 |
Bio-SCIENtertainment : วิทยาศาสตร์(ชีวภาพ)บนแผ่นฟิล์ม Red Planet : สิ่งมีชีวิตบนดาวอังคาร
ในรอบ 60,000 ปีดาวอังคารจะโคจรใกล้โลกครั้งหนึ่ง ทำให้เราสามารถมองเห็นได้ชัดที่สุด โดยพบว่ามีสีแดง จากการสำรวจดาวอังคาร พบว่ามีแหล่งน้ำบนดาวอังคาร
|
หน้าที่ 1 - Bio-SCIENtertainment : วิทยาศาสตร์(ชีวภาพ)บนแผ่นฟิล์ม Red Planet : สิ่งมีชีวิตบนดาวอังคาร
กิตติโชติ งามประสิทธิ์
ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ
สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ
กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
ขอบคุณข้อมูลภายใต้ความร่วมมือของนิตยสาร @ll Biotech และ วิชาการ.คอม
http://www.biotec.or.th/Guru/
Bio-SCIENtertainment : วิทยาศาสตร์(ชีวภาพ)บนแผ่นฟิล์ม
Red Planet : สิ่งมีชีวิตบนดาวอังคาร
ผมถูกทาบทามว่า สนใจเขียนบทความเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ (ชีวภาพ) บนภาพยนตร์ ไหม? ผมรีบตกลงใจรับงานนี้ทันทีเลยครับ เนื่องจากตัวผมเองเป็นคนชอบดูหนังมาก ดูได้ทุกประเภท แถมดูแล้วชอบเก็บมาคิดว่า อะไรเป็นเพียงภาพมายา หรืออะไรที่อาจเป็นไปได้ในความเป็นจริง ผมนึกถึงคำคนโบราณที่เคยได้ยินมาว่า ดูหนัง ดูละคร แล้วย้อนดูตัว ขึ้นมาทันที คำคำนี้นี่ใช้สร้างความคิดดีๆ ได้มากทีเดียว อย่างน้อยก็ทำให้การชมภาพยนตร์ ไม่ใช่เพียงเพื่อความบันเทิงเพียงอย่างเดียว ดังนั้น จึงเป็นจุดเริ่มต้นในการเขียน ที่อยากชวนให้ท่านที่ชอบดูหนัง ได้วิเคราะห์และได้คิดตามบางสิ่งที่ภาพยนตร์ต้องการจะสื่อมาถึงเราในเชิงวิทยาศาสตร์ไปด้วย (ไม่ใช่จับผิดหนังนะครับ) อยากให้คิดว่า อะไรเป็นเรื่องจริง อะไรเป็นเรื่องแต่ง และมีคำอธิบายเพิ่มเติมในประเด็นที่สนใจอะไรบ้าง ซึ่งอาจจะช่วยให้ท่านได้เพิ่มอรรถรสในการดูหนังครั้งต่อๆ ไปได้มากขึ้น แต่ด้วยความเป็นงานเขียนด้านเทคโนโลยีชีวภาพ จึงขออนุญาตเน้นไป
ในด้านของชีววิทยาก็แล้วกันนะครับ
 |
ในวันที่ 27 สิงหาคม 2546 ที่ผ่านมา ผมเพิ่งมีโอกาสได้เห็นดาวอังคารด้วยตาเปล่าเป็นครั้งแรกในชีวิต เนื่องจากเป็นช่วงเวลาที่ดาวอังคารโคจรเข้าใกล้โลกที่สุดในรอบ 60,000 ปี (โดยประมาณ) จึงทำให้เราสามารถมองเห็นดาวอังคารสุกสว่าง โดดเด่นอยู่บนท้องฟ้าคืนนั้นได้อย่างชัดเจน (แม้จะขนาดไม่ใหญ่เท่าที่หนังสือพิมพ์โฆษณาว่า เหมือนมีดวงจันทร์ 2 ดวง ก็เถอะ)
