ดวงดาวที่ไม่มีกลางวันกลางคืน อาจให้กำเนิด “เอเลียน” ที่มีวิวัฒนาการต่างจากมนุษย์

การที่โลกมีวงจรของช่วงเวลากลางวัน-กลางคืน ซึ่งหมุนเวียนเปลี่ยนไปอย่างเป็นประจำสม่ำเสมอ ถือว่าเป็นสิ่งคุ้นเคยที่เกื้อหนุนต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตทั้งหลาย แต่ดาวดวงอื่นในห้วงจักรวาลที่มีศักยภาพในการให้กำเนิดและหล่อเลี้ยงชีวิตเช่นกัน อาจไม่มีความแตกต่างระหว่างวันและคืนที่ชัดเจนเหมือนบนโลกของเราก็เป็นได้

หลายคนอาจเคยสงสัยว่า สิ่งมีชีวิตต่างดาวหรือที่นิยมเรียกขานกันว่า “เอเลียน” นั้น ต้องพักผ่อนนอนหลับเหมือนคนเราบ้างหรือไม่ เพราะแม้มนุษย์จะต้องนอนเพื่อพักผ่อนฟื้นฟูร่างกายในเวลากลางคืน แต่งานวิจัยทางชีวดาราศาสตร์หลายชิ้นกลับชี้ว่า ดาวเคราะห์หลายดวงที่สามารถจะให้กำเนิดสิ่งมีชีวิตนั้น ไม่มีวงจรของช่วงเวลากลางวัน-กลางคืน แบบโลกของเรา ซึ่งเป็นเรื่องที่ยากจะจินตนาการได้

อย่างไรก็ตาม บนโลกของเราเองก็มีสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในความมืดมิดไร้แสงสว่างตลอดเวลา เช่นสัตว์ที่อยู่ในถ้ำ ใต้ดิน หรือก้นทะเลลึก ซึ่งสัตว์เหล่านี้สามารถจะช่วยให้เราเข้าใจได้ว่า สิ่งมีชีวิตต่างดาวที่ปราศจากนาฬิกาชีวภาพ (circadian rhythm) นั้นเป็นอย่างไร

นักชีวดาราศาสตร์ประมาณการว่า มีดาวเคราะห์ที่สิ่งมีชีวิตอาจอาศัยอยู่ได้ถึงหลายพันล้านดวงในดาราจักรหรือกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา สาเหตุที่ตัวเลขคาดการณ์ดังกล่าวสูงถึงขนาดนี้ เป็นเพราะกาแล็กชีของเรามีดาวฤกษ์อยู่มากมายมหาศาลระหว่าง 100,000 ล้าน – 400,000 ล้านดวงเลยทีเดียว

ในบรรดาดาวฤกษ์เหล่านี้มีดาวแคระแดงที่มวลและอุณหภูมิต่ำกว่าดวงอาทิตย์อยู่ถึง 70% ซึ่งดาวฤกษ์ประเภทนี้รู้จักกันในชื่อว่า “ดาวแคระชนิดเอ็ม” (M-dwarf) ผลการสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่ตีพิมพ์ในปี 2013 ระบุว่า 41% ของดาวแคระชนิดเอ็มมีดาวเคราะห์บริวารโคจรอยู่ในเขตที่เอื้อต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต (Goldilocks zone) ซึ่งหมายความว่าดาวเคราะห์เหล่านี้มีอุณหภูมิในระดับที่เหมาะสม ซึ่งจะช่วยรักษาน้ำให้คงอยู่ในสถานะของเหลวบนพื้นผิวดาวได้

แต่นอกจากคุณสมบัติดังกล่าวแล้ว นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบอย่างแน่ชัดว่า ดาวเคราะห์เหล่านี้มีน้ำในสถานะของเหลวหรือสิ่งมีชีวิตในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งอยู่จริงหรือไม่ แต่ถึงกระนั้น ดาวเคราะห์ที่น่าสนใจศึกษาเพิ่มเติมเหล่านี้ก็มีอยู่มากมายถึง 28,700 ล้านดวงแล้ว โดยยังไม่ได้นับรวมดาวเคราะห์บริวารของดาวฤกษ์ประเภทอื่น อย่างเช่นดาวฤกษ์สีเหลืองที่เหมือนกับดวงอาทิตย์ของเรา

