ดาวเคราะห์ที่มีชีวิต
สิ่งมีชีวิตบนโลกจะเกิดขึ้นไม่ได้เลยถ้าไม่มีสิ่งที่ถือกันว่าเป็นความบังเอิญที่ช่างดีเหลือเกินซึ่งเกิดต่อเนื่องกันเป็นชุด บางเรื่องไม่เป็นที่รู้จักหรือไม่เป็นที่เข้าใจมากนักจนกระทั่งศตวรรษที่ 20. สิ่งที่ถือกันว่าเป็นความบังเอิญเหล่านั้นรวมถึงเรื่องต่อไปนี้:
ตำแหน่งของโลกในกาแล็กซีทางช้างเผือกและในระบบสุริยะ รวมทั้งวงโคจร, แกนเอียง, ความเร็วในการหมุนรอบตัวเองของโลก, และดวงจันทร์ที่ไม่ธรรมดา
สนามแม่เหล็กและชั้นบรรยากาศซึ่งทำหน้าที่เป็นเกราะสองชั้น
วัฏจักรต่าง ๆ ในธรรมชาติที่คอยทดแทนและทำความสะอาดแหล่งน้ำและอากาศของโลก
ขณะที่คุณพิจารณาเรื่องเหล่านี้แต่ละเรื่อง ขอให้ถามตัวเองว่า ‘ลักษณะที่โดดเด่นของโลกเป็นผลผลิตของความบังเอิญล้วน ๆ หรือเป็นผลงานที่เกิดจากการออกแบบอย่างมีจุดมุ่งหมาย?’
“ทำเล” ที่ยอดเยี่ยมของโลก
โลกจะอยู่ในตำแหน่งที่ดีกว่านี้ได้ไหมเพื่อสิ่งมีชีวิตจะอาศัยอยู่ได้?
เมื่อเขียนที่อยู่ของคุณเอง คุณเขียนอะไรบ้าง? คุณคงต้องใส่ชื่อประเทศ, ชื่อเมือง, และชื่อถนน. โดยอาศัยการเปรียบเทียบเช่นนี้ ให้เราเรียกกาแล็กซีทางช้างเผือกเป็น “ประเทศ” ของโลก, ระบบสุริยะ ซึ่งได้แก่ดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์ต่าง ๆ เป็น “เมือง,” และวงโคจรของโลกในระบบสุริยะเป็น “ถนน.” เนื่องจากความก้าวหน้าด้านดาราศาสตร์และฟิสิกส์ นักวิทยาศาสตร์จึงมีความเข้าใจลึกซึ้งเรื่องข้อดีต่าง ๆ เกี่ยวกับตำแหน่งของโลกที่พิเศษสุดในเอกภพ.
โดยเริ่มกับ “เมือง” หรือระบบสุริยะของเรา ซึ่งตั้งอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมในกาแล็กซีทางช้างเผือก คือไม่ใกล้หรือไม่ไกลเกินไปจากใจกลางกาแล็กซี. บริเวณ “แนวเขตที่สิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ได้” ตามที่นักวิทยาศาสตร์เรียกกันนี้ มีธาตุทางเคมีที่จำเป็นต่อการค้ำจุนชีวิตอย่างพอเหมาะพอดี. ถ้าแนวเขตดังกล่าวอยู่ไกลจากใจกลางกาแล็กซีมากกว่านี้ ธาตุทางเคมีจะมีน้อยเกินไป แต่ถ้าอยู่ใกล้กว่านี้ก็จะเป็นอันตรายเช่นกัน เนื่องจากบริเวณดังกล่าวมีรังสีและปัจจัยอื่น ๆ ที่อาจเป็นอันตรายถึงชีวิต. วารสารไซเยนติฟิก อเมริกัน1 บอกว่า “เราอาศัยอยู่ในทำเลที่ยอดเยี่ยมจริง ๆ.”
