คณะนักวิทยาศาสตร์จากยูนิเวอร์ซิตีคอลเลจลอนดอน (University College London) และมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ (University of Cambridge) ได้ค้นพบข้อมูลใหม่ที่อาจเปลี่ยนแปลงความเข้าใจเดิมๆ เกี่ยวกับน้ำแข็งในอวกาศ จากที่เคยเชื่อกันว่ามีโครงสร้างอสัณฐาน (amorphous) หรือไร้ระเบียบโดยสิ้นเชิง แต่ผลการศึกษาล่าสุดชี้ว่า จริงๆ แล้วน้ำแข็งในอวกาศนั้นมีผลึกนาโน (nanocrystals) ขนาดจิ๋วซ่อนอยู่ภายในโครงสร้างที่ดูเหมือนวุ่นวาย
การค้นพบนี้ท้าทายทฤษฎีดั้งเดิมที่ว่าน้ำแข็งในอวกาศ ซึ่งก่อตัวในอุณหภูมิที่เย็นจัดและในสภาพสุญญากาศ มีลักษณะเหมือนกับหมอกเยือกแข็งที่ไม่มีโครงสร้างผลึกที่ชัดเจนเหมือนน้ำแข็งบนโลกที่เราคุ้นเคยกันดีในรูปของเกล็ดหิมะที่มีสมมาตรสวยงาม
น้ำแข็งบนโลก เมื่อน้ำกลายเป็นของแข็ง โมเลกุลของน้ำจะเรียงตัวกันอย่างเป็นระเบียบในโครงสร้างที่เรียกว่า “ผลึก” (crystalline) ซึ่งเราสามารถเห็นได้จากรูปทรงหกเหลี่ยมของเกล็ดหิมะ แต่นักวิทยาศาสตร์เคยเชื่อว่าในสภาวะสุดขั้วของอวกาศ ซึ่งอุณหภูมิต่ำกว่า -100 องศาเซลเซียส โมเลกุลของน้ำไม่มีพลังงานเพียงพอที่จะจัดเรียงตัวเป็นผลึกได้ ทำให้เกิดเป็นน้ำแข็งอสัณฐาน (amorphous ice) ที่มีโครงสร้างโมเลกุลไม่เป็นระเบียบคล้ายกับของเหลวที่ถูกแช่แข็งอย่างรวดเร็ว
ทีมวิจัยได้ใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ร่วมกับการทดลองในห้องปฏิบัติการ เพื่อสร้างสภาวะเลียนแบบการก่อตัวของน้ำแข็งในอวกาศ ผลการวิเคราะห์ด้วยการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ (X-ray diffraction) เผยให้เห็นว่า น้ำแข็งที่เคยคิดกันว่าเป็นอสัณฐานทั้งหมดนั้น แท้จริงแล้วประกอบด้วยผลึกขนาดเล็กประมาณ 3 นาโนเมตร ซึ่งเล็กกว่าความกว้างของดีเอ็นเอเล็กน้อย แทรกตัวอยู่ราว 20%
การค้นพบนี้ส่งผลกระทบโดยตรงต่อทฤษฎีแพนสเปอร์เมีย (Panspermia) ซึ่งเป็นหนึ่งในสมมติฐานเกี่ยวกับต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลก ที่เชื่อว่าองค์ประกอบพื้นฐานของชีวิต เช่น กรดอะมิโน อาจเดินทางมาพร้อมกับดาวหางที่เป็นน้ำแข็ง
นอกจากนี้ ความเข้าใจที่ลึกซึ้งขึ้นเกี่ยวกับรูปแบบต่างๆ ของน้ำแข็งในอวกาศยังอาจเป็นประโยชน์ต่อภารกิจสำรวจอวกาศในอนาคต เช่น การออกแบบยานอวกาศที่ใช้น้ำแข็งเป็นเกราะป้องกันรังสี หรือเป็นแหล่งเชื้อเพลิงโดยการแยกออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน
ข้อมูลอ้างอิง: University College London
- ‘Space ice’ is less like water than we thought
About the Author
