เมื่อโลกพลิกผัน: การพลิกกลับของขั้วแม่เหล็กโลกและการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่

หลายคนคงเคยได้ยินเรื่อง ‘การพลิกกลับของขั้วแม่เหล็กโลก’ ซึ่งเรียกเป็นภาษาอังกฤษว่า Geomagnetic Reversal กันมาบ้างแล้ว หลายคนสงสัยว่านี่เป็นเรื่องในนิยายวิทยาศาสตร์หรือเปล่า แต่ต้องบอกคุณว่ามันเกิดขึ้นได้จริง โดยอย่าสับสนเรื่องขั้วแม่เหล็กโลกนี้กับ ‘ทิศ’ นะครับ เพราะทิศเหนือก็ยังคงเป็นทิศเหนือเหมือนที่เรารู้ โลกไม่ได้หมุนกลับข้างเหมือนเราหมุนส้ม แต่มันคือการกลับข้างของ ‘ขั้ว’ แม่เหล็ก ที่ส่งผลต่อ ‘สนามแม่เหล็กโลก’ ที่มีลักษณะแผ่กระจายโอบอุ้มโลกอยู่

นักวิทยาศาสตร์เพิ่งค้นพบเมื่อไม่นานมานี้นี่เองว่า การพลิกกลับของขั้วแม่เหล็กโลกนั้น มีสหสัมพันธ์กับการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่!

การกลับข้างของขั้วแม่เหล็กโลกเกิดขึ้นเมื่อไรนั้นทำนายได้ยากนะครับ เพราะมันมักจะเกิดขึ้นแบบสุ่ม เราเรียกขั้วที่ตรงกับทิศว่าอยู่ในสภาวะ ‘ปกติ’ หรือมี Normal Polarity กับช่วงที่ขั้วแม่เหล็กกลับข้างสวนทางกับทิศ แบบนี้เรียกว่า Reverse Polarity หรือ Polarity Chron หรือบางทีก็เรียกว่า Chron เฉยๆ

ในช่วงเวลา 83 ล้านปีที่ผ่านมา เกิดการกลับขั้วที่ว่านี้มาแล้ว 183 ครั้ง ซึ่งถ้านำมาหาค่าเฉลี่ย ก็จะพบว่าเกิดขึ้นทุกๆ ราว 450,000 ปี แต่อย่างที่บอกว่าส่วนใหญ่แล้วจะเกิดขึ้นแบบสุ่ม คือทำนายไม่ได้ ไม่ได้มีวงจรวัฏจักรอะไร โดยครั้งที่คนรู้จักมากที่สุด น่าจะเป็นครั้งที่เกิดขึ้นเมื่อราว 781,000 ปีที่แล้ว เรียกว่า Brunhes-Matuyama Reversal ตามชื่อของ Bernard Brunhes และ Motonori Matuyama ซึ่งเป็นนักธรณีฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสและญี่ปุ่น ที่ตั้งข้อสังเกตว่าขั้วแม่เหล็กโลกมีการกลับข้าง และค้นพบการกลับข้างครั้งที่ว่านี้

การกลับขั้วนั้นมีทั้งแบบเล็กและใหญ่ คือกลับแล้วอยู่นาน กับเกิดการกลับขั้วเพียงช่วงสั้นๆ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์พบว่า ครั้งสั้นๆ ที่เกิดขึ้นล่าสุดเมื่อราว 42,000 ถึง 41,000 ปีที่แล้วนั้น แม้จะเกิดสั้นๆ แต่มันไปลดความแรงของสนามแม่เหล็กโลกลงอย่างมาก และนั่นอาจเป็นตัวกระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมบนโลก แล้วลุกลามไปจนเกิดการสูญพันธุ์ใหญ่ได้

การค้นพบนี้เกิดขึ้นเพราะเทคโนโลยีการค้นหาอายุโดยใช้คาร์บอน (Carbon Dating) ที่ก้าวหน้าขึ้น โดยนักวิทยาศาสตร์ได้เชื่อมโยงการเปลี่ยนแปลงในรูปแบบของภูมิอากาศ การสูญพันธ์ุของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดใหญ่ และแม้กระทั่งการเปลี่ยนแปลงของพฤติกรรมมนุษย์ในช่วงนั้น ซึ่งเกิดสอดคล้องกับเหตุการณ์ทางธรณีวิทยาที่เรียกว่า Laschamps Event หรือ Laschamps Excursion อันเป็นปลายยุคน้ำแข็ง

