อังกฤษเตรียมวิเคราะห์น้ำแข็งเก่าแก่ 1.5 ล้านปี ไขปริศนาภูมิอากาศยุคบรรพกาล

แก่นน้ำแข็งที่มีลักษณะเป็นแท่งยาว ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ขุดเจาะขึ้นมาจากแผ่นน้ำแข็งส่วนลึกของทวีปแอนตาร์กติกา ถูกส่งมาทางเรือจนถึงสหราชอาณาจักรแล้ว เพื่อให้ผู้เชี่ยวชาญชาวอังกฤษวิเคราะห์องค์ประกอบของน้ำแข็งโบราณ ที่มีอายุเก่าแก่ถึงกว่า 1.5 ล้านปี ซึ่งจะช่วยไขปริศนาเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศโลกได้

แก่นน้ำแข็งที่ดูเหมือนแท่งแก้วใสดังกล่าว คือน้ำแข็งที่มีอายุเก่าแก่ที่สุดในโลก ซึ่งภายในนั้นเก็บซ่อนข้อมูลสำคัญที่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่เคยทราบมาก่อน เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศ ตลอดช่วงหลายพันปีในยุคบรรพกาล ซึ่งความรู้เรื่องนี้จะปฏิวัติวงการวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมได้เลยทีเดียว

ทีมข่าวบีบีซีมีโอกาสได้ไปเยือนห้องเย็นขององค์การสำรวจแอนตาร์กติกแห่งอังกฤษ (BAS) ที่เมืองเคมบริดจ์ ซึ่งเป็นสถานที่เก็บรักษาแก่นน้ำแข็งโบราณไว้ที่ระดับอุณหภูมิ -23 องซาเซลเซียส "นี่คือช่วงเวลาหนึ่งของประวัติศาสตร์โลก ที่เราไม่รู้อะไรเกี่ยวกับมันเลย" ดร.ลิซ โทมัส หัวหน้าหน่วยวิจัยแก่นน้ำแข็งขององค์การ BAS กล่าว

เหนือประตูทางเข้าห้องเย็นมีสัญญาณไฟสีแดง เพื่อเตือนให้ผู้ที่จะเข้าไปข้างในระมัดระวังตัว นอกจากนี้ในห้องเย็นยังมีทางออกฉุกเฉิน ซึ่งเชื่อมต่อไปยังอุโมงค์หลบภัย เพื่อให้คนในห้องเย็นสามารถหลบหนีได้ หากมีเหตุไม่คาดฝันเกิดขึ้น

กฎของห้องเย็นกำหนดว่า ผู้มาเยือนสามารถจะเข้าไปข้างในได้เพียงคราวละ 15 นาที โดยต้องสวมชุดกันหนาวที่หนามากแบบคลุมทั้งตัว รวมทั้งต้องใส่รองเท้าบู๊ต, หมวก, และถุงมือด้วย

แต่ในทันทีที่ย่างกรายเข้าไป ชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ในกล้องถ่ายภาพของทีมข่าวบีบีซี ก็เกิดแข็งตัวจนปิดแน่นใช้การไม่ได้ ผมและขนตามตัวของสมาชิกทีมข่าวยังแตกเปรี๊ยะ เนื่องจากได้กลายเป็นน้ำแข็งไปเสียแล้ว

ดร.โทมัสชี้ให้เราดูแก่นน้ำแข็งที่เก่าแก่ที่สุด ซึ่งอาจมีอายุได้ถึงกว่า 1.5 ล้านปี มันถูกวางอยู่ตรงบริเวณพื้นที่ปฏิบัติการ ใกล้กับกล่องบรรจุแก่นน้ำแข็งจำนวนมากที่วางซ้อนกันอยู่ แก่นน้ำแข็งนี้ส่องประกายวาววับและโปร่งใสมาก จนผู้สื่อข่าวสามารถมองทะลุไปเห็นมือของตนเองที่อีกด้านหนึ่งได้

ทีมนักวิทยาศาสตร์ผู้ทำการวิเคราะห์ จะปล่อยให้แก่นน้ำแข็งโบราณที่ได้มาอย่างยากลำบากนี้ ค่อย ๆ ละลายตัวเองช้า ๆ ตลอดระยะเวลาราว 7 สัปดาห์ การละลายนี้จะปลดปล่อยเศษฝุ่นผง, เถ้าถ่านภูเขาไฟ, หรือซากจุลชีพอย่างสาหร่ายทะเลเซลล์เดียวขนาดจิ๋วที่เรียกว่า "ไดอะตอม" (diatom) ซึ่งมีอยู่ในยุคบรรพกาลออกมา โดยสิ่งปนเปื้อนเหล่านี้ได้เข้าไปติดอยู่ในชั้นน้ำแข็งของทวีปแอนตาร์กติกา ในตอนที่น้ำเปลี่ยนสถานะกลายเป็นน้ำแข็ง