สิ่งที่ผมนึกถึงเป็นอย่างแรกก็คือ อื้ม... ดาวอังคาร นี่สีแดงจริงๆ ขนาดมองด้วยตาเปล่ายังแดงเลย
หนังเรื่อง Red Planet จึงเป็นหนังเรื่องแรกที่อยากจะนำมาคุยให้ฟังในฉบับนี้ โดยเนื้อเรื่องในหนัง กล่าวถึงว่า บนโลกในอนาคตอันใกล้ (ประมาณปีค.ศ.2050) ที่ซึ่งมนุษย์ได้สร้างมลภาวะไว้มากมายมหาศาล สิ่งแวดล้อมถูกทำลาย เกิดภัยธรรมชาติอย่างรุนแรง และปริมาณออกซิเจนกำลังลดลง จนอีกไม่นาน มนุษย์ก็จะไม่สามารถอาศัยอยู่บนโลกได้อีกต่อไป ทางออกเดียวที่มนุษย์ฝากความหวังเอาไว้ คือการย้ายถิ่นฐานไปยังดาวอังคาร ดาวเคราะห์ที่มนุษย์สำรวจมาตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 20 และพยายามปรับสภาพพื้นผิวดาวเคราะห์ดวงนี้ให้มนุษย์สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ โดยการระเบิดภูเขาน้ำแข็ง ให้เกิดเป็นแหล่งน้ำ และส่งสาหร่ายซึ่งถูกดัดแปลงพันธุกรรมให้เติบโตในสภาพแวดล้อมของดาวอังคารได้ไปปลูก เพื่อให้สาหร่ายช่วยสร้างออกซิเจนจนมีปริมาณมากพอที่มนุษย์จะใช้ดำรงชีวิตอยู่ได้ ในขณะที่มนุษยชาติเริ่มมีความหวัง อยู่มาวันหนึ่งนักวิทยาศาสตร์ที่โลก กลับพบว่าพืชและระดับออกซิเจนบนดาวอังคารกำลังลดลงอย่างรวดเร็ว จึงจำเป็นต้องส่งมนุษย์กลุ่มแรกไปสำรวจดาวอังคาร และพบกับคำตอบที่ไม่เคยคาดคิดว่าจะเกิดขึ้น การจะคิดว่า มีความเป็นไปได้มากน้อยแค่ไหน ที่จะมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่บนดาวอังคาร เราคงต้องมารู้จักดาวอังคารกันก่อน
การสำรวจดาวอังคารโดยมวลมนุษยชาติ เริ่มขึ้นครั้งแรกในปีค.ศ.1960 โดย รัสเซีย (USSR) พยายามส่งยานสำรวจขึ้นไปสำรวจดาวอังคารแต่ก็ไม่สำเร็จ หลังจากนั้น ชาติต่างๆ ก็พยายามส่งยานสำรวจไปดาวอังคารอีกกว่า 30 ครั้ง จนครั้งล่าสุด ในปีพ.ศ.2546 นี้เอง องค์การอวกาศแห่งยุโรป (ESA) ส่งยานชื่อ Mars Express & Beagle II และองค์การนาซ่า (NASA) ส่งยานชื่อ "Delta II & Mars Rover ซึ่งทั้งสองภารกิจเป็นยานที่นำหุ่นยนต์ชื่อ Beagle II และ Rover ขึ้นไปสำรวจดาวอังคารโดยเริ่มเดินทางในเดือนมิถุนายน พ.ศ.2546 และจะไปถึงดาวอังคารประมาณเดือนธันวาคม (ใช้เวลาเดือนทางประมาณ 180วัน) โดยในการสำรวจดาวอังคารแต่ละครั้ง มีภารกิจหลากหลายรูปแบบ เช่น ถ่ายภาพระยะไกล (จากวงโคจรรอบโลก) ถ่ายภาพระยะใกล้ (จากวงโคจรของดาวอังคาร) หรือการลงจอดบนดาวอังคาร เพื่อสำรวจภูมิอากาศ สภาพพื้นผิวดาวอังคาร องค์ประกอบของดิน ตัวอย่างแร่ธาตุ รวมทั้งการค้นหาแหล่งน้ำ สำรวจหาสิ่งมีชีวิต (ที่อาจจะมีหรือเคยมี) และเตรียมพร้อมส่งมนุษย์ไปดาวอังคาร เป็นต้น