“ถนน” ที่ดีเยี่ยม: “ถนน” หรือวงโคจรของโลกที่อยู่ใน “เมือง” หรือระบบสุริยะของเราก็อยู่ใน “ทำเลที่ยอดเยี่ยม” เช่นกัน. วงโคจรที่อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 150 ล้านกิโลเมตรนี้อยู่ในแนวเขตที่จำกัดซึ่งสิ่งมีชีวิตสามารถอยู่อาศัยได้ เพราะอุณหภูมิไม่เย็นจัดหรือร้อนจัดเกินไป. ยิ่งกว่านั้น เส้นทางโคจรของโลกที่เกือบจะเป็นวงกลม ยังทำให้ระยะห่างจากดวงอาทิตย์แทบจะเท่ากันตลอดปี.
ขณะเดียวกัน ดวงอาทิตย์ก็ยังเป็น “โรงไฟฟ้า” ที่สมบูรณ์แบบ. ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานที่ไว้ใจได้ ทั้งมีขนาดที่พอเหมาะพอดี และปล่อยพลังงานออกมาในปริมาณที่เหมาะสม. นับว่ามีเหตุผลดีที่ดวงอาทิตย์ได้ชื่อว่า “ดาวฤกษ์ที่พิเศษสุด.”2
“เพื่อนบ้าน” ที่ดีเยี่ยม: ถ้าคุณต้องเลือก “เพื่อนข้างบ้าน” ให้โลก ก็คงไม่มีอะไรจะดีไปกว่าดวงจันทร์. เส้นผ่าศูนย์กลางของดวงจันทร์ยาวกว่าหนึ่งในสี่ของเส้นผ่าศูนย์กลางของโลกเพียงเล็กน้อย. ดังนั้น เมื่อเทียบกับดาวบริวารของดาวเคราะห์อื่น ๆ ในระบบสุริยะ ดวงจันทร์ของเรามีขนาดใหญ่กว่าปกติเมื่อเทียบกับดาวเคราะห์ดวงแม่. นี่เป็นเพียงความบังเอิญไหม? ดูเหมือนจะไม่เป็นเช่นนั้น.
ประการหนึ่ง ดวงจันทร์เป็นสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดน้ำขึ้นน้ำลงในมหาสมุทร ซึ่งมีบทบาทสำคัญยิ่งต่อระบบนิเวศของโลก. นอกจากนี้ ดวงจันทร์ยังทำให้แกนหมุนของโลกเอียงทำมุมในองศาเดิมตลอด. ถ้าไม่มีดวงจันทร์ที่ได้รับการออกแบบขึ้นโดยเฉพาะ โลกของเราคงจะเหมือนกับลูกข่างที่เอียงไปเอียงมา บางทีอาจจะพลิกและหมุนตะแคงข้างก็ได้! ผลที่เกิดขึ้นจะเป็นความหายนะทีเดียว ไม่ว่าจะเป็นการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศ, กระแสน้ำขึ้นน้ำลง, และอื่น ๆ.
แกนเอียงและการหมุนที่สมบูรณ์แบบของโลก: แกนของโลกที่เอียงประมาณ 23.4 องศาทำให้มีวัฏจักรของฤดูกาลเกิดขึ้นทุกปี, มีอุณหภูมิที่ไม่หนาวหรือร้อนจัดจนเกินไป, และมีเขตภูมิอากาศที่หลากหลาย. หนังสือโลกที่หาได้ยาก—เหตุผลที่ชีวิตอันซับซ้อนไม่ได้มีอยู่ทั่วไปในเอกภพ3 (ภาษาอังกฤษ) กล่าวว่า “แกนของโลกดูเหมือนจะเอียงทำมุมได้อย่าง ‘เหมาะเจาะ.’”
นอกจากนั้น การหมุนรอบตัวเองของโลกยังทำให้เกิดช่วงกลางวันและกลางคืนที่มีความยาว “เหมาะเจาะ.” ถ้าโลกหมุนรอบตัวเองช้ากว่านี้มาก กลางวันจะยาวขึ้นและด้านที่หันเข้าหาดวงอาทิตย์จะไหม้เกรียม ขณะที่อีกด้านหนึ่งก็จะเย็นจัด. ในทางกลับกัน ถ้าโลกหมุนรอบตัวเองเร็วกว่านี้มาก กลางวันจะสั้นลง วันหนึ่งอาจมีเพียงไม่กี่ชั่วโมง และความเร็วในการหมุนรอบตัวเองของโลกก็อาจทำให้เกิดลมกระโชกแรงไม่หยุด รวมทั้งผลกระทบที่เป็นอันตรายอื่น ๆ.
