โลกเป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวในระบบสุริยะที่มีสิ่งมีชีวิต
เหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น? ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ยังไม่ค้นพบสิ่งมีชีวิตบนดาวดวงอื่น
แต่สันนิษฐานว่าดาวอังคารอาจเคยมีสิ่งมีชิวิตมาก่อน เพราะมีหลักฐานว่าเคยมีน้ำและออกซิเจน
และมีความเป็นไปได้ที่อาจมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่บนดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์ดวงอื่น
เช่น ดวงจันทร์ไททันของดาวเสาร์ มีบรรยากาศเป็นก๊าซมีเทน อาจมีสิ่งมีชีวิตคล้ายแบคทีเรียโบราณของโลก
ดวงจันทร์ยุโรปาของดาวพฤหัสบดี มีแผ่นน้ำแข็งห่อหุ้มพื้นผิวซึ่งเป็นมหาสมุทร
อาจมีสิ่งมีชีวิตคล้ายบริเวณขั้วโลก ทั้งนี้นักวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสันนิษฐาน
โดยใช้บรรทัดฐานของสิ่งมีชีวิตที่เรารู้จักกันบนโลก เช่น มีองค์ประกอบหลักเป็นคาร์บอน
และต้องการน้ำเพื่อดำรงชีวิต โดยการพิจารณาปัจจัยต่างๆ ที่เกื้อกูลต่อการดำรงชีวิต
ดังนี้
ภาพที่ 1 ภาพถ่ายดาวเทียมแสดงคลอโรฟิลล์ซึ่งปกคลุมโลก
สิ่งป้องกันภัยจากอวกาศ
อวกาศเป็นสภาพแวดล้อมที่อันตราย
ภัยธรรมชาติในอวกาศมี 3 ประเภทคือ
1.
ประจุไฟฟ้าจากดวงอาทิตย์หรือ ลมสุริยะ
2.
รังสีคลื่นสั้นจากดวงอาทิตย์ เช่น รังสีเอ็กซ์ รังสีอัลตราไวโอเล็ต
รวมถึง รังสีคอสมิก ซึ่งเป็นอนุภาคพลังงานสูงจากดาวระเบิด
3.
อุกกาบาต และฝุ่นละอองในอวกาศ ซึ่งโคจรอยู่ในระบบสุริยะ
ดวงอาทิตย์เปรียบเสมือนเตาปฏิกรณ์ปรมาณู
ซึ่งส่งประจุอนุภาคพลังงานสูง ซึ่งเราเรียก ลมสุริยะ ออกสู่อวกาศทุกทิศทุกทาง
อนุภาคเหล่านี้เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต มันเดินทางด้วยความเร็วสูงและปะทะทุกอย่างที่ขวางหน้า
ทว่าแก่นชั้นนอกของโลก (Outer core) เป็นชั้นของเหล็กหลอมละลาย
ซึ่งหมุนวนด้วยการพาความร้อน (Convection) ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กห่อหุ้มโลกไว้
ป้องกันมิให้อนุภาคลมสุริยะผ่านทะลุเข้ามา สิ่งมีชีวิตจึงดำรงอยู่บนพื้นผิวโลกได้
ดังที่แสดงในภาพที่ 2
ภาพที่ 2 สนามแม่เหล็กโลก
นอกจากลมสุริยะแล้ว
ดวงอาทิตย์ยังแผ่รังสี มีทั้งที่เป็นประโยชน์และอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต
คลื่นสั้นเช่น รังสีเอ็กซ์ และรังสีอัลตราไวโอเล็ต ทำลายเนื้อเยื่อของเซลล์
แต่รังสีคลื่นยาว เช่น รังสีอินฟราเรด ทำให้โลกมีความอบอุ่น โชคดีที่โลกมีบรรยากาศห่อหุ้มไว้
ก๊าซออกซิเจนและก๊าซไนโตรเจนในบรรยากาศชั้นบนสุด ดูดกลืนรังสีเอ็กซ์และรังสีคอสมิกจากอวกาศ
ก๊าซโอโซนในบรรยากาศชั้นสตาโตสเฟียส์ดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเล็ต
จะสังเกตได้ว่า ในขณะที่สิ่งมีชีวิตวิวัฒนาการตัวเอง ก็จะต้องวิวัฒนาการองค์ประกอบของบรรยากาศควบคู่ไปด้วย