วัสดุชนิดต่าง ๆ ข้างต้น จะช่วยบอกให้นักวิทยาศาสตร์ทราบได้ว่า ในอดีตเมื่อกว่าล้านปีที่แล้ว โลกของเรามีแบบแผนการพัดของกระแสลม, ระดับอุณหภูมิ, และระดับน้ำทะเลเป็นอย่างไร

มีการติดตั้งท่อส่งของเหลวจากกล่องบรรจุน้ำแข็งที่ละลายแล้ว ไปยังอุปกรณ์วิเคราะห์สารที่ห้องปฏิบัติการซึ่งอยู่ติดกัน โดยห้องปฏิบัติการนี้เป็นเพียงไม่กี่แห่งในโลก ที่สามารถตรวจวิเคราะห์แก่นน้ำแข็งจากยุคโบราณได้

โครงการขุดเจาะแก่นน้ำแข็งอายุเก่าแก่จากทวีปแอนตาร์กติกา ถือเป็นความร่วมมือระหว่างประเทศโครงการใหญ่ ซึ่งใช้เงินทุนสนับสนุนการวิจัยมูลค่ามหาศาลนับหลายล้านปอนด์ เมื่อแก่นน้ำแข็งยาวถูกขุดเจาะขึ้นมาแล้ว มันจะถูกตัดแบ่งเป็นท่อนสั้น ๆ ขนาด 1 เมตร เพื่อขนส่งทางเรือและรถตู้ห้องเย็น จนมาถึงเมืองเคมบริดจ์ในที่สุด

เจมส์ วีล วิศวกรผู้ขุดเจาะแก่นน้ำแข็งโบราณขึ้นมากับมือ โดยได้จากจุดที่ใกล้กับสถานีวิจัยคอนคอร์เดีย (Concordia station) ในทางตะวันออกของทวีปแอนตาร์กติกา บอกว่า "การที่ได้ถือมันไว้ในมือ ขณะที่สวมถุงมือป้องกันไว้อย่างแน่นหนา ทั้งยังต้องระวังไม่ทำมันหล่นแตก ช่างเป็นความรู้สึกที่แสนวิเศษจริง ๆ"

นอกจากองค์การ BAS ในสหราชอาณาจักรแล้ว ยังมีสถาบันวิจัยอีกสองแห่งในเยอรมนีและสวิตเซอร์แลนด์ ที่ได้รับส่วนแบ่งแก่นน้ำแข็งเพื่อนำไปศึกษาวิเคราะห์ด้วย โดยพวกเขาจะได้รับน้ำแข็งท่อนสั้น ซึ่งตัดมาจากตำแหน่งต่าง ๆ ตลอดช่วงความยาวของแก่นน้ำแข็งทั้งหมด 2.8 กิโลเมตร

การวิเคราะห์แก่นน้ำแข็งที่มีอายุกว่าล้านปีนี้ อาจนำไปสู่การค้นพบหลักฐานและข้อมูลความรู้ใหม่ เกี่ยวกับสภาพภูมิอากาศโลกในอดีต โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ในยุคที่เก่าแก่เกินกว่า 800,000 ปี ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ในปัจจุบัน ยังไม่สามารถวิเคราะห์ย้อนรอยกลับไปได้ไกลเกินกว่านี้

ดร.โทมัสบอกว่า โลกในยุคดึกดำบรรพ์เมื่อกว่าล้านปีก่อน อาจมีระดับความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สูงอยู่แล้วตามธรรมชาติ หรืออาจจะสูงกว่าระดับที่เป็นอยู่ในปัจจุบันก็ได้ ซึ่งข้อมูลใหม่ตรงนี้จะช่วยให้เราสามารถทำนายได้ว่า จะเกิดอะไรขึ้นในอนาคต หากภาวะโลกร้อนทำให้ก๊าซเรือนกระจกยังคงสะสมตัวเพิ่มขึ้นในชั้นบรรยากาศต่อไป

"ระบบภูมิอากาศของโลกเรา ได้ผ่านความผันผวนเปลี่ยนแปลงมาแล้วหลายต่อหลายครั้ง ดังนั้นจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่ง ที่เราจะต้องย้อนกลับไปในอดีต เพื่อทำความเข้าใจกระบวนการต่าง ๆ เหล่านี้ รวมทั้งจุดเปลี่ยนของภูมิอากาศในแต่ละครั้ง" ดร.โทมัสกล่าว

