ในความว่างเปล่าของจักรวาล สสารได้กำเนิดขึ้นจากพลังงานตามสมการของไอสไตน์ E = mc2 (พลังงานเท่ากับมวลสารคูณด้วยความเร็วแสงยกกำลังสอง) ธาตุแรกที่กำเนิดขึ้นคือ ไฮโดรเจน (H) เนื่องจากไฮโดรเจนมีโครงสร้างอะตอมที่เป็นพื้นฐานที่สุดแล้วคือประกอบด้วยโปรตอนเป็นประจุบวกและอิเล็กตรอนเป็นประจุลบ ต่อจากนั้นปฏิกริยาฟิวชันภายในแก่นของดาวฤกษ์ได้หลอมรวมธาตุเบาให้เป็นธาตุที่หนักกว่า ได้แก่ ฮีเลียม คาร์บอน นีออน ออกซิเจน และเหล็ก ตามลำดับ และเมื่อดาวฤกษ์มวลมากจบสิ้นอายุขัยก็จะระเบิดเป็นซูเปอร์โนวามีความร้อนสูงจนสร้างธาตุที่หนักกว่าเหล็ก  ภาพที่ 1 กราฟแสดงปริมาณของธาตุที่มีอยู่ในดวงอาทิตย์ กราฟในภาพที่ 1 แสดงให้เห็นว่า ไฮโดรเจนมีอยู่เป็นจำนวนมากเนื่องจากเป็นธาตุพื้นฐานของจักรวาล ส่วนคาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน และเหล็ก เป็นธาตุที่เกิดขึ้นภายในดาวฤกษ์ และธาตุที่หนักกว่าเหล็กเช่น ทอง และยูเรเนียม มีอยู่เป็นจำนวนน้อยเนื่องจากต้องเกิดขึ้นจากการระเบิดของดาวมวลมาก ซึ่งเรียกว่า "ซูเปอร์โนวา" (Supernova) เท่านั้น  ภาพที่ 2 ตารางธาตุแสดงความสัมพันธ์กับสิ่งมีชีวิต ในจักรวาลมีธาตุที่เกิดขึ้นเองในธรรมชาติ 88 ธาตุ ในจำนวนนี้มีเพียง 11 ธาตุเท่านั้นที่เป็นองค์ประกอบของร่างกายมนุษย์ ได้แก่ ไฮโดรเจน คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน โซเดียม แมกนีเซียม ฟอสฟอรัส กำมะถัน คลอรีน โปแตสเซียม และแคลเซียม โดยมีสัดส่วนแสดงไว้ในตารางที่ 1 เราจะเห็นได้ว่า สสารที่ประกอบขึ้นเป็นตัวเรานั้น แท้จริงก็มาจากธุลีของดวงดาวนั่นเอง ตารางที่ 1 ธาตุในระบบชีวภาพ (หน่วยเป็นสัดส่วน จำนวน:100,000 อะตอม)
โลกของเรากำเนิดขึ้นเมื่อประมาณ 4,600 ล้านปีมาแล้ว ธาตุทั้งสิบเอ็ดในตารางที่ 1 ดำรงอยู่ในรูปของสารประกอบที่มีอยู่ทั่วไปในโลกยุคแรก ได้แก่ ไฮโดรเจน (H): แก๊สไฮโดรเจน (H2), ไอน้ำ (H2O), มีเทน (CH4), แอมโมเนีย (NH3)
สมมติฐานที่ 1 ชีวิตเกิดขึ้นเองภายในโลก โลกของเรามีน้ำเป็นสิ่งมหัศจรรย์ น้ำเป็นตัวทำละลายที่ดี ในบรรยากาศเมื่อไอน้ำควบแน่นกลายเป็นหยดน้ำและตกลงมาเป็นฝน น้ำฝนจะทำละลายคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของบรรยากาศโลกในยุคเริ่มแรก ดังนั้นน้ำฝนจึงมีฤทธิ์เป็นกรด เมื่อน้ำฝนตกลงสู่พื้นผิวโลกก็จะทำละลายกับแร่ธาตุทั้งหลาย เกิดประจุนานาชนิด เช่น ประจุคลอไรด์ ประจุซิลิเกต ประจุไนเตรท ประจุฟอสเฟต ฯลฯ แล้วไหลลงไปสะสมกันในมหาสมุทร โมเลกุลของสสารในมหาสมุทรจับตัวกันเป็นโครงสร้างขนาดใหญ่และมีความสลับซับซ้อน เช่น กรดอะมิโน (H2NCHRCOOH, R หมายถึงโมเลกุลอื่นที่จะเชื่อมต่อด้วย) ซึ่งถือว่าเป็นโมเลกุลพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต และเมื่อกรดอะมิโนได้รับการกระตุ้นจากปรากฏการณ์ธรรมชาติ เช่น ฟ้าแลบ ฟ้าผ่า ก็อุบัติขึ้นเป็นสิ่งมีชีวิต  ภาพที่ 3 โมเลกุลของกรดอะมิโน สมมติฐานที่ 2 ชีวิตกำเนิดจากนอกโลก เมื่อพิจารณาข้อมูลในตารางที่ 2 จะเห็นว่า สิ่งมีชีวิตบนโลกไม่ว่าจะเป็นแบคทีเรียหรือสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ต่างมีองค์ประกอบเหมือนกับดาวหางและฝุ่นอวกาศ ดาวหางมีองค์ประกอบหลักเป็นน้ำแข็งและมีสสารอื่นปนอยู่เล็กน้อย มีถิ่นกำเนิดอยู่ที่่ขอบของระบบสุริยะซึ่งเรียกว่า "เมฆออร์ต" (Oort Cloud) เมื่อมีแรงจากภายนอกมากระทำ เช่น ซูเปอร์โนวา (ดาวระเบิด) ดาวหางจะหลุดออกจากตำแหน่งที่เคยอยู่ และถูกแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ดึงดูดเข้ามาเป็นบริวาร ดาวหางมีวงโคจรเป็นวงรีที่แคบและยาวมาก เมื่อดาวหางโคจรเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ ความร้อนจากดวงอาทิตย์จะทำให้น้ำแข็งระเหยและปล่อยอนุภาคที่อยู่ภายในนิวเคลียสออกมาเป็นทางยาวหลายล้านกิโลเมตร เมื่อโลกโคจรผ่านเข้าไปในวงโคจรของดาวหางก็จะดึงดูดให้อนุภาคเหล่านี้ตกลงสู่พื้นผิวของโลก ดาวหางจึงเปรียบเสมือนนกทะเลที่คาบเมล็ดพืชไปแพร่พันธุ์บนเกาะภูเขาไฟที่เพิ่งเกิดขึ้นใหม่ในมหาสมุทร ถ้าสภาพแวดล้อมเอื้ออำนวย เมล็ดพันธุ์แห่งชีวิตก็จะสามารถเจริญโตเติบโตต่อไปได้ ตารางที่ 2 ธาตุองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิต (หน่วยเป็นเปอร์เซนต์)
|
วิทยาศาสตร์โลก > ชีวภาค (Biosphere) >