พบ ‘น้ำแข็ง’ อายุ 6 ล้านปี เก่าแก่ที่สุดที่เคยเจอ ช่วยให้เข้าใจโลกในอดีต

ทีมนักวิทยาศาสตร์นำโดยซาราห์ แชคเคิลตัน นักธารน้ำแข็งวิทยาจากสถาบันสมุทรศาสตร์วูดส์โฮล ค้นพบตัวอย่างที่ถูกฝังอยู่ใต้ดินมานานประมาณ 6 ล้านปี ซึ่งเป็นเหมือน “ไทม์แมชชีน” ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ได้เห็นว่าโลกในอดีตเป็นอย่างไร

“แกนน้ำแข็งของอัลลันฮิลส์ช่วยให้เราย้อนเวลากลับไปได้ไกลกว่าที่เราคาดคิด” แชคเคิลตันกล่าว

น้ำแข็งเก่า ข้อมูลใหม่

เนื่องจากโลกเกิดกิจกรรมทางธรณีวิทยามากมาย การค้นหาบันทึกสภาพภูมิอากาศในอดีตจึงเป็นเรื่องท้าทาย แต่สำหรับแอนตาร์กติกาเป็นข้อยกเว้น เพราะการสะสมตัวของน้ำแข็งและหิมะอย่างต่อเนื่องในทวีปนี้ จะกักเก็บและแข็งตัวของวัสดุต่าง ๆ เอาไว้ทั้งหมด

การศึกษาน้ำแข็งโบราณในแกนน้ำแข็งแนวตั้งที่สกัดจากน้ำแข็งหนาหลายร้อยเมตร ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถจำลองสภาพแวดล้อมในอดีตของโลกขึ้นมาใหม่ได้ อย่างน้อยก็ในทวีปแอนตาร์กติกา

ที่อัลลันฮิลส์ มี “น้ำแข็งสีคราม” จำนวนมาก โดยน้ำแข็งชนิดนี้ถูกบีบอัดตามกาลเวลา บีบฟองอากาศขนาดใหญ่ขึ้นและขยายผลึกน้ำแข็ง ทำให้น้ำแข็งที่เกิดขึ้นดูดซับคลื่นสีแดง เกิดสีฟ้าอมเขียวอย่างชัดเจน

เนื่องจากอัลลันฮิลส์ไม่มีการสะสมหิมะอีกต่อไปเนื่องจากกระบวนการผุพังและการระเหิด น้ำแข็งที่เก่ากว่าจึงอยู่ใกล้พื้นผิวมากกว่าในส่วนอื่น ๆ ของทวีปแอนตาร์กติกา

“เรายังคงศึกษาสภาพที่แน่ชัดที่ทำให้น้ำแข็งโบราณเหล่านี้สามารถคงอยู่ได้ใกล้พื้นผิวเช่นนี้” แชคเคิลตันอธิบาย

ตัวอย่างน้ำแข็งที่มีอายุ 6 ล้านปี
เครดิตภาพ: OSU College of Earth, Ocean, and Atmospheric Sciences (CEOAS)

นอกจากสภาพภูมิประเทศแล้ว นักวิจัยคาดว่าน่าจะมีการผสมผสานระหว่างลมแรงและอากาศหนาวจัด ที่พัดเอาหิมะที่เพิ่งตกใหม่ออกไป และความหนาวเย็นทำให้น้ำแข็งเคลื่อนที่ช้าลงจนเกือบจะหยุดนิ่ง ทำให้อัลลันฮิลส์เป็นหนึ่งในสถานที่ที่ดีที่สุดในโลกสำหรับการค้นหาน้ำแข็งเก่าตื้น ๆ และเป็นหนึ่งในสถานที่ที่ยากที่สุดสำหรับการลงพื้นที่สำรวจ

ทีมภาคสนามปฏิบัติงานเป็นเวลาหลายเดือนท่ามกลางลมแรงและอุณหภูมิต่ำ โดยเคลื่อนย้ายระหว่างพื้นที่ต่าง ๆ เพื่อสกัดกั้นชั้นน้ำแข็งเก่า ๆ ที่เกิดจากกระแสน้ำรอบนูนาแทกและสันเขา

แม้ว่าน้ำแข็งนี้จะไม่มีฟองอากาศที่มองเห็นได้ แต่มันก็ยังมีช่องอากาศขนาดเล็กจิ๋วที่อัดแน่นอยู่ในโครงสร้างผลึกน้ำแข็ง ช่องอากาศที่ถูกอัดแน่นเหล่านี้เป็นที่นิยมอย่างมากเนื่องจากเป็นช่องทางให้มองเห็นสภาพภูมิอากาศยุคแรกของโลก

โครงการ COLDEX ของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ เจาะแกนน้ำแข็งอัลลันฮิลส์สามแห่งจากความลึก 150, 159 และ 206 เมตร ในแกนน้ำแข็งเหล่านี้ นักวิจัยหวังว่าจะพบน้ำแข็งที่มีอายุมากพอที่จะช่วยรองรับสภาพภูมิอากาศยุคไพลโอซีน ที่สิ้นสุดลงเมื่อประมาณ 2.6 ล้านปีก่อน