อย่างไรก็ตาม ผลการศึกษาวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่ผ่านมาชี้ว่า ปรากฏการณ์ที่ก๊าซเรือนกระจกเพิ่มขึ้นในระดับสูงนั้น มีความแตกต่างระหว่างยุคโบราณเมื่อหลายแสนปีก่อนกับยุคปัจจุบัน เนื่องจากในช่วง 150 ปีที่ผ่านมา มนุษย์ได้ทำให้ความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ พุ่งสูงขึ้นอย่างรวดเร็วในอัตราที่ไม่เคยเป็นมาก่อน ซึ่งทำให้นักวิทยาศาสตร์ไม่อาจคาดการณ์ได้ว่า สภาพภูมิอากาศจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรอีก ในภาวะที่โลกร้อนอย่างสุดขั้ว

แต่ถึงกระนั้น ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติที่ศึกษาวิเคราะห์แก่นน้ำแข็งจากทวีปแอนตาร์กติกา หวังว่าพวกเขาจะสามารถค้นพบร่องรอยหลักฐาน อันเป็นบันทึกประวัติศาสตร์ของสิ่งแวดล้อมโลกยุคบรรพกาล ที่อาจจะถูกเก็บรักษาไว้ตามธรรมชาติในเนื้อน้ำแข็งดังกล่าว ซึ่งจะช่วยชี้แนะแนวทางในการรับมือกับภาวะโลกร้อนในอนาคตได้

ทีมวิจัยขององค์การ BAS จะวิเคราะห์และระบุชนิดไอโซโทปของแร่ธาตุ ซึ่งเจือปนอยู่ในน้ำที่ละลายจากแก่นน้ำแข็ง ข้อมูลนี้จะบอกเราได้ว่า ในช่วง 800,000 – 1,500,000 ปีก่อน โลกมีแบบแผนของกระแสลม, อุณหภูมิ, ปริมาณน้ำฝน, และปัจจัยทางภูมิอากาศอื่น ๆ เป็นอย่างไร

การตรวจวิเคราะห์ดังกล่าวจะใช้เครื่องมือที่เรียกว่า ICPMS หรืออุปกรณ์วิเคราะห์ธาตุด้วยพลาสมาคู่ควบแบบเหนี่ยวนำ เพื่อตรวจหาแร่ธาตุกว่า 20 ชนิด รวมทั้งโลหะที่เจือปนอยู่แม้ในปริมาณเพียงเล็กน้อย ซึ่งในจำนวนนี้รวมถึงแร่หายาก (rare earth elements) เกลือทะเล แร่ธาตุที่อยู่ในน้ำทะเล และสารที่เป็นตัวบ่งชี้ถึงการระเบิดของภูเขาไฟในอดีต

การตรวจวิเคราะห์ครั้งนี้จะช่วยไขปริศนาที่มีมานาน เรื่องการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศในช่วงกลางยุคไพลสโตซีน (Pleistocene) ระหว่าง 800,000 – 1,200,000 ปีที่แล้ว ซึ่งเป็นยุคที่วงจรธารน้ำแข็งของโลกเกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน โดยมีการเปลี่ยนผ่านจากสภาพอากาศอบอุ่น ไปสู่ความหนาวเหน็บเย็นยะเยือก จนแผ่นน้ำแข็งขยายตัวปกคลุมพื้นโลกและมหาสมุทรมากขึ้น

ตามปกติแล้ววงจรธารน้ำแข็งนี้ จะทำให้อากาศที่หนาวเย็นและอบอุ่น เกิดขึ้นแบบวนเวียนสลับกันไปในทุก 41,000 ปี แต่ในช่วงกลางยุคไพลสโตซีน จู่ ๆ รอบของวงจรดังกล่าวก็ยาวนานขึ้น จนกลายเป็นการเปลี่ยนแปลงในทุก 100,000 ปี "สาเหตุของเรื่องนี้ ถือเป็นหนึ่งในปริศนาที่น่าตื่นเต้นของวงการวิทยาศาสตร์ด้านภูมิอากาศ ซึ่งยังไม่ได้รับการไขให้กระจ่าง" ดร.โทมัสกล่าว

แก่นน้ำแข็งโบราณจากทวีปแอนตาร์กติกา อาจมีร่องรอยหลักฐานของช่วงเวลาที่ระดับน้ำทะเลสูงกว่าในปัจจุบันมาก รวมทั้งอาจมีหลักฐานของยุคที่แผ่นน้ำแข็งอันกว้างใหญ่ในมหาสมุทรแอนตาร์กติก ยังคงมีขนาดเล็กกว่าในทุกวันนี้

ส่วนฝุ่นละอองที่ตกค้างอยู่ในแกนน้ำแข็ง ก็จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทราบได้ว่า แผ่นน้ำแข็งยุคบรรพกาลหดเล็กลงจนระดับน้ำทะเลสูงขึ้นได้อย่างไร ซึ่งเรื่องนี้ถือเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมสำคัญและน่าห่วงกังวลอันดับต้น ๆ ของโลก ที่มีแววว่าจะเกิดขึ้นในเร็ววันนี้