พบ ‘น้ำจืด’ ใต้ทะเล เค็มน้อยเท่าน้ำดื่ม หาทางใช้แก้ปัญหาขาดแคลนน้ำ

คณะทีมวิจัยนานาชาติ Expedition 501 ทำการขุดเจาะนอกชายฝั่งเคปคอด จนค้นพบชั้นหินอุ้มน้ำขนาดใหญ่ที่ซ่อนตัวอยู่ โดยได้ตรวจสอบตัวอย่างนับพัน พบว่าเป็นน้ำจืดที่มีคุณภาพใกล้เคียงกับคุณภาพน้ำดื่ม นักวิจัยจึงทำการศึกษาจะติดตามวัฏจักรไนโตรเจนและวัดอายุของแหล่งกักเก็บใต้ท้องทะเลแห่งนี้

นี่เป็นเพียงหนึ่งในแหล่งเก็บ “น้ำจืดลับ” จำนวนมากที่ทราบกันว่ามีอยู่ในน้ำเค็มตื้นทั่วโลก ซึ่งอาจถูกนำมาใช้ เพื่อแก้ปัญหาการขาดแคลนน้ำจืดที่กำลังรุนแรงในขณะนี้ 

“เราจำเป็นต้องค้นหาทุกความเป็นไปได้ที่เรามี เพื่อค้นหาน้ำเพิ่มเติมให้คนในโลก แม้แต่ในสถานที่ที่ไม่คิดว่าจะมีน้ำจืดอยู่” แบรนดอน ดูแกน นักธรณีฟิสิกส์และนักอุทกวิทยาจากวิทยาลัยเหมืองแร่โคโลราโด และ หัวหน้านักวิทยาศาสตร์ร่วมของคณะสำรวจกล่าวกับนักข่าวเอพี 

สหประชาชาติคาดการณ์ว่า ในอีก 5 ปี ความต้องการน้ำจืดทั่วโลกจะเกินปริมาณน้ำสำรองถึง 40% ส่วนหนึ่งมาจากศูนย์ข้อมูลที่ใช้น้ำเพิ่มมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง เพื่อขับเคลื่อนเอไอและคลาวด์คอมพิวติ้งให้มีประสิทธิภาพ ขณะเดียวกัน ระดับน้ำทะเลสูงขึ้นจากปัญหาสภาพภูมิอากาศที่รุนแรง กำลังทำให้แหล่งน้ำจืดชายฝั่งมีสภาพทรุดโทรม 

ในรัฐเวอร์จิเนียเพียงรัฐเดียว พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้ทั้งหมดหนึ่งในสี่ของรัฐถูกนำไปใช้ที่ศูนย์ข้อมูล ซึ่งคาดว่าสัดส่วนจะเพิ่มขึ้นเกือบสองเท่าในห้าปี จากการประมาณการบางส่วน ศูนย์ข้อมูลขนาดกลางแต่ละแห่งใช้น้ำมากถึง 1,000 ครัวเรือน รัฐต่าง ๆ ในเขตเกรตเลกส์ต่างประสบปัญหาการขาดแคลนน้ำบาดาล

เมืองเคปทาวน์ ประเทศแอฟริกาใต้ เกือบจะขาดแคลนน้ำจืดในปี 2018 ระหว่างภัยแล้งครั้งใหญ่ที่กินเวลานานถึง 3 ปี แม้จะเชื่อว่าแอฟริกาใต้มีแหล่งน้ำจืดซ่อนตัวอยู่ใต้ทะเล เช่นเดียวกับในเกาะปรินซ์เอ็ดเวิร์ดของแคนาดา ฮาวาย และจาการ์ตา ประเทศอินโดนีเซีย แต่ก็ยังพิสูจน์ไม่ได้ 

เจซ เอเวอเรสต์ ผู้จัดการโครงการ Expedition 501 นักวิทยาศาสตร์จากสำนักงานสำรวจธรณีวิทยาแห่งสหราชอาณาจักรในเอดินบะระ สกอตแลนด์ กล่าวถึงน้ำใต้ทะเลว่า “เป็นที่ทราบกันดีว่าปรากฏการณ์นี้มีอยู่ทั้งที่นี่และที่อื่น ๆ ทั่วโลก แต่ยังไม่เคยมีการศึกษามาก่อน จนกระทั่งโครงการนี้” 

ในปี 2015 มีการสำรวจชั้นหินอุ้มน้ำจากระยะไกล โดยใช้เทคโนโลยีแม่เหล็กไฟฟ้า และประเมินค่าความเค็มของน้ำเบื้องล่างอย่างคร่าว ๆ

โครงการ Expedition 501 เป็นโครงการความร่วมมือทางวิทยาศาสตร์มูลค่า 25 ล้านดอลลาร์จากกว่าสิบประเทศ ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติของรัฐบาลสหรัฐ และ European Consortium for Ocean Research Drilling (โครงการนี้ได้รับเงินทุนจากสหรัฐก่อนที่รัฐบาลทรัมป์จะขอตัดงบประมาณ)

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าชั้นน้ำใต้ดินที่พวกเขาเก็บตัวอย่างอาจเพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการน้ำของมหานครนิวยอร์กเป็นเวลา 800 ปี พวกเขาพบน้ำจืดหรือเกือบน้ำจืดที่ระดับความลึกทั้งสูงและต่ำกว่าพื้นทะเลมากกว่าที่คาดการณ์ไว้ ซึ่งบ่งชี้ว่ามีปริมาณน้ำมากกว่านั้น