ดาวเคราะห์ที่เป็นหินแข็ง ซึ่งโคจรวนรอบดาวแคระชนิดเอ็มในเขตที่เอื้อต่อสิ่งมีชีวิตนั้น นักดาราศาสตร์เรียกกันว่า “ดาวโลกชนิดเอ็ม” (M-Earth) เนื่องจากมันคล้ายกับโลกของเราแต่ก็มีความแตกต่างในขั้นพื้นฐานอยู่ด้วยหลายประการ เช่นการที่ดาวแคระชนิดเอ็มนั้นเย็นกว่าดวงอาทิตย์ และวงโคจรของดาวโลกชนิดเอ็มที่เป็นบริวารนั้นอยู่ใกล้ชิดติดกับดาวฤกษ์ศูนย์กลางมาก ส่งผลให้แรงโน้มถ่วงจากดาวฤกษ์กระทำต่อดาวบริวารอย่างรุนแรงกว่า

แรงโน้มถ่วงนี้ฉุดรั้งพื้นที่ของดาวบริวารส่วนที่อยู่ใกล้กับดาวฤกษ์ มากกว่าพื้นที่ด้านตรงข้ามที่อยู่ห่างไกลออกไป ทำให้เกิดแรงเสียดทานที่ต้านการหมุนรอบตัวเองของดาวบริวารให้ช้าลง เมื่อเวลาผ่านไปหลายล้านปี คาบการหมุนรอบตัวเองและคาบการโคจรวนรอบดาวฤกษ์จะปรับเปลี่ยนจนสอดคล้องพอดีกัน ทำให้ดาวโลกชนิดเอ็มส่วนใหญ่อาจหันหน้าด้านเดียวเข้าหาดาวฤกษ์ของมันเสมอ (tidally locked) ทำให้ซีกหนึ่งของดาวมีแสงสว่างตลอดเวลา ในขณะที่อีกซีกหนึ่งกลับมืดมิดเหมือนกลางคืนโดยไม่เปลี่ยนแปลง

ระยะเวลา 1 ปี ของดาวเคราะห์ที่หันหน้าด้านเดียวเข้าหาดาวฤกษ์เสมอ จะเท่ากับระยะเวลา 1 วัน ที่มันใช้หมุนรอบตัวเองพอดี ดวงจันทร์ที่เป็นบริวารของโลกก็หันหน้าด้านเดียวเข้าหาเราตลอดเวลาเช่นกัน ทำให้เรามองเห็นเพียงซีกหนึ่งของดวงจันทร์ โดยไม่เคยมองเห็นด้านมืดหรือด้านไกลที่อยู่ตรงข้ามเลย

แม้ดาวเคราะห์ประเภทนี้อาจมีพฤติกรรมที่แปลกประหลาด แต่เชื่อหรือไม่ว่าดาวที่มีศักยภาพจะให้กำเนิดและหล่อเลี้ยงสิ่งมีชีวิตให้ดำรงอยู่ได้นั้น ส่วนใหญ่แล้วอาจเป็นดาวเคราะห์ที่ไม่มีวงจรของกลางวัน-กลางคืนเช่นนี้ ตัวอย่างเช่นพร็อกซิมา เซนทอรี บี (Proxima Centauri b) ดาวเคราะห์คล้ายโลกซึ่งเป็นเพื่อนบ้านที่อยู่ใกล้เรามากที่สุด โดยอยู่ห่างออกไป 4 ปีแสงในระบบของดาวฤกษ์อัลฟา เซนทอรี ก็อาจจะจัดได้ว่าเป็นดาวโลกชนิดเอ็มที่หันหน้าด้านเดียวเข้าหาดาวฤกษ์ด้วยเช่นกัน

ดาวโลกชนิดเอ็มต่างจากโลกของเรา ตรงที่ไม่มีกลางวันกลางคืนหรือฤดูกาลต่าง ๆ แต่โลกที่เราอาศัยอยู่นั้นเต็มไปด้วยสิ่งมีชีวิตที่พึ่งพานาฬิกาชีวภาพในร่างกาย ตั้งแต่เชื้อแบคทีเรียไปจนถึงคนเราก็ล้วนแต่ดำรงชีวิตโดยอิงอาศัยกับวงจรของวันและคืนทั้งสิ้น

