“น้ำตกเลือด” (Blood Falls) ปรากฏการณ์ธรรมชาติที่น้ำจากธารน้ำแข็งไหลเป็นสีแดง ณ ปลายธารน้ำแข็งเทย์เลอร์ ในหุบเขาแห้งแมคมูร์โด ของแอนตาร์กติกาตะวันออก ซึ่งสร้างความฉงนให้แก่นักวิทยาศาสตร์มานานนับร้อยปีว่ามันคืออะไร เกิดได้อย่างไร แต่ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ไขปริศนาได้แล้ว
น้ำตกเลือดถูกค้นพบครั้งแรกในปี 1911 โดย โธมัส กริฟฟิธ เทย์เลอร์ นักธรณีวิทยาชาวออสเตรเลีย ระหว่างการสำรวจเทอร์ราโนวา โดยมีจุดมุ่งหมายหลักคือการเป็นคณะแรกของโลกที่เดินทางไปถึงขั้วโลกใต้ ในตอนนั้นเทย์เลอร์สันนิษฐานว่าสีแดงเกิดจากสาหร่ายสีแดง แต่การศึกษาในเวลาต่อมาพบว่าสีดังกล่าวเกิดจากน้ำที่อุดมไปด้วยเหล็กซึ่งอยู่ในรูปของอนุภาคเหล็กขนาดจิ๋วหรือ “นาโนสเฟียร์” (Nanospheres)
เมื่อน้ำที่อุดมไปด้วยเหล็กนี้ไหลออกมาสัมผัสกับอากาศ เหล็กจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและกลายเป็นสีแดงสนิมในทันที อย่างไรก็ตาม คำถามสำคัญที่นักวิทยาศาสตร์พยายามหาคำตอบมาตลอดคือ ของเหลวเหล่านี้มาจากไหน และเหตุใดมันจึงยังคงสภาพเป็นของเหลวได้ในอุณหภูมิที่ต่ำกว่าจุดเยือกแข็งอย่างสุดขั้วเช่นนี้
นักวิจัยพบว่า น้ำเหล่านี้เป็นน้ำเกลือเข้มข้นที่ถูกกักเก็บไว้ใต้ธารน้ำแข็งมานานหลายล้านปี เกลือปริมาณมหาศาลช่วยลดจุดเยือกแข็งของน้ำ ทำให้มันยังคงสภาพเป็นของเหลวได้แม้ในอุณหภูมิต่ำกว่า -20 องศาเซลเซียส นอกจากนี้ ความร้อนที่คายออกมาเมื่อน้ำบางส่วนกลายเป็นน้ำแข็งยังช่วยให้อุณหภูมิโดยรอบอุ่นขึ้นเล็กน้อย
การศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ในวารสาร Antarctic Science ได้เผยให้เห็นระบบประปาลึกลับใต้ธารน้ำแข็ง ด้วยการส่งสัญญาณเรดาร์ที่เรียกว่าการหยั่งลึกด้วยคลื่นวิทยุสะท้อนกลับ จนเผยให้เห็นช่องทางน้ำเค็มที่ทอดยาวหลายร้อยฟุต เชื่อมต่อแหล่งเก็บน้ำลึกใต้ธารน้ำแข็งเข้ากับพื้นผิว
กลไกที่ทำให้น้ำพุ่งออกมา เกิดจากน้ำหนักมหาศาลของธารน้ำแข็งที่ค่อย ๆ เคลื่อนตัวไปข้างหน้าและกดทับน้ำเค็มจัดที่ถูกกักไว้ แรงกดดันนี้จะสะสมตัวขึ้นเรื่อย ๆ จนกระทั่งรอยแตกในน้ำแข็งเปิดออก และบีบให้น้ำเค็มที่อยู่ภายใต้ความดันสูงพุ่งทะลักออกมาเป็นระยะ เหมือนกับวาล์วระบายความดัน (Pressure release valve)
ในปี 2018 ทีมนักวิจัยสามารถบันทึกเหตุการณ์การไหลของน้ำตกเลือดได้แบบเรียลไทม์ ข้อมูลจากตัวติดตามจีพีเอสบนพื้นผิวธารน้ำแข็งร่วมกับกล้องไทม์แลปส์ แสดงให้เห็นว่าในขณะที่น้ำสีแดงเริ่มไหล พื้นผิวของธารน้ำแข็งได้ยุบตัวลงประมาณ 1.5 เซนติเมตร