โครงการ Expedition 501 สามารถเจาะลึกลงไปใต้พื้นทะเลได้ลึกถึง เกือบ 400 เมตร ตัวอย่างที่เก็บมาจากใต้พื้นทะเลมีค่าความเค็มตั้งแต่ 1-4 ส่วนต่อพันส่วน ซึ่งต่ำกว่าค่าเฉลี่ยของปริมาณเกลือในมหาสมุทรที่ 35 ส่วนต่อพันส่วนอยู่มาก โดยน้ำบางพื้นที่มีระดับความเค็มผ่านมาตรฐานน้ำจืดของสหรัฐที่ต่ำกว่า 1 ส่วนต่อพันส่วน

ในอีกไม่กี่เดือนข้างหน้า นักวิทยาศาสตร์จะวิเคราะห์คุณสมบัติของน้ำอย่างละเอียด เพื่อตรวจสอบว่าน้ำนั้นปลอดภัยต่อการบริโภคหรือนำไปใช้หรือไม่

“นี่คือสภาพแวดล้อมใหม่ที่ไม่เคยมีการศึกษามาก่อน น้ำอาจมีแร่ธาตุที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ เนื่องจากน้ำซึมผ่านชั้นตะกอน อย่างไรก็ตาม กระบวนการที่คล้ายคลึงกันนี้ก่อให้เกิดชั้นน้ำใต้ดินที่เราใช้สำหรับน้ำจืด ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะมีคุณภาพสูงมาก” โจเซลีน ดิรุจจิเอโร นักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยจอห์นส์ ฮอปกินส์ ในเมืองบัลติมอร์ ผู้ศึกษาระบบนิเวศของจุลินทรีย์ในสภาพแวดล้อมสุดขั้วและไม่ได้มีส่วนร่วมในการสำรวจกล่าว

โดยทั่วไปแล้ว ระดับความเค็มของตะกอนใต้พื้นทะเลจะใกล้เคียงกับระดับน้ำทะเลที่อยู่เบื้องบน แต่นอกชายฝั่งนิวอิงแลนด์ พื้นใต้ทะเลกลับมีแหล่งกักเก็บน้ำจืดขนาดใหญ่ผิดปกติ 

รีเบคก้า โรบินสัน ศาสตราจารย์ประจำบัณฑิตวิทยาลัยสมุทรศาสตร์ มหาวิทยาลัยโรดไอแลนด์ กำลังศึกษาคำถามเหล่านี้โดยการวิเคราะห์วัสดุที่รวบรวมได้จากแหล่งกักเก็บนอกชายฝั่งสามแห่งใกล้เกาะแนนทัคเก็ต กล่าวว่า “น้ำที่เรานำมาตรวจสอบ มีระดับความเค็มใกล้เคียงกับระดับน้ำดื่ม เป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจมาก ฉันไม่คิดว่าน้ำในทะเลจะจืดเหมือนกับน้ำที่เราดื่มกัน”

การสูบน้ำบาดาลปริมาณมากออกจากบ่อโดยไม่ทำให้บ่อพังทลายถือเป็นความท้าทายอย่างยิ่ง นักวิจัยจึงจำเป็นต้องวางแผนเพื่อกำหนดตำแหน่งสูบน้ำ อัตราการไหลผ่านอุปกรณ์ และตำแหน่งที่วางอุปกรณ์ ซึ่งเป็นตัวแปรที่เราได้เรียนรู้เพื่อปรับให้เหมาะสมที่สุด 

ในขั้นตอนต่อไป โรบินสันจะศึกษาต้นกำเนิดและประวัติของไนโตรเจนในน้ำตัวอย่าง โดยการตรวจสอบองค์ประกอบของตัวอย่างในห้องปฏิบัติการ

“เราจะศึกษาวัฏจักรไนโตรเจนของน้ำและผลกระทบจากน้ำจืด สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องการไนโตรเจนเพื่อการดำรงชีวิต ดังนั้นวัฏจักรของมันจึงเป็นเครื่องหมายของกระบวนการต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นกับจุลินทรีย์ การเรียนรู้สิ่งที่เกิดขึ้นตามเส้นทางการไหลของไนโตรเจนสามารถบอกเล่าเรื่องราวบางอย่างเกี่ยวกับประวัติของมันได้” โรบินสันกล่าว

โรบินสันจะวัดความเข้มข้นและองค์ประกอบไอโซโทปของไนโตรเจน ด้วยเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลอัตราส่วนไอโซโทป ส่วนอายุของน้ำจะถูกวัดโดยใช้ไอโซโทปกัมมันตรังสี เช่น คาร์บอน-14 และฮีเลียม-4

อายุของน้ำจะเป็นกุญแจสำคัญในการพิจารณาว่าสามารถนำน้ำนี้มาใช้ได้หรือไม่ หากเป็นน้ำที่มีอายุ 100-200 ปีจะถูกกักเก็บและมีจำกัด ส่วนน้ำที่มีอายุน้อยกว่านั้น จะบ่งชี้ว่าชั้นน้ำใต้ดินยังคงเชื่อมต่อกับแหล่งน้ำใต้ดินและกำลังได้รับการฟื้นฟู แม้จะใช้เวลานานก็ตาม

หลังจากนี้ชั้นหินจะถูกเก็บถาวรและเปิดให้เข้าถึงเฉพาะวิจัยทางวิทยาศาสตร์เพิ่มเติมสำหรับชุมชนวิทยาศาสตร์ เมื่อการวิจัยเสร็จทั้งหมดข้อมูลข้อมูลการสำรวจทั้งหมดและผลลัพธ์การวิจัยจะถูกเผยแพร่ให้ประชาชนได้รับทราบต่อไป

ที่มา: AP News, DW, Scitech Daily