ดาวอังคาร (Mars) เป็นดาวเคราะห์ดวงที่ 4 ในระบบสุริยะต่อจากโลก มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 6,794 กิโลเมตร(ประมาณครึ่งหนึ่งของโลก) มีระยะทางเฉลี่ยจากดวงอาทิตย์ 227,940,000 กิโลเมตร ใช้เวลาโคจรรอบตัวเอง (1วัน) 24 ชั่วโมง 37 นาที 23 วินาที (1 วันของดาวอังคาร มากกว่าโลกอยู่ประมาณครึ่งชั่วโมงเท่านั้น) และใช้เวลาโคจรรอบดวงอาทิตย์ (1ปี) 687 วัน มีแกนหมุนเอียงตั้งฉากกับแนวระนาบวงโคจร 23 องศา 59 ลิปดา แรงโน้มถ่วงเท่ากับ 0.379 (หากคนบนโลกที่มีน้ำหนัก 100 ปอนด์ ไปยืนบนดาวอังคารจะมีน้ำหนักเพียง 38 ปอนด์) มีดวงจันทร์บริวารสองดวงคือ ไดมอส (Deimos) และ โฟบอส (Phobos) ซึ่งดวงจันทร์โฟบอส มีลักษณะแปลกและอยู่ใกล้ดาวอังคารมาก โดยสามารถโคจรรอบดาวอังคารภายในเวลา 7 ชั่วโมง 39 นาที ดังนั้น ในวันหนึ่งจะเห็นดวงจันทร์โฟบอส ขึ้นและตก 2 ครั้ง โดยวงโคจรอยู่ในแนวแกนของเส้นศูนย์สูตรของดาวอังคาร ดังนั้นถ้าอยู่เลยละติจูดที่เกินกว่า 70 องศาเหนือและใต้แล้ว จะมองไม่เห็น ดวงจันทร์โฟบอสเลย ในปัจจุบัน ดวงจันทร์โฟบอสกำลังถูกแรงโน้มถ่วงของดาวอังคารดึงเข้าหา และคาดว่าจะเข้าชนกับดาวอังคารอีกประมาณ 50 ล้านปีข้างหน้า
อุณหภูมิในสภาพแวดล้อมของดาวอังคาร ได้รับอิทธิพลมาจาก 2 ปัจจัยหลักๆ คือ ปัจจัยแรก ระยะทางของดาวอังคาร ที่อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากกว่าโลก ทำให้อุณหภูมิพื้นผิวน้อยกว่าโลก ปัจจัยที่ 2 เนื่องจากความเบาบาง ของ บรรยากาศ ที่ห่อหุ้มดาวอังคาร ซึ่งเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 95% และมีก๊าซออกซิเจนน้อยมาก (คาร์บอนไดออกไซด์ 95.32% ไนโตรเจน 7.2% อาร์กอน1.6% ออกซิเจน 0.03% คาร์บอนมอนอกไซด์ 0.07% ไอน้ำ 0.03% ก๊าซเฉื่อย เช่น Ne 2.5 ppm, Kr 0.3 ppm, O3 0.003 ppm, Xe 0.008 ppm) ไม่มีชั้นโอโซนป้องกันรังสีจากดวงอาทิตย์ จึงทำให้บริเวณผิวของดาวอังคาร ไม่สามารถควบคุมอุณหภูมิให้เสถียรได้ และอุณหภูมิระหว่าง กลางวัน กับกลางคืนแตกต่างกันมาก กล่าวคือ ในช่วงเวลากลางวันมีอุณหภูมิประมาณ 290 เคลวิน แต่พอถึงช่วงบ่ายอุณหภูมิจะค่อยๆ ลดลงเรื่อยๆ จนถึงในช่วงเวลากลางคืนซึ่งมีอุณหภูมิประมาณ 175 เคลวิน ทำให้ลมค่อนข้างแรงและสภาพอากาศแปรปรวน มีพายุฝุ่นและน้ำแข็งเกิดขึ้นเป็นครั้งคราว ซึ่งกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิ้ล เคยบันทึกภาพการเปลี่ยนฤดูกาลจาก ฤดูหนาวเป็นฤดูร้อนเห็นพายุฝุ่นสีชมพู ซึ่งมีความเร็วลมถึง 300 ไมล์ต่อชั่วโมงเลยทีเดียว
