ผลึกแร่ สาหร่ายทะเล และป่าผีสิง ช่วยไขปริศนาแผ่นดินไหวในอดีตได้อย่างไร?

          การศึกษาทางธรณีฟิสิกส์ (Geophysics) เกี่ยวกับแผ่นดินไหวเรียกว่า แผ่นดินไหววิทยา (Seismology) แม้สาขาวิชาดังกล่าวจะถูกศึกษาอย่างเป็นระบบมาเกือบ 100 ปีแล้ว แต่ในปัจจุบัน แผ่นดินไหวก็ยังเป็นภัยพิบัติที่นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถบอกได้ว่าจะเกิดขึ้นเมื่อใด ที่ไหน และขนาดเท่าไร เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถ “มองเห็น” กลไกการทำงานของระบบรอยเลื่อนและแผ่นเปลือกโลกทั้งหมดตามเวลาจริงได้ การทำนายแผ่นดินไหว (Earthquake Prediction) จะต้องระบุตัวแปรทั้ง 3 ตัวให้ถูกต้องและครบถ้วนจึงจะถือว่าสามารถทำนายแผ่นดินไหวได้แม่นยำ 100 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ยังมีอีกคำหนึ่งที่คล้ายกันคือ การพยากรณ์แผ่นดินไหว (Earthquake Forecasting) ที่หมายถึงการระบุโอกาสในการเกิดแผ่นดินไหวโดยมีค่าอยู่ระหว่าง 0 ถึง 100 เปอร์เซ็นต์


