ระเบิดปรมาณู ตะกอนดิน และเขื่อน เกี่ยวข้องกันอย่างไร?

(ภาพจาก https://pixabay.com/en/atomic-bomb-nuclear-weapons-2621291/)

“ถ้าผลลัพธ์มันเป็นแบบนี้ ผมไปเป็นช่างซ่อมรองเท้าเสียดีกว่า”


คำพูดดังกล่าวเป็นคำพูดของนักฟิสิกส์ชื่อก้องโลกอย่างอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) ซึ่งคนส่วนใหญ่จดจำใบหน้าอันเป็นเอกลักษณ์ของเขาได้แม่นยำจากผมเผ้าที่ยุ่งเหยิงชี้ฟู และเมื่อเอ่ยชื่อของเขาครั้งใด สิ่งที่หลายคนนึกถึงคงหนีไม่พ้นสมการ E = mc2 และระเบิดปรมาณู โดยคำกล่าวข้างต้นเชื่อกันว่าเป็นการตัดพ้อถึงความสูญเสียที่เกิดจากระเบิดปรมาณูในสงครามโลกครั้งที่สอง แต่ก็มีข้อมูลจากบางแหล่งอ้างว่าคำกล่าวนี้เป็นการประชดประชันแนวคิดความน่าจะเป็น (Probabilities) และความไม่แน่นอน (Uncertainties) ที่ไอน์สไตน์มีต่อทฤษฎีควอนตัมมากกว่า


ช่วงบ่ายวันที่ 6 สิงหาคม ปี ค.ศ.1945 ขณะที่ไอน์สไตน์กำลังงีบหลับกลางวันอยู่ที่บ้านพักตากอากาศริมทะเลสาบซาราแน็ก (Saranac Lake) ผู้ช่วยของเขาชื่อเฮเลน ดูคาส (Helen Dukas) ก็วิ่งหน้าตาตื่นเข้ามาบอกกับเขาว่ารัฐบาลอเมริกาทิ้งระเบิดปรมาณูชื่อ Little Boy ลงที่เมืองฮิโรชิมา ประเทศญี่ปุ่น การแจ้งข่าวนั้นทำให้ไอน์สไตน์ถึงกับช็อกไปชั่วขณะ และหลังจากนั้นอีกเพียงสามวัน ระเบิดปรมาณูลูกที่สองชื่อ Fat Man ก็ถูกทิ้งลงที่เมืองนางาซากิ เหตุการณ์ดังกล่าวทำให้ไอน์สไตน์ตกอยู่ในภาวะซึมเศร้า ไม่ยอมพบเจอผู้คนภายนอกอยู่เป็นแรมเดือน


สิ่งที่ระเบิดปรมาณูทั้งสองลูกทิ้งเอาไว้คือสภาพบ้านเมืองที่พังยับเยิน ซากศพ ผู้คนไร้ที่อยู่อาศัย และรังสีตกค้างปริมาณมหาศาลในสิ่งแวดล้อม ผลผลิตอย่างหนึ่งที่เกิดขึ้นจากการปลดปล่อยพลังงานของปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันคือ ฝุ่นกัมมันตรังสี (Fallout) ซึ่งตกค้างอยู่ในชั้นบรรยากาศโลกและถูกกระแสลมพัดพาไปยังบริเวณอื่นของโลก จากนั้นจะค่อย ๆ ตกลงสู่พื้นผิวโลกในเวลาต่อมา ฝุ่นกัมมันตรังสีที่ตกลงสู่พื้นผิวโลกจะสะสมตัวอยู่บนพื้นดินหรือแหล่งน้ำ ซึ่งตามหลักธรณีวิทยาแล้วพื้นผิวโลกจะเกิดการผุพังอยู่กับที่ (Weathering) และเกิดการกัดเซาะโดยของไหล (Erosion) กระบวนการดังกล่าวจะทำให้ตะกอนดินและฝุ่นกัมมันตรังสีเจือปนกันและถูกพัดพาลงสู่แหล่งน้ำในที่สุด


การเจือปนของฝุ่นกัมมันตรังสีในตะกอนดินเป็นประโยชน์ต่อการหาอัตราการตกตะกอนในแหล่งน้ำ โดยนักธรณีฟิสิกส์จะทำการเจาะชั้นตะกอนในแนวดิ่งเป็นทรงกระบอก (Core) แล้วนำแต่ละส่วนของแท่งตะกอนไปตรวจหาธาตุซีเซียม-137 ซึ่งเป็นผลผลิตอย่างหนึ่งจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่มีค่าครึ่งชีวิตประมาณ 30 ปี โดยใช้เครื่องสเปกโตรมิเตอร์ในการตรวจวัดเอกลักษณ์ของรังสีแกมมา อัตราการตกตะกอนสามารถหาได้จากความลึกของชั้นตะกอนที่มากที่สุดที่พบธาตุซีเซียม-137 หารด้วยระยะเวลาตั้งแต่ปีที่เกิดธาตุซีเซียม-137 จนถึงปีปัจจุบัน