พื้นผิวของดาวอังคารที่ขั้วเหนือและขั้วใต้ถูกปกคลุมด้วยน้ำแข็ง สภาพภูมิประเทศโดยทั่วไปจะเป็นที่ราบและที่ราบสูง มีหลุมอุกกาบาต หุบเหว แคนยอน (ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเกิดจากการกัดเซาะของน้ำ) ภูเขาและภูเขาไฟมากมาย พื้นผิวประกอบด้วย ซิลิกอน 44% เหล็ก 18% แมกนีเซียม 8% อลูมิเนียม 5.5% ไตตาเนียม 0.9% โปแทสเซียม 0.3% ดาวอังคารมีน้ำอยู่ในรูปของน้ำแข็งและไอน้ำ ดินบนดาวอังคารมีสีแดงเนื่องจากมีเหล็กออกไซด์ปนอยู่ปริมาณมาก ท้องฟ้ามีสีชมพู เพราะฝุ่นละอองในอากาศ
สำหรับแหล่งน้ำบนดาวอังคาร มีหลักฐานระบุชัดเจนจากยานโอดิสซี ที่ถูกส่งขึ้นไปสำรวจดาวอังคารตั้งแต่เดือนเมษายน ค.ศ.2001 ถึงสภาพน้ำแข็งที่ขั้วเหนือและใต้ของดาวอังคาร และในบริเวณอื่นเหนือเส้นศูนย์สูตร โดยยานโอดิสซีได้เดินทางมาถึงดาวอังคารช่วงปลายปีค.ศ.2001 และได้ตรวจพบก๊าซไฮโดรเจนจากการวัดนิวตรอนและรังสีแกมมาที่ปล่อยออกมาจากผิวดาวอังคาร โดยที่อะตอมของไฮโดรเจนมีผลเปลี่ยนแปลงความเร็วของอนุภาคนิวตรอน ไฮโดรเจนที่พบนี้ เป็นหลักฐานชิ้นสำคัญที่แสดงว่าดาวอังคารมีน้ำแข็งอยู่ โดยน้ำแข็งอาจจะขังอยู่ในชั้นหิน หรือซอกดิน และสันนิษฐานว่า หากน้ำแข็งละลายอาจมีปริมาณน้ำมากกว่าในทะเลสาบมิชิแกนถึงสองเท่า อย่างไรก็ดี ข้อมูลที่ค้นพบเพิ่มเติมจากยานสำรวจลำอื่นก็คือ ก้อนหินหลายก้อนมีรูปทรงที่เกิดจากการกัดเซาะของน้ำ นั่นทำให้สมมุติฐานของนักวิทยาศาสตร์ที่ว่า ดาวอังคารมีน้ำหรือเคยมีน้ำนั้นชัดเจนมากขึ้น
จากข้อมูลที่มีอยู่ในปัจจุบัน การพบหลักฐานว่ามีแหล่งน้ำ (ในรูปแบบต่างๆ)
บนดาวอังคารก็ดูเหมือนจะเพิ่มความน่าสนใจให้กับนักวิทยาศาสตร์ค้นหาเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคารเพิ่มมากขึ้น ในหนังเรื่องที่ผมกล่าวถึงข้างต้นนั้น มนุษย์พยายามจะสร้างสภาวะแวดล้อมที่เหมาะสม ให้สามารถดำรงชีวิตบนดาวอังคารได้ โดยการส่งยานอวกาศบรรทุกสาหร่ายขึ้นไปปลูกบนดาวอังคารเพื่อเพิ่มปริมาณก๊าซออกซิเจนในบรรยากาศ ซึ่งในความเป็นจริงก็น่าจะเป็นไปได้บ้างในบางส่วน