ขณะเดียวกัน ความเร็วในการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของธารน้ำแข็งก็ลดลงเกือบ 10% ปรากฏการณ์นี้แสดงให้เห็นว่าเมื่อน้ำเค็มถูกระบายออกมา ความดันใต้ธารน้ำแข็งจะลดลงอย่างรวดเร็ว ทำให้น้ำแข็งยุบตัวและสูญเสียตัวหล่อลื่นที่ฐาน ส่งผลให้ธารน้ำแข็งเคลื่อนที่ช้าลงชั่วคราว
ปีเตอร์ ที. โดแรน นักธรณีวิทยาจากมหาวิทยาลัยลุยเซียนาสเตท และผู้เขียนหลักของการศึกษานี้ อธิบายในรายงานว่า “การสังเกตการณ์เหล่านี้พิสูจน์ให้เห็นว่าเหตุการณ์การระบายน้ำเค็มที่ขยายออกไปช่วยลดความดันน้ำใต้ธารน้ำแข็ง ซึ่งส่งผลให้พื้นผิวต่ำลงและลดความเร็วของน้ำแข็งลง”
การไหลของน้ำเค็มนี้ยังส่งผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมโดยรอบ โดยเฉพาะในทะเลสาบบอนนีย์ ซึ่งเป็นทะเลสาบน้ำแข็งที่น้ำตกเลือดไหลไปรวม เซนเซอร์วัดอุณหภูมิในทะเลสาบพบว่าอุณหภูมิในระดับลึกลดลงถึง 1.5 องศาเซลเซียส ในช่วงที่มีการปลดปล่อยน้ำเค็ม ซึ่งเป็นการรบกวนชั้นน้ำและส่งผลต่อการกระจายสารอาหารในทะเลสาบ
นอกเหนือจากความน่าทึ่งทางธรณีวิทยาแล้ว น้ำตกสีเลือดสดยังเป็นแหล่งอาศัยของจุลินทรีย์โบราณที่สามารถมีชีวิตอยู่ได้โดยไม่ต้องใช้ออกซิเจน จุลินทรีย์เหล่านี้อาศัยปฏิกิริยาเคมีจากเหล็กและซัลเฟอร์เพื่อสร้างพลังงานในความมืดมิดใต้ชั้นน้ำแข็งมานานกว่า 3-5 ล้านปี
สภาพแวดล้อมที่สุดขั้วเช่นนี้ ทำให้น้ำตกเลือดเป็นแบบจำลองที่ดีเยี่ยมสำหรับการศึกษาความเป็นไปได้ของสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์ดวงอื่น นักวิทยาศาสตร์เปรียบเทียบระบบน้ำใต้ธารน้ำแข็งนี้กับระบบน้ำลึกลับที่อาจมีอยู่บนดาวอังคาร หรือดวงจันทร์น้ำแข็งในระบบสุริยะของเรา
อย่างไรก็ตาม ยังคงมีปริศนาบางประการที่ต้องศึกษาต่อไป เช่น ความถี่ในการระบายความดัน และระบบนี้ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศมากน้อยเพียงใด นักวิจัยจำเป็นต้องติดตั้งเซนเซอร์เพิ่มเติมเพื่อติดตามความเคลื่อนไหวที่ซ่อนอยู่ภายใต้น้ำแข็งในระยะยาว
ความเข้าใจใหม่นี้เปลี่ยนมุมมองที่นักวิทยาศาสตร์เคยมีต่อธารน้ำแข็งที่เย็นจัด จากเดิมที่คิดว่าเป็นเพียงก้อนน้ำแข็งที่หยุดนิ่งและไร้ชีวิตชีวา กลับกลายเป็นระบบที่มีพลวัตและเชื่อมโยงกันอย่างลึกซึ้งระหว่างน้ำแข็ง หิน และแหล่งน้ำใต้ดิน ซึ่งการค้นพบครั้งนี้ได้ไขปริศนาชิ้นสุดท้ายของน้ำตกเลือดลงได้สำเร็จในที่สุด
ที่มา: Earth, Newsweek, Wired, ZME Science
