แอบอ่านไดอารีโลก
Blockdit Originals ซีรีส์บทความพิเศษ
เวลาเราดูรายการสารคดีธรรมชาติ นักวิทยาศาสตร์บอกว่าสภาพโลกเมื่อ 50 ล้านปีก่อนเป็นอย่างนี้อย่างนั้น ระดับคาร์บอน ไดออกไซด์เมื่อ 100 ล้านปีก่อนเป็นเท่านี้เท่านั้น วัดอายุของสิ่งนั้นสิ่งนี้ได้ห้าพันปีบ้าง ห้าหมื่นปีบ้าง พวกเขารู้ได้อย่างไร? โม้รึเปล่า? มั่วหรือเปล่า?
ข้อดีของวิทยาศาสตร์คือว่ากันตามหลักฐาน มันมั่วไม่ได้
"ถ้าเช่นนั้นเรารู้อดีตอย่างละเอียดยังไงครับ?" ข้าพเจ้าถาม มิสเตอร์สโตนแมน* (*ตัวละครสมมุติ)
"มิสเตอร์สโตนแมน" เป็นฉายาของศาสตราจารย์ผู้เชี่ยวชาญเรื่องโลกอดีตกาลยุคหิน (Stone Age) ใคร ๆ จึงเรียกเขาว่ามนุษย์หิน
"ก็อ่านจาก ไดอารี' ของโลก" มิสเตอร์สโตนแมนตอบ
"ไดอารีอะไรครับ?"
"โลกก็มีนิสัยชอบบันทึกอดีตนะ 'สมุดไดอารี' ของโลกมีหลายเล่ม เช่น หิน ฟอสซิล ชั้นตะกอนดินในแม่น้ำ ทะเลสาบ ทะเล ชั้นน้ำแข็ง วงปีของต้นไม้ เหล่านี้ล้วนสามารถบอกสภาพอากาศโลกได้"
"แต่เราจะอ่านไดอารียังไงครับ?"
"ก็อ่านภาษาที่ธรรมชาติจารึกไว้เป็นรหัสต่าง ๆ"
"ผมชักงง"
"ความลับของโลกซ่อนอยู่ในทุกที่ คุณจะแอบอ่านไดอารีโลกได้ ก็ต้องสวมบทบาทนักสืบ อ่านโดยใช้เครื่องอ่านที่เรียกว่าวิทยาศาสตร์"
"ผมเพิ่งรู้ว่านักวิทยาศาสตร์ก็ต้องเป็นนักสืบ"
"ใช่ ในนิยายนักสืบ นักสืบค้นหาร่องรอยหลักฐานและพยานต่าง ๆ เพื่อสืบให้รู้ว่าใครเป็นคนร้าย แต่ธรรมชาติไม่มีผู้ร้าย ชีวิตทั้งหลายวิวัฒนาการไปเรื่อย ๆ อย่างนั้นเอง อย่างไรก็ตาม ธรรมชาติก็คล้ายนิยายนักสืบ เราสามารถสืบหาความจริงในอดีตได้ เช่น เราสืบรู้อุณหภูมิโลกในอดีตย้อนหลังได้ประมาณ 150 ปี"
"แล้วถ้าต้องการวัดอายุย้อนหลังไปไกลกว่านั้น?"
"ก็ต้องใช้ 'ไดอารี' เล่มอื่น ๆ"
"มีหลายเล่มหรือครับ?"
"ใช่ โลกมีอายุ 4,600 ล้านปี ก็บันทึกไดอารีไว้มากมาย เราอาจต้องอ่านไดอารีหลายเล่ม แล้วเอาหลักฐานต่าง ๆ มารวมกัน"
"แล้วเล่มไหนละเอียดที่สุดครับ?"
"ในบรรดา 'ไดอารี' ทั้งหลายของโลก ฉบับที่ 'บรรยาย' อย่างละเอียดลออที่สุดน่าจะเป็นไดอารีฟอสซิล ฟอสซิลถ้ามีขนาดใหญ่เรียกว่า macrofossils เช่นใบไม้ กระดูกสัตว์ ขนาดเล็กที่เรียกว่า microfossils เช่น ละอองเกสรดอกไม้ สัตว์น้ำขนาดจิ๋ว ทั้งสองอย่างช่วยบอกสภาพภูมิอากาศของโลกยุคอดีตได้"
"บอกยังไงครับ?"
"ผมขอถามคุณก่อน ต้นไม้ใช้อะไรดำรงชีพ?"
