น้ำในจักรวาลมาจากไหน ? แล้วทำไมพื้นผิวโลกถึงเต็มไปด้วยน้ำมากกว่า 2 ใน 3 ส่วน

4 มิถุนายน 2568

‘น้ำ’ เป็นทรัพยากรที่มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตเป็นอย่างมาก โดยเฉพาะมนุษย์ที่พึ่งพาน้ำแม้กระทั่งในการขับเคลื่อนเศรษฐกิจ ใช้เป็นแหล่งผลิตกระแสไฟฟ้า นอกจากนี้น้ำยังเป็นส่วนสำคัญที่ทำให้เกิดสิ่งมีชีวิต โดยโลกของเรามีน้ำจำนวนมหาศาลมากกว่า 1,386 ล้านลูกบาศก์กิโลเมตร และปกคลุมพื้นที่โลกมากกว่า 3 ใน 4 ของผิวโลก ทำให้โลกถูกขนานนามจากนักบินอวกาศว่าเป็น ‘ดาวเคราะห์สีน้ำเงิน’ อย่างไรก็ตาม ถึงแม้น้ำจะเป็นสิ่งที่พบเห็นได้ทั่วไปในเอกภพที่แสนกว้างใหญ่แห่งนี้ แต่ว่าโลกกลับเป็นดาวเพียงไม่กี่ดวงที่เรารู้จักที่มีน้ำส่วนใหญ่เป็นของเหลว และมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงได้พยายามตามหาจุดกำเนิดของน้ำในเอกภพ และน้ำเดินทางมายังโลกได้อย่างไรกันแน่

ร่วงหล่นจากฟากฟ้าหรือเกิดจากผืนดิน

ในปัจจุบันเป็นที่ทราบกันดีว่าโมเลกุลของน้ำนั้นมีโครงสร้างที่เรียบง่าย ซึ่งประกอบไปด้วยไฮโดรเจน 2 อะตอมและออกซิเจน 1 อะตอม โดยทั้งสองธาตุนี้ล้วนเป็นธาตุที่พบได้ทั่วไปในเอกภพ เริ่มจากไฮโดรเจน ธาตุที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีอยู่เยอะที่สุดในจักรวาล ก็มีต้นกำเนิดมาจากปรากฏการณ์บิ๊กแบง ส่วนออกซิเจนนั้นถือก็เป็นผลผลิตจากการดับสูญของดาวฤกษ์ในอดีตที่หมดอายุขัยลง จัดเป็นธาตุที่มีอยู่มากเป็นอันดับที่ 3 ของจักรวาล

เมื่ออยู่ในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม ธาตุทั้งสองนี้ก็จะสามารถมาจับพันธะกลายเป็นน้ำได้โดยง่าย โดยเฉพาะในบริเวณที่ค่อนข้างเย็นและปราศจากรังสีความร้อนในอวกาศ เช่น กลุ่มเมฆหมอกไฮโดรเจน รอบ ๆ ระบบดาวที่กำลังเกิดใหม่ที่มักดึงสสารต่าง ๆ เข้ามารวมกันในปริมาณมหาศาล หรือบริเวณที่ดาวฤกษ์ดับสูญลงจากการระเบิดก็ได้ ซึ่งมักจะพ่นธาตุและสารประกอบต่าง ๆ มากมาย รวมถึงไฮโดรเจนและออกซิเจนที่จะมารวมกันเป็นน้ำออกมาด้วยอยู่แล้ว

แต่ก็ไม่ใช่ว่าการกำเนิดน้ำจะไม่มีอุปสรรคอะไรเลย เพราะรังสีพลังงานสูง เช่น รังสีอัลตร้าไวโอเลตจากดาวฤกษ์ดวงอื่น ๆ หรือแม้แต่รังสีจากหลุมดำก็สามารถทำลายพันธะของน้ำ และแยกพันธะออกจากกัน จนกลายเป็นไฮโดรเจนกับออกซิเจนเหมือนเดิมได้โดยง่าย ส่งผลให้น้ำมักถูกพบได้ในดาวเคราะห์น้อย ใต้พื้นผิวดวงจันทร์ หรือบนพื้นผิวและชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ที่มีสิ่งป้องกันจากรังสีมากกว่า

ถึงกระนั้นด้วยสภาพแวดล้อมในอวกาศที่เป็นสุญญากาศและอุณหภูมิต่ำ กลับทำให้น้ำในอวกาศมักอยู่ในรูปของก๊าซความดันต่ำและน้ำแข็งทั้งสิ้น แทบไม่มีทางที่น้ำจะคงสถานะเป็นของเหลวอย่างที่เราคุ้นเคยได้ในอวกาศเลย จนกว่าจะมีดาวที่มีแรงดันและอุณหภูมิเหมาะสมจริง ๆ เท่านั้น ซึ่งโลกของเราในอดีตนั้นโชคดีเพียงพอที่จะทำให้น้ำกลายเป็นของเหลวได้