เกราะป้องกันของโลก
อวกาศเป็นที่ที่อันตรายเพราะโดยปกติแล้วจะมีรังสีที่ทำให้ถึงตายได้ และสะเก็ดดาวก็ยังทำให้เกิดอันตรายได้ทุกเมื่อ. กระนั้น ดาวเคราะห์สีน้ำเงินของเราดูเหมือนจะรอดพ้นจากการกระหน่ำยิงของสะเก็ดดาวมาได้โดยแทบจะไม่ได้รับความเสียหายใด ๆ. เพราะเหตุใด? เพราะโลกมีเกราะป้องกันที่น่าทึ่ง ซึ่งได้แก่สนามแม่เหล็กที่ทรงพลังและชั้นบรรยากาศที่ได้รับการออกแบบไว้เฉพาะ.
สนามแม่เหล็กโลกที่มองไม่เห็น
สนามแม่เหล็กของโลก: ใจกลางโลกมีเหล็กหลอมเหลวที่หมุนเร็วมาก ซึ่งทำให้โลกของเรามีสนามแม่เหล็กขนาดใหญ่และทรงพลังมากทอดออกไปไกลในอวกาศ. สนามแม่เหล็กซึ่งเป็นเหมือนเกราะนี้ช่วยป้องกันเราจากรังสีอวกาศที่แรงมาก และจากพลังต่าง ๆ ที่อาจเป็นอันตรายถึงชีวิตซึ่งดวงอาทิตย์ปล่อยออกมา. พลังที่ว่านี้รวมถึงลมสุริยะซึ่งเป็นกระแสอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าพัดออกมาอย่างต่อเนื่อง, การลุกจ้าของดวงอาทิตย์ซึ่งภายในไม่กี่นาทีก็สามารถปล่อยพลังงานออกมามากพอ ๆ กับระเบิดไฮโดรเจนหลายพันล้านลูก, และการระเบิดที่เกิดขึ้นบริเวณชั้นนอกสุดของดวงอาทิตย์ หรือคอโรนา ซึ่งทำให้มีมวลสารหลายพันล้านตันกระจายอยู่ในอวกาศ. คุณสามารถเห็นหลักฐานเกี่ยวกับเกราะป้องกันที่ได้จากสนามแม่เหล็กโลกนี้. การลุกจ้าและการระเบิดในชั้นคอโรนาของดวงอาทิตย์ทำให้เกิดแสงเหนือแสงใต้อันเจิดจ้า แสงที่มีสีสันตระการตานี้สามารถเห็นได้ในบรรยากาศชั้นบนใกล้ ๆ บริเวณขั้วแม่เหล็กโลก.
แสงเหนือ
ชั้นบรรยากาศของโลก: ก๊าซต่าง ๆ ที่ทำหน้าที่เหมือนผ้าห่มนี้ไม่เพียงช่วยให้เรามีอากาศหายใจ แต่ยังให้การปกป้องด้วย. บรรยากาศชั้นนอกของโลกที่ชื่อสตราโตสเฟียร์ มีออกซิเจนในรูปที่เรียกว่าโอโซน ซึ่งดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลต (ยูวี) ที่แผ่เข้ามาได้ถึง 99 เปอร์เซ็นต์. ด้วยเหตุนี้ ชั้นโอโซนจึงช่วยปกป้องสิ่งมีชีวิตหลากหลายรูปแบบไว้ รวมทั้งมนุษย์และแพลงก์ตอนที่เราพึ่งพาเพื่อผลิตออกซิเจนจำนวนมาก ไม่ให้ได้รับอันตรายจากรังสีนั้น. ปริมาณของโอโซนในบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ไม่ได้มีเท่าเดิมตลอดเวลา แต่จะเปลี่ยนแปลงไป โดยเพิ่มขึ้นตามความแรงของรังสียูวีที่แผ่เข้ามา. ดังนั้น ชั้นโอโซนจึงเป็นเกราะที่ปรับเปลี่ยนได้และทรงประสิทธิภาพ.