"คาร์บอน ไดออกไซด์"
"ถูกแล้ว ต้นไม้จึงต้องมี stomata หรือรูใบที่ให้อากาศผ่านเข้าออก ทีนี้ปริมาณ stomata ในฟอสซิลใบไม้จะบอกปริมาณคาร์บอน ไดออกไซด์ ถ้ารูปใบน้อยแสดงว่า คาร์บอน ไดออกไซด์ ในอากาศมีมาก ฟอสซิลใบไม้จึงช่วยให้เราศึกษาสภาพอากาศยุคโบราณได้"
"ที่แท้เป็นอย่างนี้นี่เอง"
"ละอองเกสรดอกไม้ก็สามารถบอกสภาพอากาศได้ดีในระดับหนึ่ง และเนื่องเกสรมีจำนวนมากกระจายไปทั่วโลก ทำให้เราศึกษาพื้นที่ได้กว้าง และค่าค่อนข้างเชื่อถือได้ เพราะวิเคราะห์ค่าทางวิทยาศาสตร์"
"ผมเคยเรียนตอนเด็กว่าต้นไม้นับอายุด้วยวงปี"
"ถูกแล้ว ความจริงต้นไม้ก็เป็นนักบันทึกไดอารีเหมือนกัน ไดอารีของต้นไม้คือวงปีที่ลำต้น ที่น่าสนใจคือวงปีของแต่ละปีไม่จำเป็นต้องเท่ากัน มันขึ้นกับสภาพอากาศด้วย"
"แล้วเราจะรู้ได้ยังไงว่าหลักฐานชิ้นหนึ่ง ๆ อยู่ในยุคไหน?"
"ลองดูลักษณะของสมุดไดอารีซี มันเป็นกระดาษนับร้อยแผ่นทับซ้อนกัน โลกก็เหมือนกัน ชั้นดินที่ทับถมในแม่น้ำ ทะเลสาบ ทะเลก็ทับถมทีละชั้น ทีละปี มันก็คือไดอารีของแผ่นโลกทางดิ่ง ยิ่งลึกลงไปก็คือยิ่งเก่าแก่ ทีนี้ถ้าเราใช้ท่อเจาะชั้นดินลึกลงไปสักหลายร้อยเมตร ก็จะได้ตัวอย่างดินเป็นหลอดยาว หรือ sediment core เราก็สามารถตรวจสอบธาตุ รวมไปถึงไอโซโทปของออกซิเจนในชั้นดินแต่ละชั้น ก็จะได้ข้อมูลเกี่ยวกับสภาพอากาศยุคโบราณแต่ละช่วง ถ้าพบฟอสซิลที่ชั้นไหน ก็รู้ว่าสิ่งมีชีวิตนั้นอยู่ในยุคไหน"
"มันเป็นการสืบค้นที่เข้าท่ามากครับ"
"ด้วย sediment core เราสามารถรู้ว่าภูเขาไฟระเบิดเมื่อไร โดยดูละอองฝุ่น แร่ธาตุต่าง ๆ ของเถ้าภูเขาไฟที่ลอยมาตกลงพื้นและทับถมกันปีแล้วปีเล่า ธาตุที่ลมพัดลอยมาทำให้เรารู้ทิศลมด้วย นอกจากนี้ก็สามารถรู้ทิศน้ำโดยดูจากตะกอนและเปลือกหอยที่แม่น้ำพัดมาตกสะสมเป็นชั้น เพราะแร่ธาตุบางชนิดเกิดเฉพาะบางที่เท่านั้น และในเมื่อเราสามารถวัดค่าชั้นดิน ก็วัดค่าชั้นน้ำแข็งได้"
"แต่จะดูอะไรจากน้ำแข็ง ในเมื่อน้ำแข็งมีแต่น้ำ?"
"ดูได้ก็แล้วกัน แต่เรื่องนี้คุณไปถามมิสเตอร์ไอซ์แมน*ดีกว่า" (*ตัวละครสมมุติ)
มิสเตอร์ไอซ์แมนเป็นศาสตราจารย์ผู้เชี่ยวชาญด้านค้นหาหลักฐานในน้ำแข็ง เขาบอกว่า "น้ำแข็งไม่ได้มีแต่น้ำ มันมีอนุภาคธาตุต่าง ๆ ที่ลอยมาตกเกาะบนผิวน้ำแข็งทุกวัน เช่น ละอองเกลือจากทะเลหรือคาร์บอนที่ตกลงมาจากชั้นบรรยากาศ เราก็สามารถวัดค่าธาตุในอดีตไกล ๆ ได้ เคมีก็อาจเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิของพื้นที่นั้นด้วย"
ตัวอย่างชั้นดินมากที่สุดแห่งหนึ่งในโลกคือมหาวิทยาลัยแห่งรัฐโอเรกอน สหรัฐฯ
(ภาพจาก Oregon State University)
"แปลว่าเราสามารถขุดชั้นน้ำแข็งอย่างที่มิสเตอร์สโตนแมนขุด sediment core ใช่ไหม?"