ในช่วงที่เกิดการกลับขั้ว สนามแม่เหล็กโลกที่ทำหน้าที่ปกป้องคุ้มครองโลก คล้ายๆ กับเป็นเกราะป้องกันโลกจากอนุภาคมีประจุทั้งหลายที่พุ่งตรงมาจากดวงอาทิตย์ ก็เกิดอ่อนแอลง นักวิทยาศาสตร์สงสัยมานานแล้วว่า ในช่วงเวลาแบบนี้ น่าจะทำให้สิ่งมีชีวิตในโลกอยู่ในอาการเปราะบางและเสี่ยงต่อการสูญพันธุ์ได้ แต่ก็ยังหาหลักฐานมาพิสูจน์ไม่ได้

จนเมื่อไม่นานมานี้ อลัน คูเปอร์ (Alan Cooper) นักชีววิทยาวิวัฒนาการจากองค์กรชื่อ BlueSky Genetics ในเมืองแอดิเลด ได้เดินทางเข้าไปสำรวจต้นไม้ในนิวซีแลนด์ ที่มีชื่อว่าต้นเคารี (Kauri) ซึ่งเป็นหนึ่งในต้นไม้ที่เก่าแก่ที่สุดในโลก ในนิวซีแลนด์นั้นมีบึงโคลนที่ต้นไม้เหล่านี้จมอยู่ โคลนจึงเป็นตัวรักษาต้นไม้เอาไว้ ที่สำคัญก็คือ ต้นไม้พวกนี้มีอายุเก่าแก่นับย้อนกลับไปได้ถึงยุค Laschamps Excursion เลย

ดังนั้น คูเปอร์กับทีมงานจึงสามารถหาตัวอย่างของต้นไม้เก่าแก่จากบึงโคลนที่อยู่ทางตอนเหนือของนิวซีแลนด์ได้ แล้วนำมาวิเคราะห์คาร์บอน-14 อันเป็นคาร์บอนกัมมันตรังสีที่ใช้ในการหาอายุของสิ่งมีชีวิต แล้วพบว่าในช่วงเวลานนั้นเกิดการเปลี่ยนแปลงใหญ่ขึ้นมา ที่แสดงให้เห็นว่าปริมาณรังสีคอสมิกหรือรังสีจากอวกาศนั้นเพิ่มสูงขึ้น ซึ่งจะเกิดแบบนี้ได้ก็เมื่อสนามแม่เหล็กโลกอ่อนแอ ทำให้เกิดคาร์บอน-14 ในบรรยากาศเพิ่มมากขึ้น ต้นไม้จึงสะสมคาร์บอนเหล่านี้เอาไว้มากขึ้นตามไปด้วย

จากนั้นทีมงานก็ทำแบบจำลองเพื่อดูว่า การที่สนามแม่เหล็กโลกอ่อนแอลง จะส่งผลต่อรูปแบบของภูมิอากาศอย่างไร การวิเคราะห์โดยใช้คอมพิวเตอร์บ่งชี้ว่า เมื่อมีอนุภาคที่มีประจุเข้ามาในชั้นบรรยากาศมากขึ้น ธาตุต่างๆ ในอากาศก็จะถูกเร่งให้ทำปฏิกิริยากันมากขึ้น ก๊าซที่เกิดมากขึ้นก็คือก๊าซจำพวกไฮโดรเจนออกไซด์และไนโตรเจนออกไซด์ อันเป็นโมเลกุลที่ชอบ ‘กิน’ โอโซน เมื่อโอโซนในชั้นบรรยากาศลดลง รังสีต่างๆ เช่น อุลตร้าไวโอเลต ก็จะทะลุทะลวงเข้ามาโดยตรงได้มากขึ้น ก่อเกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศขึ้นมา

ทีมงานยังสำรวจเรื่องอื่นๆ ประกอบอีก เช่น สำรวจเรื่องการตกตะกอน เรื่องละอองเกสรตกค้างที่พบ รวมไปถึงข้อมูลอื่นๆ ในช่วงก่อนและระหว่าง Laschamps Excursion ด้วย ข้อมูลทั้งหมดบ่งชี้ว่า พื้นที่ส่วนใหญ่ในซีกโลกใต้ ตั้งแต่ออสเตรเลียไปจนถึงเทือกเขาแอนดีสในอเมริกาใต้ จู่ๆ ก็เกิด ‘เย็น’ ลงกะทันหัน