ชั้นบรรยากาศปกป้องเราจากดาวตก
นอกจากนี้ ชั้นบรรยากาศยังช่วยป้องกันไม่ให้เศษวัตถุต่าง ๆ จากอวกาศนับล้าน ๆ ชิ้นกระหน่ำโจมตีเราทุกวัน ซึ่งมีตั้งแต่ขนาดเล็กจิ๋วไปจนถึงขนาดพอ ๆ กับหินก้อนใหญ่. น่ายินดีที่เศษวัตถุเหล่านี้ส่วนใหญ่ถูกเผาไหม้ไปในชั้นบรรยากาศกลายเป็นแสงวาบที่เรียกว่าดาวตก. อย่างไรก็ตาม เกราะป้องกันของโลกไม่ได้สกัดกั้นรังสีที่จำเป็นต่อชีวิต เช่น ความร้อนและแสงสว่าง. ชั้นบรรยากาศถึงกับช่วยกระจายความร้อนออกไปทั่วลูกโลก และในตอนกลางคืนชั้นบรรยากาศจะทำหน้าที่เหมือนผ้าห่มที่กันไม่ให้ความร้อนเล็ดลอดออกได้เร็วเกินไป.
ชั้นบรรยากาศและสนามแม่เหล็กของโลกเป็นผลงานการออกแบบที่มหัศจรรย์จริง ๆ ซึ่งยังไม่มีใครเข้าใจอย่างเต็มที่. อาจกล่าวได้ในทำนองเดียวกันกับวัฏจักรต่าง ๆ ที่ค้ำจุนชีวิตบนดาวเคราะห์ดวงนี้.
เพราะความบังเอิญเท่านั้นไหมที่ทำให้โลกของเรามีเกราะสองชั้นที่ปรับเปลี่ยนได้?
วัฏจักรต่าง ๆ ในธรรมชาติที่ค้ำจุนชีวิต
ถ้าเมืองหนึ่งไม่มีอากาศบริสุทธิ์และไม่มีน้ำสะอาดใช้ ท่อระบายสิ่งปฏิกูลก็อุดตัน โรคภัยไข้เจ็บและความตายย่อมจะตามมาในไม่ช้า. แต่ลองคิดดูสิ โลกของเราไม่เหมือนกับร้านอาหารที่มีอาหารใหม่ ๆ และสิ่งจำเป็นอื่น ๆ ส่งเข้ามา และนำขยะออกไปทิ้งข้างนอกได้. อากาศและน้ำสะอาดที่เราต้องใช้ไม่ได้ถูกนำเข้ามาจากอวกาศ และไม่มีการระบายของเสียออกไปนอกโลกด้วย! กระนั้น ทำไมสภาพแวดล้อมของโลกยังคงเอื้ออำนวยให้สิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ได้เป็นอย่างดี? คำตอบก็คือ เนื่องจากมีวัฏจักรต่าง ๆ ในธรรมชาติ เช่น วัฏจักรของน้ำ, คาร์บอน, ออกซิเจน, และไนโตรเจน ตามที่ได้อธิบายและแสดงภาพคร่าว ๆ ไว้ที่นี่.