“เรารู้ว่าน้ำแข็งในภูมิภาคนี้มีอายุมาก ในตอนแรก เราหวังว่าจะพบน้ำแข็งที่มีอายุถึง 3 ล้านปี หรืออาจจะเก่ากว่านั้นเล็กน้อย แต่การค้นพบครั้งนี้เกินความคาดหมายของเรามาก” เอ็ด บรูค นักบรรพภูมิอากาศวิทยาและผู้อำนวยการ COLDEX จากมหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตตกล่าว

พื้นที่บริเวณอัลลันฮิลส์
เครดิตภาพ: OSU College of Earth, Ocean, and Atmospheric Sciences (CEOAS)

เมื่อนักวิจัยทำการประเมินอายุด้วยไอโซโทปของอาร์กอนในฟองอากาศที่ถูกปิดผนึกไว้ภายในน้ำแข็ง ซึ่งเป็นวิธีการที่ให้หาอายุโดยตรง ต่างจากการหาอายุโดยอนุมานจากวัสดุอื่น ๆ รอบ ๆ ตัวอย่าง นักวิจัยพบว่าตัวอย่างที่ลึกที่สุดในสามตัวอย่างมีน้ำแข็งอายุประมาณ 6 ล้านปี ใกล้ปลายยุคไมโอซีน เมื่อประมาณ 5.3 ล้านปีก่อน

ตัวอย่างอื่น ๆ ที่นำมาทดสอบมีอายุน้อยกว่า ทำให้นักวิจัยสามารถเก็บภาพที่ครอบคลุมตั้งแต่ปลายยุคไมโอซีนไปจนถึงยุคไพลโอซีนส่วนใหญ่

แม้ว่าบันทึกจากน้ำแข็งเก่าจะไม่ต่อเนื่อง แต่นักวิจัยกล่าวว่าความเก่าแก่ของพวกมันนั้นไม่เคยมีมาก่อน ด้วยการระบุอายุของตัวอย่างน้ำแข็งจำนวนมาก จนสามารถทีมวิจัยได้สร้างคลังข้อมูลที่เรียกว่า “ภาพรวมสภาพภูมิอากาศ” ซึ่งมีอายุมากกว่าข้อมูลแกนน้ำแข็งใด ๆ ที่เคยรายงานไว้ก่อนหน้านี้ประมาณหกเท่า ซึ่งเป็นส่วนเสริมของข้อมูลอายุน้อยกว่าที่มีรายละเอียดมากกว่าจากแกนน้ำแข็งภายในทวีปแอนตาร์กติกา

จากนั้น นักวิจัยได้ทำการวิเคราะห์ไอโซโทปออกซิเจน เพื่อประเมินสภาพอุณหภูมิในแต่ละภาพถ่ายของพวกเขา โดยพบว่าเมื่อ 6 ล้านปีก่อน ทวีปแอนตาร์กติกามีอุณหภูมิสูงกว่าปัจจุบันประมาณ 12 องศาเซลเซียส และการเย็นตัวลงจนถึงอุณหภูมิปัจจุบันเป็นกระบวนการที่ค่อยเป็นค่อยไป ไม่ได้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลัน

ในอนาคต นักวิจัยหวังว่าจะสร้างองค์ประกอบในชั้นบรรยากาศของโลกขึ้นใหม่ในช่วงเวลาต่าง ๆ เหล่านี้ เพื่อพิจารณาว่ามีก๊าซเรือนกระจกชนิดใดอยู่บ้าง มีความเข้มข้นเท่าใด ข้อมูลเหล่านี้อาจเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป และแน่นอนว่า พวกเขาจะกลับไปที่น้ำแข็งเพื่อหาข้อมูลเพิ่มเติมที่ติดอยู่ในนั้น

“ด้วยน้ำแข็งเก่าแก่อันน่าทึ่งที่เราค้นพบที่อัลลันฮิลส์ เราจึงได้ออกแบบการศึกษาใหม่ที่ครอบคลุมในระยะยาวของภูมิภาคนี้ เพื่อพยายามขยายบันทึกข้อมูลให้กว้างขึ้น ซึ่งเราหวังว่าจะดำเนินการได้ระหว่างปี 2026-2031” บรูคกล่าว

อัลลันฮิลส์กลายเป็นทางลัดสู่อดีตอันยาวนานของโลก ด้วยการระบุอายุของน้ำแข็งโบราณและอากาศที่ถูกกักเก็บไว้โดยตรง นักวิจัยสามารถเชื่อมโยงช่วงเวลาสั้น ๆ แต่สำคัญยิ่งเข้ากับสภาพภูมิอากาศที่อุ่นกว่าปัจจุบันมาก นอกจากนี้ พวกเขายังสามารถวัดปริมาณความเย็นลงของทวีปแอนตาร์กติกาในขณะที่โลกวิวัฒนาการ

ที่มา: Earth, IFL Science, Interesting Engineering, Science Alert