เนื่องจาก บนดาวอังคารมีน้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญของพืช แต่ถ้าหากมองดูเรื่องอุณหภูมิที่แปรปรวนระหว่างวันบนดาวอังคารแล้วก็น่าเป็นห่วงว่าจะมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ได้หรือไม่ เนื่องจากเวลากลางวันบนดาวอังคารมีอุณหภูมิประมาณ 18 องศาเซลเซียส แต่ในเวลากลางคืนอุณหภูมิจะลดลงเหลือประมาณ -80 องศาเซลเซียส ซึ่งแม้จะเป็นสิ่งมีชีวิตจำพวก Archaebacteria ที่สามารถอยู่ได้ในที่ที่มีอุณหภูมิสูง หรือต่ำมากๆ ก็ตาม ก็ยังไม่แน่ว่าจะสามารถดำรงชีวิตอยู่ได้หรือไม่
ปัญหาในการปลูกพืชบนดาวอังคารอีกอย่างหนึ่ง คือ แร่ธาตุ ที่จำกัด จากข้อมูลการสำรวจองค์ประกอบของดินบนดาวอังคาร พบว่า ไม่มีไนโตรเจนและฟอสฟอรัสในดิน มีเพียงโปแทสเซียมอยู่นิดหน่อยเท่านั้น (ประมาณ 0.3%) ซึ่งแร่ธาตุทั้งสามชนิดเป็นแร่ธาตุ หรือสารอาหารพื้นฐานในการเจริญเติบโของพืช นอกจากนี้ยังอาจมีปัญหาเกี่ยวกับรังสีที่มาจากดวงอาทิตย์พ่วงมาด้วย เนื่องจากชั้นบรรยากาศบนดาวอังคารไม่หนาแน่นเช่นบนโลกจึงไม่สามารถป้องกันรังสีต่างๆ ที่จะทำอันตรายกับสิ่งมีชีวิตได้ แถมยังมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณที่สูงมาก ซึ่งจะส่งผลให้เกิดปรากฎการณ์ เรือนกระจก มีการสะสมรังสีและความร้อนเอาไว้ค่อนข้างสูง รังสีและคลื่นความร้อนไม่สามารถสะท้อนออกไปจากดาวอังคารได้ ซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ยังไม่พร้อมที่จะส่งมนุษย์ขึ้นไปสำรวจดาวอังคาร
ในหนังเรื่อง Red Planet พืช หรือ สาหร่ายดัดแปลงพันธุกรรม ที่ถูกส่งขึ้นไปปลูกบนดาว มีช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมในการดำรงชีพ (Optimum Temperature) และทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิระหว่างวันได้กว้างมาก ตลอดจนพืชเหล่านั้นอาจต้องใช้แร่ธาตุอื่นเป็นสารอาหารหลักในการเจริญเติบโต เช่น ซิลิกอนและคาร์บอน (แทนที่จะเป็น ไนโตรเจนและคาร์บอน เหมือนกับพืชบนโลก) ในตอนกลางเรื่อง ทีมสำรวจนำยานลงจอดแบบฉุกเฉินบนดาวอังคารและยานที่ลงจอดเสียหาย ทำให้ไม่มีอากาศสำรองเพียงพอจนเกือบต้องตายเพราะไม่มีอากาศหายใจ แต่แล้วทีมสำรวจก็ต้องประหลาดใจ เมื่อพวกเขาถอดหน้ากากออก แต่กลับไม่ตายและมีอากาศหายใจได้ แม้ว่าจะหายใจลำบากเหมือนอยู่ในที่สูงก็ตาม ทั้งนี้เพราะพืชที่เคยส่งมาปลูกได้สร้างออกซิเจนเอาไว้ และในตอนจบของหนัง ทีมสำรวจก็ต้องประหลาดใจ เมื่อพบว่าสาเหตุที่ทำให้พืชเริ่มหายไปเพราะมี ปรสิต เกิดขึ้น และอาศัยอยู่บนดาวอังคารโดยกินสาหร่ายที่มนุษย์ปลูกไว้เป็นอาหาร