ในอดีตนักวิทยาศาสตร์ได้ตั้งทฤษฎีถึงจุดกำเนิดของน้ำบนโลกไว้ 2 แหล่ง คือ

1. น้ำนั้นมาจากนอกโลกและเดินทางมาพร้อมกับการพุ่งชนของอุกกาบาต หรือดาวหางในอดีต

2. โลกนั้นมีน้ำอยู่แล้วตั้งแต่ที่ถือกำเนิดขึ้นมา เพียงแค่อยู่ในรูปแบบของแก๊ส ก่อนที่โลกจะเย็นตัวลง แล้วน้ำค่อยกลั่นตัวเป็นของเหลว

แต่ในความจริงแล้ว จากความรู้ที่เรามีในปัจจุบัน น้ำบนโลกอาจไม่ได้มาจากแหล่งใดแหล่งหนึ่ง แต่เกิดมาจากแหล่งกำเนิดหลายแหล่ง ทำให้นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องปรับเปลี่ยนแบบจำลองบางอย่างเพื่ออธิบายถึงต้นกำเนิดของน้ำบนโลก และกระบวนการนำพาน้ำมายังโลกอย่างต่อเนื่อง

เพื่อที่จะเข้าใจเรื่องนี้ได้ดียิ่งขึ้น เราต้องเล่าย้อนกลับไปเมื่อประมาณ 4,540 ล้านปีก่อน ในขณะที่เศษฝุ่นและก๊าซกำลังก่อตัวเป็นดาวเคราะห์ต่าง ๆ ที่พวกเรารู้จัก รวมถึงโลกของเรา ในตอนนั้นนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าโลกมีอุณหภูมิที่ร้อนมาก ๆ ไม่ต่างอะไรไปจากนรก พื้นผิวถูกปกคลุมไปด้วยทะเลของหินหลอมเหลวสุดลูกหูลูกตา เสียจนน้ำที่เป็นส่วนประกอบของเศษหินและเศษฝุ่นบริเวณพื้นผิวนั้นระเหยเป็นไอ และถูกพัดออกไปนอกอวกาศจนเกือบหมด ถึงแม้ว่าภูเขาไฟที่ปะทุแทบจะตลอดเวลาจะปลดปล่อยน้ำเป็นจำนวนมหาศาลออกมาด้วย ก็ล้วนระเหยกลายเป็นไอตาม ๆ กันไป คงเหลือเพียงน้ำบางส่วนที่อยู่ใต้ชั้นหินแข็งที่ยังถูกกักเก็บเอาไว้

จากการศึกษาล่าสุดผ่านหินอุกกาบาตประเภท Enstatite Chondrites ที่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเป็นวัสดุต้นกำเนิดดาวเคราะห์ในระบบสุริยะนั้นพบว่า ภายในมีธาตุไฮโดรเจนมากเพียงพอที่จะมีปฏิสัมพันธ์กับหินหลอมเหลวและก่อให้เกิดโมเลกุลของน้ำได้ ทำให้นักวิทยาศาสตร์ตั้งสมมติฐานว่าโลกควรจะมีความสามารถสร้างน้ำได้มากกว่าน้ำที่เรามีในปัจจุบันถึง 3 เท่า หากน้ำในช่วงแรกเริ่มไม่ได้กลายเป็นไอน้ำและถูกพัดไปนอกอวกาศจนหมด

จนเมื่อเวลาผ่านไป โลกก็เริ่มเย็นตัวลงจากอดีตมากขึ้น ทำให้ไอน้ำที่ภูเขาไฟปลดปล่อยออกมานั้นสามารถกลั่นตัวเป็นเมฆและตกลงมาเป็นฝนในท้ายที่สุด จนกระทั่งเมื่อ 4,510 ล้านปีก่อนก็ได้เกิดเหตุการณ์สำคัญหนึ่งขึ้นอีกครั้ง เมื่อดาวเคราะห์ขนาดเท่าดาวอังคารที่มีชื่อว่า ‘ธีอา’ (Theia) ได้พุ่งเข้ามายังโลก ส่งผลให้เปลือกโลกบางส่วนหลอมละลายจากความร้อนที่ได้จากการพุ่งชนในครั้งนั้น ก่อตัวเป็นดวงจันทร์ซึ่งเป็นดาวบริวารที่พวกเราเห็นในทุกวันนี้ ขณะเดียวกันการพุ่งชนในครั้งนั้นก็ได้นำพาแร่ธาตุต่าง ๆ รวมไปถึงน้ำปริมาณมหาศาลมายังโลกเพิ่มขึ้นอีก