วัฏจักรของน้ำ: น้ำสำคัญมากต่อชีวิต. หากขาดน้ำเพียงไม่กี่วัน เราคงไม่สามารถมีชีวิตอยู่ได้. วัฏจักรของน้ำทำให้มีน้ำจืดที่สะอาดอยู่ทั่วโลก. วัฏจักรนี้มี 3 ขั้นด้วยกัน. (1) พลังแสงอาทิตย์ทำให้น้ำระเหยเป็นไอสู่ชั้นบรรยากาศ. (2) การควบแน่นของน้ำที่บริสุทธิ์นี้ทำให้เมฆก่อตัวขึ้น. (3) ต่อมาเมฆก็กลายเป็นฝน, ลูกเห็บ, หรือหิมะที่ตกลงสู่พื้นดินและพร้อมที่จะระเหยอีกครั้ง ซึ่งทำให้วัฏจักรครบวงจร. มีน้ำมากเท่าไรที่ถูกนำกลับมาใช้อีกในแต่ละปี? ประมาณกันว่า มีน้ำมากพอที่จะครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมดของโลกได้ลึกเกือบหนึ่งเมตร.4
วัฏจักรของคาร์บอนกับออกซิเจน: ดังที่คุณทราบ เพื่อจะมีชีวิตอยู่ได้ คุณต้องหายใจเอาออกซิเจนเข้าไป และปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา. แต่มนุษย์และสัตว์จำนวนมากสุดคณานับนี้ล้วนต้องหายใจเหมือนกัน ทำไมออกซิเจนจึงไม่เคยหมดและมีแต่คาร์บอนไดออกไซด์เต็มไปหมดล่ะ? คำตอบก็อยู่ที่วัฏจักรของออกซิเจน. (1) ในกระบวนการอันน่าอัศจรรย์ที่เรียกว่าการสังเคราะห์แสง พืชจะนำคาร์บอนไดออกไซด์ที่เราหายใจออกมาไปใช้ และใช้พลังงานที่ได้จากแสงอาทิตย์เพื่อผลิตคาร์โบไฮเดรตและออกซิเจน. (2) เมื่อเราสูดออกซิเจนเข้าไป วัฏจักรนี้ก็ครบวงจร. กระบวนการผลิตพืชและอากาศที่ใช้หายใจนี้เกิดขึ้นอย่างเงียบ ๆ มีประสิทธิภาพ และสะอาด.
วัฏจักรไนโตรเจน: ชีวิตบนโลกยังขึ้นอยู่กับการผลิตโมเลกุลอินทรีย์ต่าง ๆ ด้วย อย่างเช่น โปรตีน. (ก) การผลิตโมเลกุลเหล่านี้ต้องใช้ไนโตรเจน. น่ายินดีที่บรรยากาศของเรามีก๊าซนี้อยู่ประมาณ 78 เปอร์เซ็นต์. ฟ้าแลบทำให้ไนโตรเจนเปลี่ยนเป็นสารประกอบซึ่งพืชสามารถดูดซับได้. (ข) จากนั้นพืชก็รวมสารประกอบเหล่านั้นเข้าด้วยกันเป็นโมเลกุลอินทรีย์. สัตว์ที่กินพืชเหล่านั้นจึงได้รับไนโตรเจนเข้าไปด้วย. (ค) ในที่สุด เมื่อพืชและสัตว์ตาย แบคทีเรียก็จะย่อยสลายสารประกอบไนโตรเจนที่อยู่ในซากพืชหรือซากสัตว์เหล่านั้น. กระบวนการย่อยสลายนี้ปล่อยไนโตรเจนกลับคืนสู่ดินและบรรยากาศ ทำให้วัฏจักรครบวงจร.
กระบวนการรีไซเคิลที่สมบูรณ์แบบ!
มนุษย์พร้อมทั้งเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าได้ทำให้เกิดของเสียที่เป็นพิษปริมาณมหาศาลในแต่ละปี ซึ่งไม่สามารถนำกลับมาใช้ได้อีก. กระนั้น โลกสามารถนำของเสียทุกอย่าง ของโลกกลับมาใช้ได้อย่างสมบูรณ์แบบ โดยใช้กระบวนการทางเคมีที่ยอดเยี่ยม
คุณคิดว่าระบบรีไซเคิลของโลกเกิดขึ้นได้อย่างไร? เอ็ม. เอ. โคเรย์5 นักเขียนเรื่องทางศาสนาและวิทยาศาสตร์กล่าวว่า “ถ้าระบบนิเวศของโลกเกิดขึ้นเพราะความบังเอิญเพียงอย่างเดียว ก็คงเป็นไปไม่ได้ที่จะทำให้เกิดความสอดคล้องลงรอยทางสิ่งแวดล้อมในระดับที่สมบูรณ์แบบเช่นนั้น.” คุณเห็นพ้องกับข้อสรุปของเขาไหม?