การจัดเก็บแท่งตะกอน

(ภาพจาก https://pr.water.usgs.gov/projects/laguna-grande-limnology/sampling.html)

การตรวจวัดหาความลึกของชั้นตะกอนที่มีธาตุซีเซียม-137

(ภาพจาก https://pubs.usgs.gov/circ/circ1171/html/cores.htm)

ผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวณจะเป็นอัตราการตกตะกอนหรือความหนาของตะกอนที่เพิ่มขึ้นในแต่ละปี (นิยมใช้หน่วยมิลลิเมตรต่อปี) ของแต่ละจุดในแหล่งน้ำ ซึ่งเราไม่สามารถใช้ข้อมูลเพียงจุดเดียวเป็นตัวชี้วัดว่าทุก ๆ จุดของแหล่งน้ำจะมีอัตราการตกตะกอนเท่ากันหมดได้ เพราะอัตราการตกตะกอนขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น ความเร็วของกระแสน้ำ ความลาดชันของพื้นที่ ลักษณะการใช้งานพื้นที่ สภาพทางภูมิศาสตร์ของพื้นที่ ปริมาณและความรุนแรงของฝน การเปลี่ยนฤดูกาล และการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ เป็นต้น ดังนั้นในทางปฏิบัติจึงต้องทำการเก็บข้อมูลหลาย ๆ จุดเพื่อให้ได้ชุดข้อมูลที่เพียงพอ


วิธีการนี้เป็นวิธีการหนึ่งที่มักใช้พิจารณาในการวางแผนการก่อสร้างเขื่อนที่มีอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ เพราะเขื่อนจะทำให้การไหลของน้ำเปลี่ยนแปลงไป เมื่อการไหลของน้ำเปลี่ยนไปก็จะส่งผลให้ตะกอนส่วนหนึ่งที่เคยถูกพัดพาไปยังปลายน้ำถูกเขื่อนดักเอาไว้ในอ่างเก็บน้ำ และเมื่อเวลาผ่านไปนานปีเข้า ตะกอนที่ตกสะสมอยู่ที่ท้องน้ำก็จะทำให้ความจุของอ่างเก็บน้ำลดลงเรื่อย ๆ และถ้าไม่สามารถระบายหรือขุดลอกตะกอนออกไปได้ อายุการใช้งานของอ่างเก็บน้ำและเขื่อนก็จะหดสั้นลงจนใช้งานไม่ได้นั่นเอง


อย่างไรก็ตาม แม้ว่าสารกัมมันตรังสีที่ตกค้างอยู่ในสิ่งแวดล้อมหลังปี ค.ศ.1945 จะเอื้ออำนวยให้เกิดประโยชน์ในบางแง่มุมต่อการบริหารจัดการน้ำ แต่ถ้าพูดกันในด้านความเป็นมนุษย์แล้ว ระเบิดปรมาณูถือว่าเป็นการใช้วิทยาศาสตร์ในทางที่ผิด ซึ่งตัวไอน์สไตน์เองแม้จะเป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ที่ผลักดันให้เกิดโครงการแมนฮัตตันที่มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาระเบิดดังกล่าว แต่ตัวเขาก็ไม่เคยคิดที่จะใช้วิทยาศาสตร์ที่เขารักเพื่อทำร้ายเพื่อนร่วมโลกเลย เพราะเดิมทีเขาคิดเพียงว่าต้องการพัฒนาระเบิดปรมาณูเพื่อใช้คานอำนาจทางการทหารกับรัฐบาลเยอรมันเท่านั้น ความสูญเสียจากเหตุการณ์ในครั้งนั้นส่งผลให้ไอน์สไตน์ทุ่มเทชีวิตที่เหลือในช่วง 10 ปีสุดท้ายเพื่อเรียกร้องให้รัฐบาลของประเทศต่าง ๆ จัดตั้งรัฐบาลโลก โดยถือให้ประชาชนทุกคนเป็นพลเมืองโลก เพราะเขาคิดว่าการแบ่งแยกมนุษย์ออกเป็นชาติที่แตกต่างกันจะนำมาซึ่งความขัดแย้ง และอาจนำไปสู่สงครามโลกครั้งที่สาม รวมถึงการสูญสิ้นมนุษยชาติในที่สุด ตามที่เขาเคยกล่าวไว้ว่า


“ทางรอดเพียงหนึ่งเดียวสำหรับอารยธรรมและเผ่าพันธุ์มนุษย์อยู่ที่การจัดตั้งรัฐบาลโลก เพราะหากประเทศอธิปไตยยังคงมีการครอบครองอาวุธ นั่นหมายถึงสงครามย่อมเกิดขึ้นได้อีก”
 

เรียบเรียงโดย

สมาธิ ธรรมศร
ภาควิชาวิทยาศาสตร์พื้นพิภพ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

• [1] Einstein: His Life And Universe by Walter Isaacson
• [2] https://pubs.usgs.gov/circ/circ1171/html/cores.htm
• [3] https://pr.water.usgs.gov/projects/laguna-grande-limnology/sampling.html