การพุ่งชนของดาวเคราะห์ธีอาที่ให้กำเนิดดวงจันทร์ และนำน้ำกับแร่ธาตุมายังโลก

นอกจากการพุ่งชนครั้งใหญ่ของโลกกับดาวเคราะห์ธีอาแล้ว โลกยังเผชิญกับการพุ่งชนซ้ำไปซ้ำมาอีกหลายครั้งนับไม่ถ้วนจากอุกกาบาตจำนวนมหาศาล โดยในอดีตเราเชื่อว่าโลกอาจได้น้ำมาจากทั้งดาวเคราะห์น้อยและดาวหาง แต่จากการศึกษาของยานจิออตโต (Giotto) ซึ่งไปเยือนดาวหางฮัลเลย์ในปี 1986 และยานโรเซตตาซึ่งไปเยือนดาวหางชูริยูมอฟ-เกราซิเมนโกระหว่างปี 2014 ถึง 2016 พบว่า น้ำที่พบบนดาวหางทั้งสองนั้นมีลายเซ็นทางเคมีต่างจากน้ำบนโลก กล่าวคือแม้น้ำจะประกอบไปด้วยไฮโดรเจน และออกซิเจน แต่ธาตุที่เป็นองค์ประกอบของน้ำในบริเวณทั้งสองมีไอโซโทป หรือธาตุเดียวกันแต่มีจำนวนนิวตรอนที่ไม่เท่ากัน ส่งผลให้น้ำทั้งสองมีน้ำหนักมวลไม่เท่ากัน แสดงว่าน้ำจากโลกนั้นไม่ได้มาจากดาวหางแน่นอน

ดังนั้นตัวเลือกของนักวิทยาศาสตร์จึงเหลือเพียงดาวเคราะห์น้อยเท่านั้นที่นำพาน้ำมายังโลกได้ นอกเหนือจากน้ำที่อยู่ในโลกแต่เดิม โดยการวิเคราะห์ตัวอย่างดาวเคราะห์น้อย ‘ริวกู’ (Ryugu) ที่ส่งกลับมายังโลกโดยยานฮายาบูสะ 2 ของญี่ปุ่น แสดงให้เห็นว่าน้ำที่ขังอยู่ในหินของดาวเคราะห์น้อยตรงกับชนิดของน้ำที่พบในมหาสมุทรของโลก ทำให้เราเชื่อว่าน้ำมากกว่า 30% ของน้ำทั้งหมดบนโลกนั้นมาจากดาวเคราะห์น้อยที่ส่งมานั่นเอง

ส่วนที่มาของน้ำอีก 70% ที่เหลือนั้นยังคงมีกลไกทางเคมีอื่น ๆ เช่น น้ำที่ติดอยู่ในเศษฝุ่นผงที่มารวมกับโลกตั้งแต่ยุคแรก ๆ ตามที่กล่าวไปข้างต้น, กระบวนการคายน้ำจากปฏิกิริยาของแร่ไฮเดรตที่มีไฮโดรเจนกับออกซิเจนเป็นองค์ประกอบของสินแร่, กระบวนการสะเทินของกรดกับเบสที่ให้น้ำเป็นผลพลอยได้, รวมถึงกระบวนการหายใจระดับเซลล์ของสิ่งมีชีวิตแบบใช้ออกซิเจนบางอย่างก็สามารถทำให้เกิดน้ำได้เช่นกัน

จึงกล่าวสรุปได้ว่าน้ำเป็นทรัพยากรที่มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตและโลกเป็นอย่างมาก ตั้งแต่การให้กำเนิด การดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต โดยน้ำส่วนใหญ่เกิดมาจาก 2 แหล่งใหญ่ ๆ คือ น้ำที่สะสมอยู่ตามชั้นหินโบราณ และน้ำที่ถูกนำมาจากดาวเคราะห์น้อยกับการพุ่งชนนับครั้งไม่ถ้วนในอดีต ซึ่งแต่ละครั้งของการพุ่งชนอาจนำน้ำมามากน้อยขึ้นอยู่กับขนาดและสัดส่วนองค์ประกอบของน้ำในดาวเคราะห์น้อยแต่ละดวง

โดยการพุ่งชนที่สำคัญที่สุดคือ การพุ่งชนเมื่อ 4,510 ล้านปีก่อนที่ได้นำพาน้ำจำนวนมหาศาลมายังโลกพร้อม ๆ กับให้กำเนิดดวงจันทร์ ดาวบริวารเพียงดวงเดียวของโลก นอกจากนี้กระบวนการทางเคมีและชีวเคมีของสิ่งมีชีวิตเองก็สามารถผลิตน้ำในปริมาณเล็กน้อยมาก ๆ อย่างไรก็ตามการศึกษาหาต้นกำเนิดของน้ำบนโลกนั้นนอกจากจะตอบข้อสงสัยของพวกเราเกี่ยวกับจุดกำเนิดของน้ำแล้ว สิ่งนี้ยังช่วยให้พวกเราสามารถวิเคราะห์ความเป็นไปได้ในการค้นพบดาวเคราะห์ดวงอื่นที่มีสภาพแวดล้อมคล้ายคลึงกับโลก มีน้ำในรูปแบบของเหลว ซึ่งจะช่วยให้พวกเราสามารถเลือกตั้งถิ่นฐาน และขยายพรมแดนของการศึกษาได้ในยุคสมัยที่การเดินทางบนอวกาศกลายเป็นเรื่องธรรมดาทั่วไป

อ้างอิง