ตัวอย่างหนึ่งที่เห็นได้ชัดก็คือการนอนหลับ การนอนในเวลาที่ควรนอนตามวงจรนาฬิกาชีวภาพ ส่งผลดีต่อสารชีวเคมีในร่างกาย, รวมถึงการควบคุมอุณหภูมิ, การฟื้นฟูและสร้างเซลล์ใหม่, และพฤติกรรมต่าง ๆ ของคนและสัตว์ ส่วนคนที่ได้รับวัคซีนในช่วงเช้าจะสร้างสารที่เป็นภูมิคุ้มกันหรือแอนติบอดีได้มากกว่า เมื่อเทียบกับคนที่รับวัคซีนในช่วงบ่ายหรือเย็น เนื่องจากระบบภูมิคุ้มกันของคนเราจะมีปฏิกิริยาตอบสนองที่แตกต่างกันไปในแต่ละช่วงเวลาของวัน

เรายังไม่ทราบอย่างแน่ชัดว่า ช่วงเวลาที่เราไม่ขยับเขยื้อนเพื่อพักผ่อนฟื้นฟูร่างกาย มีความสำคัญต่อการดำรงชีวิตในแง่ใดบ้าง ทว่าสิ่งมีชีวิตที่วิวัฒนาการมาโดยไม่ต้องมีการปรับตัวให้สอดคล้องกับวงจรของกลางวัน-กลางคืนนั้น บางทีการนอนหลับอาจจะไม่จำเป็นสำหรับพวกเขา เพราะสามารถจะเคลื่อนไหวทำกิจกรรมอย่างต่อเนื่องโดยไม่ต้องหยุดพักก็เป็นได้

เพื่อที่จะหาคำตอบในเรื่องนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงหันไปศึกษาสิ่งมีชีวิตบางชนิดบนโลกที่ดำรงชีวิตโดยปราศจากแสงสว่าง อย่างเช่นสัตว์เลื้อยคลานหรือปลาในถ้ำมืด, สัตว์ทะเลที่ก้นมหาสมุทรลึก, รวมทั้งจุลชีพใต้เปลือกโลกและในร่างกายของคนเราเอง

แม้จะไม่เคยได้เห็นหรือสัมผัสกับแสงสว่าง แต่สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ก็มีวงจรนาฬิกาชีวภาพเป็นของตัวเองด้วยเหมือนกัน โดยมีการปรับตัวตอบสนองต่อสิ่งกระตุ้นเร้าอื่น ๆ ที่ไม่ใช่แสงสว่าง เช่นตุ่นหนูไร้ขน (naked mole rat) ที่อาศัยอยู่ใต้ดินตลอดเวลา กลับมีนาฬิกาชีวภาพที่สอดคล้องกับความเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในแต่ละวัน และปริมาณน้ำฝนในแต่ละฤดูกาล ส่วนหอยจำพวกหอยแมลงภู่ที่อยู่ในทะเลลึกกับกุ้งที่อยู่ตรงปล่องน้ำร้อนก้นสมุทร ก็มีวงจรนาฬิกาชีวภาพที่สอดคล้องกับกระแสน้ำขึ้นน้ำลง

แบคทีเรียที่อยู่ในลำไส้ของมนุษย์ก็ไม่เคยได้สัมผัสกับแสงอาทิตย์เช่นกัน แต่พวกมันสามารถตอบสนองต่อความเปลี่ยนแปลงของปริมาณฮอร์โมนเมลาโทนินได้ ซึ่งร่างกายของเราจะหลั่งฮอร์โมนนี้ออกมา ในช่วงเวลาค่ำมืดหลังดวงอาทิตย์ตกดิน

ความผันผวนของอุณหภูมิบริเวณปล่องน้ำร้อนก้นสมุทร, ระดับความชื้นที่เปลี่ยนแปลงขึ้นลง, รวมทั้งความเปลี่ยนแปลงทางเคมีในสิ่งแวดล้อมหรือกระแสน้ำ สามารถกระตุ้นให้เกิดวงจรความผันแปรเป็นช่วง ๆ ในกระบวนการทางชีวภาพ (bio-oscillation) ในสิ่งมีชีวิตหลายชนิดได้ ซึ่งเป็นเครื่องพิสูจน์ว่านาฬิกาชีวภาพนั้นมีประโยชน์ในตัวของมันเอง ไม่ว่าสิ่งมีชีวิตชนิดนั้นจะสามารถรับรู้ถึงช่วงเวลากลางวัน-กลางคืน ได้หรือไม่ก็ตาม