          แม้การระบุว่าแผ่นดินไหวในอนาคตจะเกิดขึ้นเมื่อใด ที่ไหน และมีขนาดเท่าไรยังเป็นสิ่งที่ไม่สามารถทำได้ แต่การระบุช่วงเวลาที่เกิดแผ่นดินไหวในอดีตที่เรียกว่า แผ่นดินไหวบรรพกาล (Paleoearthquake) สามารถทำได้ง่ายกว่าและมีวิธีให้เลือกใช้หลายวิธี อีกทั้งยังมีวิธีใหม่ๆ ถูกเสนอออกมาเป็นระยะ เรามาเริ่มกันที่ข่าวแรก เมื่อต้นปี ค.ศ.2020 กลุ่มนักวิจัยจาก Linnaeus University และ Gothenburg University ได้รายงานผลการศึกษาลงในวารสาร Scientific Reports โดยงานวิจัยดังกล่าวเป็นการเสนอวิธีใหม่ในการระบุช่วงเวลาคร่าวๆ ของการเกิดแผ่นดินไหวในอดีตโดยอาศัยความรู้วิชาผลึกศาสตร์ (Crystallography) และฟิสิกส์ของแร่ (Mineral Physics) มาศึกษาอัตราการเติบโตและอัตราการสลายตัวของไอโซโทปกัมมันตรังสีภายในผลึกแร่ที่ก่อตัวขึ้นระหว่างรอยแยกของรอยเลื่อนด้วยเทคนิคในระดับไมโครเมตร กล่าวคือขนาดของผลึกจะมีความสัมพันธ์กับระยะเวลาที่ผลึกก่อตัวและปริมาณของไอโซโทปกัมมันตรังสีที่สลายไป โดยทีมนักวิจัยพบว่าเมื่อนำวิธีดังกล่าวมาวิเคราะห์ผลึกของแร่บนหินที่เก็บมาจากหลุมเจาะในประเทศสวีเดนจะสามารถสืบย้อนไปถึงการขยับตัวของรอยเลื่อนในยุคที่มีการก่อตัวของภูเขาเนื่องจากการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกในแถบคาบสมุทรสแกนดิเนเวียเมื่อราว 2,000 ล้านปีก่อน            หากการมุดลงไประหว่างรอยแยกของหินเพื่อนำผลึกแร่ขึ้นมาส่องกล้องจุลทรรศน์นั้นลำบากเกินไป เรามาดูวิธีที่ง่ายกว่านั้นกันดีกว่า แต่เราต้องดำน้ำลงไปใต้ทะเล กลางเดือนกรกฎาคมที่ผ่านมา กลุ่มนักวิจัยจาก University of Otago ได้ตีพิมพ์ผลการศึกษาลงในวารสาร Proceedings of the Royal Society B โดยงานวิจัยดังกล่าวเป็นการศึกษาลักษณะทางพันธุกรรมของสาหร่ายทะเลชนิดหนึ่งที่เรียกว่า Bull Kelp ซึ่งครอบครองพื้นที่บริเวณนอกชายฝั่งของประเทศนิวซีแลนด์ จากการศึกษาบันทึกประวัติของแผ่นดินไหวก่อนหน้านี้ทำให้กลุ่มนักวิจัยทราบว่าบริเวณเกาะทางตอนใต้มีการยกตัวของพื้นทะเลเนื่องจากเกิดแผ่นดินไหวอย่างรุนแรงเมื่อประมาณ 800 ปีก่อนจนทำให้สาหร่ายชนิดดังกล่าวอพยพเข้ามาเติบโตแทนสาหร่ายกลุ่มเดิมที่เคยอาศัยอยู่ เมื่อกลุ่มนักวิจัยทำการเก็บตัวอย่างสาหร่ายทะเลในบริเวณแนวรอยเลื่อนใกล้เมือง Dunedin มาเทียบเคียงพันธุกรรมกับสาหร่ายทะเลที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียงกันก็พบว่ามีความไม่ต่อเนื่องทางพันธุกรรม (Genetic Discontinuities) โดยการแปรผันทางพันธุกรรมดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 800 ปีก่อนสอดคล้องกับการยกตัวของพื้นทะเลเนื่องจากแผ่นดินไหวในอดีตพอดี กล่าวโดยสรุปคือเมื่อสภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลงไป (ซึ่งในที่นี้คือการยกตัวของพื้นทะเล) ก็จะทิ้งร่องรอยหลักฐานเอาไว้ในพันธุกรรมของสาหร่ายทะเล           หากการดำน้ำลงไปเก็บสาหร่ายทะเลมาตรวจพันธุกรรมยังดูลำบากอีก เรามาดูหลักฐานที่อยู่บนบกแทนก็แล้วกัน ผู้เขียนจะพาผู้อ่านไปยังบริเวณที่เรียกว่า ป่าผีสิง (Ghost Forest) ในรัฐโอเรกอน ประเทศสหรัฐอเมริกา ป่าดังกล่าวมีลักษณะพิเศษคือฐานของต้นไม้ในบางบริเวณถูกแบ่งออกเป็น 2 ระดับ กล่าวคือเมื่อเราขุดดินหรือดำน้ำลงไปก็จะเจอกลุ่มซากต้นไม้โบราณที่ล้มตายแล้วถูกฝังเอาไว้ในน้ำหรือตะกอน จากการเปรียบเทียบวงปีของกลุ่มซากต้นไม้กับกลุ่มต้นไม้ในบริเวณใกล้เคียงกันที่มีชีวิตอยู่มาจนถึงปัจจุบันด้วยวิธีทางรุกขแผ่นดินไหววิทยา (Dendroseismology) ก็พบว่ากลุ่มซากต้นไม้ดังกล่าวเคยมีชีวิตและเติบโตอยู่ระหว่างปี ค.ศ.1320 ถึงค.ศ.1700 โดยประมาณ หลังจากนั้นก็ตายเนื่องจากพื้นดินยุบตัวลงจนถูกน้ำท่วมขังและดินถล่มทับ จากการตรวจสอบหลักฐานทางโบราณคดีประเภทบันทึกทางประวัติศาสตร์ก็พบว่าช่วงเวลาที่กลุ่มต้นไม้ดังกล่าวตายมีความสอดคล้องกับเหตุการณ์แผ่นดินไหวและสึนามิในปี ค.ศ.1700 เกือบจะพอดิบพอดี           เห็นไหมครับ การศึกษาแผ่นดินไหวเป็นหัวข้อทางธรณีฟิสิกส์ แต่หลายๆ ครั้งก็ต้องอาศัยความรู้จากวิทยาศาสตร์สาขาอื่นๆ เข้ามาเป็นตัวช่วย ดังนั้น การศึกษาเรียนรู้อย่างรอบด้านอยู่ตลอดเวลาจึงเป็นสิ่งสำคัญเหมือนที่ไอแซ็ก อาซิมอฟ (Isaac Asimov) นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ชื่อดังเคยกล่าวเอาไว้ว่า “Education isn't something you can finish” นั่นแหละครับ

 

อ้างอิง

• https://phys.org/news/2020-01-method-dating-ancient-earthquakes.html?fbclid=IwAR22PYSNaC3cg4z_nezR4VB-AzZEXbjy0LpoPIYjsBnyUHzeuP5e_l-uU3k
• https://phys.org/news/2019-06-kelp-dna-destructive-power-ancient.html
• https://phys.org/news/2020-07-kelp-zealand-reveals-earthquake-history.html?fbclid=IwAR3kE98KZszrtqTwYBCftbxKzaRjg8zMfQsoOr9U0Exx05gNLBvzTgJ--uM
• https://sos.noaa.gov/datasets/tsunami-historical-series-cascadia-1700/
• https://www.seismosoc.org/news/3-d-models-of-cascadia-megathrust-events-match-coastal-changes-from-1700-quake/