"ใช่ หลักการเดียวกัน ถ้าเราเจาะน้ำแข็งลงไปหลายร้อยเมตรเพื่อเก็บเป็นตัวอย่าง เรียกว่า ice core ก็จะได้ 'แคปซูลเวลา' ที่บอกทุกอย่าง ชั้นน้ำแข็งแต่ละชั้นปีบอกเหตุการณ์หรือสภาพอากาศที่เกิดขึ้นในบริเวณนั้นหรือภาคพื้นนั้น มีธาตุเคมีที่แตกต่างกันในแต่ละพื้นที่และแต่ละช่วงเวลา ธาตุเคมีเหล่านี้จะช่วยบอกสภาพอากาศได้...
"ชั้นน้ำแข็งยังเผยธุลีเกลือที่ลอยมาจากทะเล ทำให้รู้ทิศทางและแรงลมแถบแอนตาร์กติก เราสามารถวัดความเข้มข้นของเกลือจากชั้นน้ำแข็งต่างปีกัน รู้เรื่องลมในและอุณหภูมิของโลกโบราณ นอกจากนี้ในแท่ง ice core ยังอาจมีฟองอากาศขนาดจิ๋วที่ถูกกักไว้ มันเป็นอากาศโบราณที่ถูกกักไว้ นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาอากาศในสมัยนั้น ๆ เหมือนเดินทางย้อนอดีตได้จริง ๆ"
"แล้วไปขุดที่ไหนครับ?"
"จุดที่ดีที่สุดคือขั้วโลก กรีนแลนด์ แอนตาร์กติก เพราะเป็นพื้นที่ 'สะอาด' ไม่ค่อยโดนอะไรรบกวน ยังไม่มีใครไปสร้างบ้านจัดสรรหรือคอนโดที่นั่น"
"ผมคิดว่าเราคงมีข้อจำกัดในการเจาะท่อลงไป คงลึกได้ระยะหนึ่ง แล้วผมจะวัดค่าสิ่งของที่มีอายุหลายหมื่นหลายแสนหรือหลายล้านปีได้ยังไง?"
"เรื่องนี้คุณต้องไปหา วิลลาร์ด ลิบบี (Willard Libby)*" (* บุคคลจริง)
"เขาเป็นใคร?"
"นักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบล สาขาเคมีในปี 1960 เขาเคยทำงานในโครงการแมนฮัตตัน เป็นคนคิดค้นคาร์บอน-14 ผลงานที่ทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบล สาขาเคมีในปี 1960"
ข้าพเจ้าถามนักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบลว่า "ทำไมต้องเป็น คาร์บอน-14?"
วิลลาร์ด ลิบบี ตอบว่า "สัตว์ส่วนใหญ่ในโลกเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีฐานคาร์บอน (carbon-based) ดังนั้นหากจะวัดค่าอายุซากโบราณ ก็ควรวัดค่าธาตุคาร์บอน"
"มีเหตุผล แล้ววัดยังไงครับ?"
"ตรงนี้เราต้องมีความรู้เกี่ยวกับดวงอาทิตย์ก่อน นั่นคือทุก ๆ วินาทีรังสีจากดวงอาทิตย์วิ่งสู่ชั้นบรรยากาศของโลกซึ่งเต็มไปด้วยอะตอมของธาตุต่าง ๆ เมื่อรังสีดวงอาทิตย์กระทบกับอะตอมของไนโตรเจนในบรรยากาศ จะกลายเป็นคาร์บอน-14 ซึ่งเป็นธาตุกัมมันตรังสี แล้วมันจะเริ่มสลายตัวด้วยอัตราคงที่ ทีนี้พืชดูดคาร์บอนไดออกไซด์จากการสังเคราะห์แสง สัตว์ที่กินพืชก็ได้รับคาร์บอนมาด้วย เมื่อสัตว์ตาย มันก็หยุดรับคาร์บอน ส่วนคาร์บอนที่มีอยู่ในตัวก็เริ่มสลายตัว เราจึงสามารถรู้อายุของสัตว์พืชจากการวัดค่าคาร์บอน-14"
"เลข 14 คืออะไร?"
วิลลาร์ด ลิบบี
"ในนิวเคลียสของอะตอมมีโปรตอนกับนิวตรอน 14 คือเลขมวลของอะตอม คือจำนวนโปรตอนกับนิวตรอนรวมกัน เคยเรียนวิชาเคมีไหม?"
"เคยครับ"
"งั้นก็รู้ว่าอะตอมหนึ่ง ๆ เป็นธาตุอะไรยังไง?"
