหลืออยู่โดยบังเอิญ

เรื่องราวเริ่มต้นในห้องปฏิบัติการเตรียมการสำรวจดาวศุกร์ ทีมวิจัยได้ทดลองขั้นตอนการระเหยกรดซัลฟิวริกซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของเมฆบนดาวศุกร์เพื่อวิเคราะห์สารที่เก็บได้ แต่ในตัวอย่างที่ผสมกับสารอินทรีย์ที่มีไนโตรเจน (เช่น ไกลซีน) กรดซัลฟิวริกเกือบทั้งหมดระเหยไปแล้ว แต่ยังคงมี "ชั้นของเหลว" ที่เหลืออยู่ เมื่อทำการตรวจสอบพบว่ากรดซัลฟิวริกได้ถ่ายโอนไฮโดรเจนไปยังสารอินทรีย์ ทำให้เกิดของเหลวไอออน การสังเกตโดยบังเอิญนี้ได้ก่อให้เกิดสมมติฐานว่า "ของเหลวสามารถเกิดขึ้นได้แม้ในสภาพแวดล้อมที่น้ำไม่สามารถอยู่ได้"MIT News

การทดลองที่วาดภาพ "เคมีของดาวเคราะห์หิน"

ทีมวิจัยได้ทำการผสมสารอินทรีย์ที่มีไนโตรเจนมากกว่า 30 ชนิดกับกรดซัลฟิวริกในอุณหภูมิและความดันที่หลากหลาย และยังได้ทดลองซึมซับลงในหินบะซอลต์ ผลการทดลองพบว่าของเหลวไอออนสามารถเกิดขึ้นได้แม้ในอุณหภูมิสูงถึง 180°C หรือความดันที่ต่ำกว่าบนโลกมาก และแม้ว่ากรดจะถูกดูดซับเข้าไปในรูพรุนของหิน ก็ยังสามารถคงเหลือหยดของเหลวบนพื้นผิวได้ กล่าวคือ หากมีการพบกันระหว่างกรดซัลฟิวริกที่มาจากก๊าซภูเขาไฟและสารอินทรีย์ที่พบทั่วไปในอุกกาบาต ก็สามารถเกิด "โอเอซิสหยดน้ำ" ได้Phys.org

การขยายขอบเขตที่อยู่อาศัยด้วย "ตัวทำละลายอื่น"

จุดแข็งของของเหลวไอออนคือ "ความยากในการระเหย" และ "ขอบเขตความเสถียรที่กว้าง" น้ำอ่อนแอต่ออุณหภูมิสูงและความดันต่ำ แต่ของเหลวไอออนสามารถคงอยู่ในสภาพของเหลวได้ง่ายในเงื่อนไขเหล่านี้ นอกจากนี้ยังมีการแสดงให้เห็นว่าบางโมเลกุลชีวภาพ เช่น โปรตีน สามารถคงอยู่ได้อย่างเสถียรในของเหลวไอออน ซึ่งอาจเป็น "เวทีการเผาผลาญ" ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง หากขยายคำจำกัดความของความสามารถในการอยู่อาศัยเป็น "การมีอยู่ของเฟสของเหลวที่สามารถเกิดการเผาผลาญได้" ขอบเขตที่ "อยู่ได้" ของดาวเคราะห์หินจะเพิ่มขึ้นอย่างมากในทางทฤษฎีMIT News

บริบท: กระแสการสำรวจตัวทำละลายนอกเหนือจากน้ำ

การอภิปรายเกี่ยวกับ "ตัวทำละลายนอกเหนือจากน้ำ" ในฐานะผู้สมัครสำหรับชีวิตไม่ใช่เรื่องใหม่ ตัวอย่างเช่น ไททันที่มีทะเลมีเทนและอีเทน หรือแอมโมเนียและคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีสถานะเหนือวิกฤต ได้รับการพิจารณามาแล้วใน "จักรวาลของเหลว" ที่หลากหลาย ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีการจัดทำรีวิวและกรอบทฤษฎี และมีการเคลื่อนไหวในการประเมิน "ตัวทำละลายทดแทนตามสภาพแวดล้อม" อย่างเป็นระบบ ผลลัพธ์ในครั้งนี้มีคุณค่าในแง่ที่ว่าได้ยกตัวอย่างที่เป็นรูปธรรมของ "ของเหลวเกลือที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติบนพื้นผิวของดาวเคราะห์หิน" ในกระแสนี้Liebert Publishing

จากดาวศุกร์สู่ดาวเคราะห์นอกระบบ: จุดเชื่อมต่อของการสังเกตและการสำรวจ

เมฆของดาวศุกร์เป็นทะเลของกรดซัลฟิวริก แต่สารอินทรีย์กระจายอยู่ทั่วไปในวัตถุขนาดเล็กและดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ หากกรดซัลฟิวริกจากภูเขาไฟสัมผัสกับการสะสมของสารอินทรีย์ ก็จะเกิดหยดของเหลว ศาสตราจารย์เซย์เกอร์ซึ่งเป็นผู้นำการวิจัยนี้มีส่วนร่วมในภารกิจสำรวจบรรยากาศของดาวศุกร์ (Morning Star Missions) และแรงจูงใจในการทดลองก็มาจากที่นั่น ความท้าทายในอนาคตคือการตรวจสอบว่าโมเลกุลชีวภาพใดสามารถทำงานในของเหลวไอออนได้ และการออกแบบตัวบ่งชี้การสังเกต (เช่น ลักษณะสเปกตรัม) ที่แสดงถึง "ความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของของเหลวไอออน" บนดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลMIT News