งานวิจัยล่าสุดพบว่า ดาวโลกชนิดเอ็มอาจมีวงจรบางอย่างเป็นของตัวเอง แม้จะไม่มีกลางวัน-กลางคืน หรือฤดูกาลต่าง ๆ เลยก็ตาม โดยทีมผู้ทำการศึกษาวิจัยดังกล่าวได้ทดลองดัดแปลงแบบจำลองภูมิอากาศโลก เพื่อสำรวจในทางทฤษฎีดูว่าสภาพแวดล้อมบนดาวโลกชนิดเอ็มจะเป็นอย่างไร

แบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่สร้างขึ้นได้แสดงให้เห็นว่า ความแตกต่างของภูมิอากาศระหว่างด้านที่มีแสงสว่างกับด้านมืดของดาวประเภทนี้ จะทำให้เกิดกระแสลมที่พัดอย่างรุนแรงและคลื่นความปั่นป่วนในชั้นบรรยากาศ เหมือนกับสิ่งที่เกิดขึ้นบนโลกซึ่งทำให้กระแสลมกรดโค้งงอและเลี้ยวเบนได้ หากดาวเคราะห์ดวงนี้มีน้ำอยู่ เป็นไปได้ว่าจะเกิดกลุ่มเมฆหนาทึบที่เต็มไปด้วยสายฟ้าผ่าในด้านสว่างของดาว

ปฏิสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นระหว่างกระแสลม กลุ่มเมฆ และคลื่นในชั้นบรรยากาศ อาจทำให้เกิดสภาพภูมิอากาศหลากหลายแบบ ที่สามารถหมุนเวียนเปลี่ยนแปลงไปเป็นวงจรที่สม่ำเสมอได้ ไม่ว่าจะเป็นวงจรของอุณหภูมิ ความชื้น หรือปริมาณน้ำฝนก็ตาม

วงจรภูมิอากาศบนดาวโลกชนิดเอ็มแต่ละดวงอาจไม่เหมือนกัน ซึ่งผลการวิจัยชี้ว่า วงจรเหล่านี้อาจกินเวลาได้ตั้งแต่หลายสิบวัน ไปจนถึงหลายร้อยวันหากเทียบกับเวลาบนโลกของเรา โดยเป็นวงจรภูมิอากาศที่ไม่มีความเกี่ยวข้องกับคาบการหมุนหรือการโคจรของดาวเลย ตราบใดที่ดาวฤกษ์ศูนย์กลางยังคงอยู่ในตำแหน่งเดิมบนท้องฟ้า สภาพแวดล้อมของดาวโลกชนิดเอ็มจะถูกกำหนดด้วยวงจรภูมิอากาศนี้ตลอดไป

หากดาวเคราะห์ชนิดดังกล่าวมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ พวกมันอาจมีวิวัฒนาการโดยสร้างนาฬิกาชีวภาพขึ้นให้สอดคล้องกับวงจรภูมิอากาศของดาว ซึ่งจะนำไปสู่ความผันแปรขึ้นลงเป็นช่วง ๆ ของกระบวนการทางชีวเคมีในร่างกาย

อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันเรายังไม่อาจจะคาดการณ์ได้อย่างแม่นยำว่า การดำรงชีวิตของเอเลียนบนดวงดาวอันไกลโพ้นนั้นเป็นอย่างไรกันแน่ เพราะคำตอบในประเด็นนี้อาจสร้างความประหลาดใจให้กับมนุษย์ได้ตลอดเวลา

บางทีในห้วงจักรวาลอันกว้างใหญ่ไพศาล อาจมีสิ่งมีชีวิตต่างดาวที่อพยพโยกย้ายตัวเองไปมาระหว่างด้านสว่างกับด้านมืดของดาว เพื่อให้เกิดช่วงเวลากลางวัน-กลางคืน ที่เหมาะสมต่อการแบ่งแยกเวลาทำงานและช่วงพักผ่อนฟื้นฟูร่างกายออกจากกัน ซึ่งพฤติกรรมดังกล่าวอาจถือได้ว่าเป็นวงจรนาฬิกาชีวภาพประหลาด เพราะหมุนเวียนเปลี่ยนแปลงไปตามพื้นที่โดยไม่ขึ้นอยู่กับกาลเวลา