"ดูจำนวนโปรตอน"
"ใช่ ธาตุคาร์บอนมีโปรตอน 6 ตัว คาร์บอน-14 จึงมีนิวตรอนเท่ากับ 14-6 เท่ากับ 8 ตัว อะตอมของคาร์บอนทุกชนิดมีโปรตอน 6 ตัว แต่จำนวนนิวตรอนไม่เท่ากัน ความแตกต่างตรงนี้เรียกว่า ไอโซโทป คาร์บอนส่วนใหญ่เป็นคาร์บอน-12 จึงมีนิวตรอน 6 ตัว ถ้าคาร์บอน-13 ก็มีนิวตรอน 7 ตัว ที่แตกต่างคือคาร์บอน-12 กับคาร์บอน-13 เสถียร แต่คาร์บอน-14 เป็นกัมมันตรังสี จึงใช้วัดค่าอายุได้..."
"ผมหลงทางแล้วครับ อาจารย์ช่วยพูดภาษาไทยหน่อย"
นักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบลถอนใจ กล่าวว่า "ชั้นบรรยากาศของโลกมีคาร์บอนอยู่สามแบบ คือคาร์บอน-12 คาร์บอน-13 และคาร์บอน-14 ร้อยละ 99 ของคาร์บอนในชั้นบรรยากาศเป็นคาร์บอน-12 ส่วนคาร์บอน-14 มีน้อยมาก"
"แล้ววัดยังไงครับ?"
"สมมุติว่ามีอะตอมของคาร์บอน-14 หนึ่งหมื่นอะตอมในวันนี้ อีก 5,730 ปี มันจะลดจำนวนเหลือครึ่งหนึ่งคือ 5,000 อะตอม ทีนี้ครึ่งชีวิตของคาร์บอน-14 เท่ากับ 5,730 ปี เมื่อรู้หลักนี้ ก็วัดอายุได้"
"แล้วเราวัดค่าจากธาตุอื่น ๆ ได้ไหมครับ?"
"ได้ แต่การวัดจากคาร์บอน-14 สะดวกกว่า ผมทดลองหลักการวัดแบบนี้กับวัตถุที่พิสูจน์อายุทางประวัติศาสตร์แล้ว คือชิ้นไม้จากสุสานฟาโรห์โซซาร์ผู้ปกครองอียิปต์เมื่อ 4,600 ปีก่อน ซึ่งนักประวัติศาสตร์ยืนยันอายุของไม้ชิ้นนั้นแล้ว ปรากฏว่าคาร์บอน-14 พิสูจน์อายุได้ตรงกับหลักฐานทางประวัติศาสตร์"
"ตัวเลขนี้แม่นยำแค่ไหน?"
"การวัดคาร์บอน-14 ก็มีข้อผิดพลาดอยู่เหมือนกัน เพราะปริมาณคาร์บอน-14 ในชั้นบรรยากาศขึ้น ๆ ลง ๆ โดยเฉพาะยุคใหม่เมื่อเราเผาผลาญเชื้อเพลิงอย่างน้ำมันจำนวนมหาศาลต่างจากสมัยก่อน ทำให้คาร์บอน-14 เพิ่มขึ้นมากในชั้นบรรยากาศด้วยอัตราผิดธรรมชาติ"
"เราใช้คาร์บอน-14 วัดอายุโลกได้ไหมครับ?"
"ไม่ได้ คาร์บอน-14 มีข้อจำกัดของมัน คือวัดค่าแน่นอนได้แค่หกหมื่นปีเท่านั้น จะวัดซากที่มีอายุมากกว่านั้น ต้องวัดค่าสลายตัวของธาตุอื่น ยกตัวอย่าง เช่น โปแตสเซียม 40 วัดไปได้ถึง 1,300 ล้านปี ยูเรเนียม 235 วัดได้ถึง 4,500 ล้านปี"
ต่างจากนิยายนักสืบทั่วไปที่มักมีผู้ร้าย ธรรมชาติไม่มีผู้ร้าย ทฤษฎีวิวัฒนาการชี้ว่า สรรพสิ่งในธรรมชาติดำเนินไปโดยไม่มีผู้ร้ายหรือผู้ดี มันเคลื่อนไหลไปตามเหตุและปัจจัย เช่นนั้นเอง
ทว่าเมื่อมาถึงยุคที่ธรรมชาติแปรปรวนและมนุษย์บางคนบอกว่า มนุษย์ไม่ใช่ตัวการทำลายชั้นบรรยากาศโลก เป็นธรรมชาติเช่นนี้เอง เราอาจพบว่า เราไม่ต้องพึ่ง "ไดอารี" โลกก็สามารถเห็นความจริงต่อหน้าเราว่าโลกกำลังป่วยหนัก และการสืบสวนครั้งนี้ธรรมชาติมีผู้ร้าย ก็คือมนุษย์นี่เอง
- 13
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