ที่น่าประหลาดใจมากก็คือ ทีมนักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่า ผลที่เกิดขึ้นนี้ไม่ได้เกิดในระหว่างการกลับขั้วแม่เหล็กโลก แต่มันเกิดขึ้นอย่างเข้มข้น ‘ก่อน’ ที่แม่เหล็กจะกลับขั้วนานหลายร้อยปี ในช่วงที่เกิดการกลับขั้วแล้วจริงๆ สนามแม่เหล็กโลกมีความแรงราว 28% ของปัจจุบัน แต่ช่วงที่กำลังเกิดการเปลี่ยนผ่าน สนามแม่เหล็กโลกมีความแรงเหลือเพียง 6% ท่านั้นเอง

นักวิทยาศาสตร์เถียงกันมานานว่า ที่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดใหญ่อย่างช้างแมมมอธขนยาวสูญพันธุ์ไปนั้น เกิดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ หรือเพราะมนุษย์ล่าพวกมันจนหมดโลกกันแน่ ในออสเตรเลียมีสัตว์ประเภทนี้เหมือนกัน เรียกว่า ไดโปรโทดอน (Diprotodon) ซึ่งจะเป็นคล้ายๆ กับตัววอมแบตยักษ์ กับจิงโจ้ยักษ์ที่มีชื่อวิทยาศาสตร์ว่า Procoptodon Goliah แล้วก็มีการค้นพบว่า การสูญพันธุ์ของสัตว์ขนาดใหญ่เหล่านี้เกิดขึ้นในช่วง 42,000 ปีที่แล้ว

มีการนำข้อมูลที่ได้จากการเจาะแกนน้ำแข็ง (Ice Core) เพื่อดูกิจกรรมของดวงอาทิตย์ (Solar Activity) มาประกอบ พบว่าในช่วงเวลาเดียวกันนั้น ดวงอาทิตย์ก็มีกิจกรรมน้อยมากพอดี การที่ดวงอาทิตย์มีกิจกรรมน้อย ไม่ได้แปลว่ามันไม่ส่งอนุภาคมีประจุออกมา แต่หมายความว่าความร้อนจากดวงอาทิตย์ลดน้อยลง นั่นจึงอธิบายได้ว่าทำไมเกิดความหนาวเย็นขึ้นฉับพลัน นักวิทยาศาสตร์บอกว่า สององค์ประกอบนี้คือ การที่ดวงอาทิตย์ส่องแสงให้ความอบอุ่นไม่เพียงพอ กับสนามแม่เหล็กโลกอ่อนแอ ทำให้อนุภาคมีประจุต่างๆ ทะลุทะลวงเข้ามาได้มาก แล้วเกิดก๊าซที่ทำลายโอโซน กลายมาเป็นสองปัจจัยหลักที่สร้างความตึงเครียดให้กับประชากรสัตว์ในโลก

ยังมีการค้นพบด้วยว่า ในช่วงเวลาเดียวกัน พบรอยประทับมือของมนุษย์บนผนังถ้ำเพิ่มมากขึ้นผิดปกติ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ก็ตั้งข้อสังเกตว่า รอยประทับมือนั้นเกิดจากการใช้ดินโคลนสีแดง ซึ่งจะมีแร่เหล็กผสมอยู่ เรียกว่า Red Ochre นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า เจ้าดินโคลนที่ว่านี้ มนุษย์ยุคนั้นใช้พอกตัวเพื่อเป็นสารป้องกันแสงแดด ประกอบกับการที่มนุษย์เข้ามาอยู่ในถ้ำมากขึ้นกว่าที่เคยเป็น อาจบ่งชี้ว่ามนุษย์หนีทั้งรังสีและความหนาวเย็นเข้ามาอยู่ในถ้ำ

การค้นพบนี้เป็นการค้นพบเฉพาะสำหรับการกลับขั้วแม่เหล็กโลกเมื่อ 42,000 ปีที่แล้วเท่านั้น เรายังไม่สามารถสรุปได้ว่าการกลับขั้วแม่เหล็กโลกทุกครั้งจะทำให้เกิดการสูญพันธุ์ใหญ่เสมอไป แต่การที่มนุษย์รับรู้ข้อมูลนี้ก็ทำให้เราเตรียมตัวเตรียมใจเอาไว้ก่อนได้ว่า หากเกิดการกลับขั้วอีกครั้งในอนาคต อาจเกิดผลกระทบอะไรขึ้นได้บ้าง

พิสูจน์อักษร: วรรษมล สิงหโกมล

อ้างอิง: