ฝุ่นแร่-สาหร่าย ทำ ‘กรีนแลนด์’ เป็นสีดำ ตัวการเร่งน้ำแข็งละลายเร็วกว่าเดิม

“กรีนแลนด์” เป็นภูมิภาคที่มีการละลายของชั้นน้ำแข็งเร็วที่สุดในโลก แผ่นน้ำแข็งในพื้นที่นี้กำลังละลายอย่างรวดเร็วและอยู่ในภาวะที่ไม่อาจย้อนกลับได้ ซึ่งจะทำให้น้ำทะเลขึ้นสูงทั่วโลก ส่งผลกระทบรุนแรงต่อประชาชนหลายพันล้านคนที่อาศัยอยู่ตามชายฝั่ง ล่าสุดนักวิจัยพบว่า ฝุ่นและสาหร่ายที่อยู่บนผิวน้ำแข็งเป็นสาเหตุที่ทำให้น้ำแข็งละลายอย่างรวดเร็ว

ตามผลการศึกษาล่าสุดจากทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติ นำโดยมหาวิทยาลัยวอเตอร์ลูพบว่า ฝุ่นแร่ที่พัดพามาในอากาศมีความเชื่อมโยงโดยตรงกับปริมาณการเติบโตของสาหร่ายบนพื้นผิวน้ำแข็ง และเป็นหนึ่งในตัวการที่ทำให้น้ำแข็งละลายเร็วขึ้น การศึกษานี้ถือเป็นครั้งแรกที่สามารถระบุความสัมพันธ์ระหว่างละอองลอยในอากาศและจุลชีพที่อาศัยอยู่บนน้ำแข็งได้อย่างชัดเจน

เมื่อสาหร่ายสีเข้มปกคลุมพื้นผิว มันจะดูดซับความร้อนจากแสงแดดมากขึ้นแทนที่จะสะท้อนออกไป ซึ่งเป็นการแทรกแซง “ค่าอัลบีโด” (Albedo) ซึ่งเป็นความสามารถในการสะท้อนรังสีจากดวงอาทิตย์ของพื้นผิวน้ำแข็ง ส่งผลให้น้ำแข็งอุ่นขึ้นและละลายอย่างรวดเร็ว

ทีมนักวิจัยได้ใช้เวลาศึกษานานถึงสองปี โดยใช้วิธีการเก็บตัวอย่างฝุ่นบนน้ำแข็งจริงร่วมกับการวัดทางธรณีเคมีและการสร้างแบบจำลองประวัติมวลอากาศ กระบวนการที่ซับซ้อนนี้ช่วยให้พวกเขาสามารถระบุที่มาของฝุ่นและสารอาหารที่ส่งผลต่อการเบ่งบานของสาหร่ายธารน้ำแข็งได้อย่างแม่นยำ

หิมะสีดำที่เกิดจากสาหร่าย
เครดิตภาพ: Jenine McCutcheon/University of Waterloo

ฝุ่นแร่ อาหารของสาหร่ายธารน้ำแข็ง

ดร.เจนีน แมคคัทเชียน ศาสตราจารย์ด้านธรณีจุลชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยวอเตอร์ลู พบว่าฝุ่นแร่เหล่านี้มีองค์ประกอบทางเคมีที่สอดคล้องกับหินในพื้นที่ใกล้เคียงของกรีนแลนด์เอง ฝุ่นดังกล่าวอุดมไปด้วยฟอสฟอรัส ซึ่งเป็นอาหารหลักของสาหร่ายธารน้ำแข็งที่มีเม็ดสีสามารถเติบโตได้อย่างรวดเร็ว โดยปริมาณฟอสฟอรัสที่ถูกพัดพามาพร้อมกับฝุ่นในแต่ละปี มีมากเพียงพอที่จะหล่อเลี้ยงประชากรสาหร่ายจำนวนมหาศาลในภูมิภาคนี้

การศึกษาพบว่า ฝุ่นแร่ส่วนใหญ่มาจากแถบพื้นดินที่ไม่มีหิมะปกคลุมบริเวณขอบแผ่นดินของกรีนแลนด์ ซึ่งถูกกระแสลมพัดพาเข้าสู่ใจกลางแผ่นน้ำแข็ง ข้อมูลนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจถึงวงจรของสารอาหารที่เกิดขึ้นภายในพื้นที่เองได้ดียิ่งขึ้น

นอกจากฝุ่นแร่แล้ว ทีมวิจัยยังพบว่า ลมยังมีหน้าที่สำคัญในการพัดพาเซลล์สาหร่ายที่ลอยอยู่ในอากาศให้กระจายตัวไปทั่วพื้นผิวน้ำแข็ง สิ่งนี้ช่วยอธิบายว่าทำไมสาหร่ายจึงสามารถขยายพื้นที่การเติบโตไปยังบริเวณใหม่ ๆ ที่ห่างไกลออกไปได้อย่างรวดเร็ว

ดร.แมคคัทเชียน ให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับกลไกนี้ว่า “เซลล์สาหร่ายมักจะถูกพัดพาไปบนน้ำแข็งโดยกระแสลม ซึ่งเป็นกลไกให้สิ่งมีชีวิตเหล่านี้กระจายตัวและเติบโตบนพื้นผิวหิมะและน้ำแข็งใหม่ที่อยู่ไกลออกไป ช่วยให้ชุมชนสาหร่ายใหม่เริ่มต้นขึ้นได้”

ภาพโคลสอัพสาหร่ายน้ําแข็งธารน้ําแข็งในแอ่งน้ําละลาย
เครดิตภาพ: Jenine McCutcheon/University of Waterloo

สาหร่ายในสภาวะสุดขั้ว

งานวิจัยจากสถาบันมักซ์พลังค์เพื่อจุลชีววิทยาทางทะเลพบว่า สาหร่ายเหล่านี้มีความสามารถในการดูดซับสารอาหารได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงอย่างเหลือเชื่อ แม้ในสภาพแวดล้อมที่ดูเหมือนจะขาดแคลนสารอาหารอย่างรุนแรงบนน้ำแข็ง พวกมันก็ยังสามารถเติบโตและยึดครองพื้นที่ได้

ดร.ลอร่า ฮัลบาค ผู้นำการวิจัยระบุว่า สาหร่ายมีความสามารถพิเศษในการรับไนโตรเจนอนินทรีย์และกักเก็บฟอสฟอรัสไว้ในเซลล์ได้เป็นอย่างดี ความสามารถนี้ทำให้พวกมันสามารถสร้าง “โซนสีเข้ม” (dark zones) ในกรีนแลนด์ที่มองเห็นได้ชัดเจนแม้กระทั่งจากภาพถ่ายดาวเทียม

ในปัจจุบัน สาหร่ายขนาดเล็กเหล่านี้เป็นต้นเหตุของการละลายของน้ำแข็งไปแล้วถึง 10-13% ในพื้นที่ทางตะวันตกเฉียงใต้ของกรีนแลนด์ หากไม่มีปัจจัยทางธรรมชาติอย่างเชื้อราปรสิตมาช่วยควบคุมประชากร การเติบโตของสาหร่ายเหล่านี้จะยิ่งทวีความรุนแรงขึ้นเมื่อพื้นที่ที่ไม่มีหิมะปกคลุมขยายตัวกว้างขึ้น

ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นกำลังกลายเป็น “วงจรป้อนกลับเชิงบวก” ที่น่ากังวล เพราะเมื่อน้ำแข็งละลายมากขึ้น สารอาหารที่เคยถูกกักเก็บไว้ในชั้นน้ำแข็งแต่ละชั้นก็จะถูกปลดปล่อยออกมาเพิ่มอีก กระบวนการนี้ทำให้สาหร่ายมีอาหารมากขึ้น เติบโตได้ดีกว่าเดิม และยิ่งเร่งให้น้ำแข็งละลายเร็วยิ่งขึ้นไปอีก

เลียน เบ็นนิง นักธรณีเคมีอาวุโสจากศูนย์วิจัย GFZ ในเยอรมนี เรียกสถานการณ์นี้ว่าเป็นการซ้ำเติมสองเท่า (double whammy) โดยเธอระบุว่า “นี่คือผลที่ตามมาของการที่น้ำแข็งละลาย ยิ่งละลายมาก สาหร่ายก็ยิ่งเบ่งบานมาก ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นต่อเนื่องเป็นลูกโซ่”

นอกเหนือจากสาหร่ายแล้ว นักวิทยาศาสตร์ยังแสดงความกังวลเกี่ยวกับเขม่าดำ จากไฟป่าและการทำอุตสาหกรรมที่เพิ่มขึ้น ซึ่งอาจตกค้างบนพื้นผิวน้ำแข็ง เขม่าเหล่านี้จะทำให้พื้นผิวมืดลงไปอีกและส่งผลกระทบต่อค่าอัลบีโดในลักษณะเดียวกับสาหร่าย ซึ่งเป็นปัจจัยเสริมที่นักวิจัยกำลังเร่งศึกษา

หากแผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์ละลายหายไปทั้งหมด ระดับน้ำทะเลทั่วโลกอาจเพิ่มสูงขึ้นถึง 7 เมตร ซึ่งจะทำให้เมืองชายฝั่งหลายแห่งทั่วโลกจมอยู่ใต้น้ำ ข้อมูลใหม่เกี่ยวกับการเติบโตของสาหร่ายและฝุ่นแร่จึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งในการนำไปปรับปรุงแบบจำลองภูมิอากาศโลกให้มีความแม่นยำมากขึ้น

ความเข้าใจเรื่องความสัมพันธ์ระหว่างปัจจัยทางชีววิทยาและธรณีเคมีนี้ จะช่วยให้ผู้เชี่ยวชาญสามารถพยากรณ์การละลายของน้ำแข็งในอนาคตได้ดีขึ้น ซึ่งมีความสำคัญต่อการเตรียมความพร้อมของชุมชนชายฝั่ง การศึกษานี้ช่วยยืนยันว่าปัจจัยเล็ก ๆ อย่างจุลชีพและฝุ่นแร่สามารถส่งผลกระทบอันยิ่งใหญ่ต่อระบบนิเวศระดับโลก

อย่างไรก็ตาม เลียน เบ็นนิง ได้เน้นย้ำทิ้งท้ายเพื่อเตือนสติว่า แม้สาหร่ายจะเป็นตัวเร่ง แต่พวกมันไม่ใช่สาเหตุหลักของปัญหา โดยเธอกล่าวว่า “พวกมันไม่ใช่สาเหตุของภาวะโลกร้อน จริง ๆ แล้วเราควรเปลี่ยนนิสัยและไม่เผาเชื้อเพลิงฟอสซิลจำนวนมากขนาดนี้ เพื่อลดอัตราการละลายของน้ำแข็งอย่างยั่งยืน”

ที่มา: Max Planck Institute for Marine, Phys, Scitech Daily, University of Waterloo, The New York Times