จะวัดอย่างไร? ความเป็นจริงจากฝั่งการสังเกต

ในด้านการสังเกต ตัวอย่างเช่น การตรวจจับ "ของเหลวเอง" โดยตรงเป็นเรื่องยาก อย่างไรก็ตาม หากปฏิกิริยาระหว่างกรดซัลฟิวริกจากภูเขาไฟและสารอินทรีย์ดำเนินไป การเปลี่ยนแปลงของไอออนที่เกิดขึ้นหรือคุณสมบัติทางแสงของพื้นผิวอาจเป็นเบาะแสได้ นอกจากนี้ เมื่อเร็ว ๆ นี้มีการบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของบรรยากาศแม้ในซูเปอร์เอิร์ธที่มีหินอุณหภูมิสูงมาก ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการหมุนเวียนทางเคมีสามารถเกิดขึ้นได้แม้ในสภาพแวดล้อมที่เหมือนนรก การสะสมของกรณีศึกษาเหล่านี้จะกลายเป็นเวทีสำหรับการทดสอบสมมติฐานของของเหลวไอออนReuters

ปฏิกิริยาบนโซเชียลมีเดีย: การผสมผสานระหว่างความตื่นเต้นและความระมัดระวัง

หลังจากข่าวถูกเผยแพร่ การกระจายข้อมูลได้เริ่มต้นจากโพสต์ของ Phys.org และ MIT News บน X (เดิมคือ Twitter) และ Threads ฝ่ายที่เห็นด้วยยินดีว่า "เป็นการนิยามขอบเขตที่อยู่อาศัยใหม่" และ "ขยายกลุ่มเป้าหมายการสังเกต" ในขณะที่ฝ่ายที่ระมัดระวังตั้งคำถามว่า "ชีวเคมีในของเหลวไอออนมีความเป็นจริงมากน้อยเพียงใด?" และ "ข้อจำกัดด้านความเป็นพิษ ความหนืด และการแพร่กระจายคืออะไร?" จริง ๆ แล้ว ในโพสต์ X อย่างเป็นทางการของ Phys.org มีทั้งการอ้างอิงที่เป็นมิตรและเธรดที่ถามถึงแผนการตรวจสอบ ใน Threads ก็มีความคิดเห็นว่า "หากของเหลวยังคงอยู่ในอุณหภูมิสูงและความดันต่ำ ควรพิจารณาโมเดลวิวัฒนาการพื้นผิวของดาวเคราะห์แห้งใหม่"X (formerly Twitter)Threads

มุมมองของผู้เชี่ยวชาญและเมล็ดพันธุ์ของการโต้แย้ง

ข้อเท็จจริงที่ว่าการวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ใน PNAS หมายความว่าผ่านการตรวจสอบแล้ว แต่ยังคงเป็นการนำเสนอ "ความเป็นไปได้" ของการทดลองและทฤษฎี มุมมองเชิงวิพากษ์รวมถึง (1) ความถี่ที่สารตั้งต้นพบกันในอัตราส่วนสโตอิชิโอเมตรีใกล้เคียง 1:1 ในสภาพแวดล้อมธรรมชาติ (2) ระยะเวลาที่หยดที่เกิดขึ้นสามารถทนต่อการผุกร่อน รังสี และการสะสมของฝุ่น (3) ความเป็นไปได้ของการขนส่งสารและการแพร่กระจายของการเผาผลาญในสภาพแวดล้อมที่มีความหนืดสูง เหล่านี้จะเป็นจุดสนใจของการออกแบบการทดลองและการสร้างแบบจำลองในครั้งต่อไปMIT News

ถึงกระนั้น "แผนที่" ก็ขยายออกไป

การขยายคำจำกัดความของความสามารถในการอยู่อาศัยจาก "พื้นที่ที่น้ำสามารถอยู่ในรูปของเหลว" ไปสู่ "พื้นที่ที่เฟสของเหลวใด ๆ สามารถอนุญาตการเผาผลาญ" มีผลกระทบต่อกลยุทธ์การสังเกตด้วย เนื่องจากดาวเคราะห์หินที่มีอุณหภูมิอบอุ่นและความดันต่ำที่เคยถูกตัดออกภายใต้ "เงื่อนไขน้ำ" จะมีพื้นที่ให้สำรวจ ทีมวิจัยได้กล่าวว่า "เปิดกล่องแพนโดร่า" แต่ไม่ได้หมายถึงความวุ่นวาย แต่หมายถึง "กล่องของหัวข้อการวิจัย" ที่เปิดออกเพื่อหลากหลายจุดเชื่อมต่อระหว่างเคมีพื้นผิวดาวเคราะห์และเคมีชีวิตPhys.org

Powered by Froala Editor