(ภาพที่ 3)
ดาวเคราะห์ที่มีมวลสารมาก
จะมีแรงโน้มถ่วงมากทำให้บรรยากาศมีความหนาแน่น เมื่ออุกกาบาตขนาดเล็ก
หรือฝุ่นจากดาวหางตกลงมา มันจะเสียดสีกับบรรยากาศเกิดความร้อน
และถูกเผาไหม้หมดก่อนที่จะตกสู่พื้นโลก อย่างไรก็ตามสิ่งมีชีวิตเคยสูญสิ้นเผ่าพันธุ์
เพราะดาวหางหรือดาวเคราะห์น้อยตกพุ่งชนโลกหลายครั้งแล้ว นักวิทยาศาสตร์ส่วนมากเชื่อว่า
ครั้งล่าสุดคือเมี่อ 65 ล้านปีก่อน ซึ่งเป็นสาเหตุทำให้ไดโนเสาร์สูญพันธุ์
ภาพที่ 3 เกราะป้องกันรังสี
พลังงาน
สิ่งมีชีวิตต้องการพลังงานเพื่อใช้ในกระบวนการต่างๆ
ในการดำรงชีวิต แหล่งพลังงานที่สำคัญที่สุดคือ แสงอาทิตย์ พืชและแบคทีเรียบางชนิดใช้แสงอาทิตย์ช่วยในการสังเคราะห์อาหาร
ทว่าในบางบริเวณที่แสงอาทิตย์ส่องไปไม่ถึง ได้แก่ ใต้พื้นผิวหรือก้นมหาสมุทร
สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์พลังงานจากกระบวนการทางเคมี เช่น แบคทีเรียใต้มหาสมุทร
สังเคราะห์พลังงานจากการย่อยสลายโมเลกุลของกำมะถัน และเหล็ก ซึ่งผุดขึ้นมาจากน้ำพุร้อน
ในกรณีของดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกล
เช่น ดาวพฤหัสบดี หรือดาวเสาร์ ซึ่งแสงอาทิตย์มีพลังงานน้อยมาก
สิ่งมีชีวิตสามารถอาศัยแหล่งพลังงานภายในของดาวเคราะห์ เช่น ความร้อนจากแก่นของดาว
หรือเคมีจากภูเขาไฟ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า สิ่งมีชีวิตบนดวงจันทร์ของดาวเคราะห์ชั้นนอก
มีคุณสมบัติคล้ายสิ่งมีชีวิตในยุคเริ่มแรกของโลก
อุณหภูมิ
อุณหภูมิของพื้นผิวดาวเคราะห์ขึ้นอยู่กับระยะห่างจากดวงอาทิตย์
องค์ประกอบของก๊าซในบรรยากาศ และแหล่งพลังงานความร้อนที่อยู่ภายในดาวเคราะห์เอง
ดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ย่อมได้รับพลังงานมากกว่าดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกล
อุณหภูมิเป็นปัจจัยที่สำคัญยิ่งในการรักษาโครงสร้างของโมเลกุล
ถ้าหากอุณหภูมิต่ำเกินไป ปฏิกิริยาเคมีของสิ่งมีชีวิตจะเกิดขึ้นอย่างช้า
แต่ถ้าอุณหภูมิสูงเกินไปเซลล์จะถูกทำลาย โมเลกุลของโปรตีนและคาร์โบไฮเดรตรวมทั้งโครงสร้าง
DNA จะถูกทำลายที่อุณหภูมิ 125°C สิ่งมีชีวิตบนโลกจึงถูกจำกัดอุณหภูมิอยู่ที่
-15 °C ถึง 125 °C
บรรยากาศ
นอกจากบรรยากาศจะทำหน้าที่ป้องกันสิ่งมีชีวิตจากภัยอวกาศแล้ว
ยังให้ความอบอุ่น เป็นแหล่งพลังงานและธาตุอาหารสำหรับสิ่งมีชีวิตอีกด้วย
โลกอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 150 ล้านกิโลเมตร ทำให้ได้รับพลังงานแสงอาทิตย์
1,370 วัตต์/ตารางเมตร อย่างไรก็ตามด้วยพลังงานระดับนี้ ทำให้โลกมีอุณหภูมิสูงเพียง
-18°C ซึ่งหมายความว่า น้ำจะดำรงอยู่ในสถานะของแข็งเท่านั้น
ในความเป็นจริงโลกเป็นดาวเคราะห์เพียงดวงเดียวที่มีน้ำอยู่ครบทั้งสามสถานะ
(ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ) ทั้งนี้เนื่องจากบรรยากาศของโลกมีก๊าซเรือนกระจก