ในหนังมีคำพูดอยู่คำหนึ่ง ผมคิดว่าเป็นประเด็นน่าสนใจ ตัวละครตัวหนึ่งบอกว่า ที่ไหนมีน้ำ และพืช ที่นั่นก็มีสิ่งมีชีวิต ผมเห็นด้วยกับคำพูดนี้ทุกประการ เนื่องจากน้ำเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต นักวิทยาศาสตร์หลายกลุ่มเชื่อว่าสิ่งมีชีวิตบนโลกทุกชนิดมีวิวัฒนาการมาจากมหาสมุทร หรือแม้แต่มนุษย์เองก็มีแหล่งกำเนิดจากน้ำ (คร่ำ) ในครรภ์มารดา น้ำจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งในการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ในส่วนของพืช ก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน เนื่องจากเป็นผู้ผลิตขั้นต้นภายในห่วงโซ่อาหารของระบบนิเวศ ที่หล่อเลี้ยงสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นๆ ให้ดำรงอยู่ได้ แต่การที่จะปลูกพืช เพื่อให้มีสิ่งมีชีวิตต่างๆ เกิดขึ้นบนดาวอังคาร ผมว่ายังห่างไกลกับความเป็นจริงอยู่มาก
ทางที่ดี ผมว่าเราควรหันมาช่วยกันรักษาสิ่งแวดล้อม (โดยเฉพาะน้ำ และพืชบนโลก) ให้ยังคงดีอยู่จนถึงรุ่นลูก รุ่นหลานน่าจะดีกว่าที่จะเผาผลาญโลกนี้อย่างสนุกสนาน แล้วค่อยให้ลูกหลานไปหาดาวดวงอื่นอยู่เอาเอง เพราะการรักษาน้ำและพืชบนโลก คงไม่ยากเท่ากับพยายามไปปลูกพืชบนดาวอังคารอย่างแน่นอน
--------------------------------------------------------------------------------------------
เอกสารนี้เผยแพร่ใน
- วารสาร @ll BIOTECH ปีที่ 1 ฉบับที่ 11 เดือนพฤศจิกายน 2546
-
http://www.biotec.or.th/biotechnology-th/newsdetail.asp?id=3322
*หมายเหตุ
งานเขียนชิ้นนี้ ได้รับการคุ้มครองสิทธิตามพระราชบัญญัติคุ้มครองสิทธิทางปัญญา โดยลิขสิทธิเป็นของผู้เขียน ที่ให้เกียรตินำเผยแพร่ผ่าน วิชาการ.คอม เรามีความยินดีและอนุญาตให้ทำซ้ำหรือเผยแพร่ต่อเพื่อประโยชน์ทางการศึกษาเท่านั้น กรุณาให้เกียรติผู้เขียน โดยอ้างชื่อผู้เขียนและ วิชาการ.คอม (www.vcharkarn.com) ทุกครั้งที่ทำการเผยแพร่ต่อ ห้ามนำส่วนหนึ่งส่วนใดไปเผยแพร่ต่อในสื่อที่เอื้อประโยชน์ทางธุรกิจก่อนได้รับอนุญาต ขอขอบคุณที่ร่วมกันช่วยสร้างให้สังคมไทยเป็นสังคมแห่งปัญญา