ได้แก่ ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน เป็นต้น ก๊าซเหล่านี้แม้มีปริมาณรวมกันไม่ถึง
1% ของปริมาณก๊าซทั้งหมด แต่มีคุณสมบัติในการดูดกลืนรังสีอินฟราเรด
ทำให้พื้นผิวโลกอบอุ่น อุณหภูมิเวลากลางวันและกลางคืนไม่แตกต่างกันมาก
ทำให้สิ่งมีชีวิตดำรงชีพอยู่ได้ ดังที่แสดงในภาพที่ 4
ภาพที่ 4 ภาวะเรือนกระจกช่วยให้โลกอบอุ่น
บรรยากาศมีความสำคัญทางชีวภาพเป็นอย่างยิ่ง
สิ่งมีชีวิตต้องปฏิสัมพันธ์กับบรรยากาศ พืชสร้างอาหารและโปรตีน
ด้วยการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์และไนโตรเจนในอากาศ เปลี่ยนเป็นอาหารโดยการสังเคราะห์ด้วยแสง
สัตว์หายใจนำออกซิเจนไปใช้ในการเผาผลาญอาหาร ดาวเคราะห์ที่มีสิ่งมีชีวิตจำเป็นต้องมีบรรยากาศ
ดาวเคราะห์ที่ไม่มีบรรยากาศ เช่น ดาวพุธ และดวงจันทร์ ไม่มีปัจจัยที่เกื้อกูลต่อการดำรงชีวิตได้เลย
น้ำ
โลกเป็นดาวเคราะห์เพียงดวงเดียวที่มีน้ำครบทั้ง
3 สถานะ และเป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวที่มีสิ่งมีชีวิต (อาจมีสิ่งมีชีวิตบนดาวดวงอื่น
แต่ยังไม่ถูกค้นพบ) น้ำเป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่ของสิ่งมีชีวิตบนโลก
เนื่องจากน้ำเป็นของเหลว และมีคุณสมบัติเฉพาะตัวที่ต่างจากสารประกอบชนิดอื่น
เช่น เป็นตัวทำละลายที่ดี มีความเป็นกรดเบสปานกลาง เซลล์จึงต้องการน้ำในระบบต่างๆ
ของร่างกาย ไม่ว่าจะเป็นหล่อเลี้ยงเนื้อเยื่อ นำพาความร้อน ถ่ายเทของเสีย
หรือเป็นถิ่นที่อยู่อาศัย
แม้ว่าไม่มีการค้นพบน้ำในสถานะของเหลวบนดาวเคราะห์ดวงอื่น
อย่างไรก็ตามใต้พื้นผิวของดาวอังคารลึกลงไป ที่ซึ่งมีความกดดันมากก็อาจจะมีน้ำใต้ดิน
และภายในของดวงจันทร์ยูโรปาของดาวพฤหัสบดี ก็อาจจะแหล่งกำเนิดความร้อน
ซึ่งทำให้เกิดน้ำในมหาสมุทร ภายใต้แผ่นน้ำแข็งหนาที่ปกคลุมพื้นผิวอยู่
นอกจากนั้นยังเป็นไปได้ที่มีสิ่งมีชีวิตอาจใช้ของเหลวชนิดอื่นในการดำรงชีวิต
เช่น ดวงจันทร์ไททันของดาวเสาร์ มีมีเทนครบทั้งสามสถานะ ภูเขาน้ำแข็งมีเทน
มหาสมุทรมีเทน บรรยากาศมีเทน ถ้าเป็นเช่นนั้นจริงสิ่งมีชีวิตบนดาวดวงนี้
ย่อมมีบรรทัดฐานต่างไปจากสิ่งมีชีวิตบนโลกของเรา
ธาตุอาหาร
สิ่งมีชีวิตต้องการธาตุอาหาร ซึ่งจำเป็นต่อการสร้างพลังงานและพัฒนาโครงสร้างร่างกาย
วัตถุดิบที่ใช้มีทั้งที่เป็นสถานะของแข็ง ของเหลว และก๊าซ ดังนั้นดาวเคราะห์ที่เอื้อต่อการสร้างธาตุอาหาร
ไม่ควรจะเป็นดาวเคราะห์ที่สงบนิ่งดังเช่น ดาวพุธและดวงจันทร์ แต่ควรจะเป็นดาวเคราะห์ที่มีกิจกรรมการเปลี่ยนแปลงทางเคมีตลอดเวลา
เช่น พื้นผิวโลกมีกิจกรรมธรณีแปรสันฐาน (เพลตเทคโทนิก) ก่อให้เกิดการเคลื่อนที่ของเปลือกโลก
วัฏจักรหิน และวัฏจักรน้ำ ซึ่งทำให้เกิดการเตรียมวัตถุดิบสำหรับการสร้างธาตุอาหารตลอดเวลา
เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ กำมะถัน ไนเตรท ฟอสเฟท เป็นต้น
