พบความลับของมหาสมุทรแอนตาร์กติก ซ่อนอยู่ในชั้นโคลนใต้พื้นทะเล

เหตุใดคนกลุ่มหนึ่งจึงกล้าทำงานที่เต็มไปด้วยอุปสรรคและความยากลำบาก ต้องเผชิญกับกระแสลมที่หนาวเหน็บจนมือชา และต้องทนกับคลื่นลมบ้าคลั่งในท้องทะเล ในบางครั้งยังต้องทำงานต่อเนื่องทั้งคืน เพียงเพื่อขุดเอาดินโคลนขึ้นมาจากพื้นก้นมหาสมุทรแอนตาร์กติก ?

คนกลุ่มที่ว่าคือทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติผู้กล้าหาญและรักการผจญภัย ซึ่งเมื่อช่วงต้นปีนี้ได้ไปประจำการอยู่บนเรือวิจัย ที่จอดลอยลำอยู่โดยรอบคาบสมุทรแอนตาร์กติก (Antarctic Peninsula) เพื่อปฏิบัติภารกิจในการเปิดเผยความลับทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งจะทำให้ทราบถึงความเป็นมาทางธรรมชาติวิทยาในอดีต ตลอดช่วงหลายร้อยปีก่อนของ "มหาสมุทรใต้" (Southern Ocean) แห่งนี้

แท่งโคลนซึ่งเป็นชั้นของดินตะกอนเก่าแก่ล้ำค่าที่ขุดเจาะขึ้นมาได้ จะถูกจัดสรรปันส่วนให้กับนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกเพื่อนำไปทำการวิเคราะห์ ซึ่งผลการศึกษาในครั้งนี้จะให้คำตอบว่า กิจกรรมต่าง ๆ ของมนุษย์ ซึ่งรวมถึงอุตสาหกรรมการล่าวาฬที่เคยมีอยู่นานถึงหนึ่งศตวรรษ ได้ส่งผลกระทบต่อทวีปแอนตาร์กติกาและภูมิภาคอื่น ๆ ของโลกอย่างไรบ้าง

การวิจัยนี้เป็นส่วนหนึ่งของความร่วมมือระหว่างทีมนักวิทยาศาสตร์จากทั่วโลก ในโครงการสำรวจ Convex Seascape Survey เพื่อทำความเข้าใจถึงความสัมพันธ์ที่เชื่อมโยงเกี่ยวข้องกันอย่างซับซ้อน ระหว่างมหาสมุทรกับภูมิอากาศ

ประวัติศาสตร์ของชีวิตใต้ท้องทะเล

ทีมนักวิจัยใช้หัวขุดเจาะชนิดพิเศษ ซึ่งมีลักษณะคล้ายที่เจาะแกนแอปเปิลขนาดยักษ์ที่ผูกโยงไว้กับเรือ ขุดเจาะลงไปใต้พื้นก้นมหาสมุทรด้วยความลึกสูงสุดถึง 500 เมตร จนกระทั่งได้ดินโคลนใต้ท้องทะเลที่เป็นแท่งหรือแก่นยาวถึงกว่า 40 แท่ง จากจุดต่าง ๆ โดยรอบคาบสมุทรแอนตาร์กติก

บริเวณนี้เป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของสัตว์ทะเลหลากหลายชนิด ซึ่งเรียกได้ว่ามีประชากรสัตว์ทะเลหนาแน่นที่สุดจุดหนึ่งของทวีปแอนตาร์กติกา ทำให้ตรงนี้เป็นจุดศูนย์กลางของการประมง, การท่องเที่ยว, และอุตสาหกรรมการล่าวาฬ ซึ่งเคยเฟื่องฟูก่อนจะถูกสั่งห้ามไปในช่วงทศวรรษ 1980

ดร.เอลิเซนดา บัลเลสเต ผู้นำทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยบาร์เซโลนาของสเปน บอกว่าการเก็บตัวอย่างโคลนหรือดินตะกอนจากใต้พื้นก้นสมุทรมาวิเคราะห์ จะทำให้เราทราบถึงสิ่งที่เคยเกิดขึ้นในอดีต "เหมือนกับอ่านตำราประวัติศาสตร์"

ดร.บัลเลสเตยังบอกว่า "ข้อมูลที่บ่งชี้ถึงสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในท้องทะเลแห่งนี้ในปัจจุบัน และข้อมูลของสิ่งมีชีวิตที่เคยดำรงอยู่ในที่แห่งนี้ในอดีต รวมทั้งร่องรอยหลักฐานของผลกระทบจากกิจกรรมของมนุษย์" ล้วนถูกบันทึกไว้ในชั้นโคลนหรือดินตะกอน ที่ทับถมซ้อนกันหลายชั้นมาเป็นเวลานานหลายร้อยปี

การเก็บรักษาและตรวจหาอายุของดินตะกอนชั้นต่าง ๆ รวมทั้งการตรวจวิเคราะห์องค์ประกอบของมัน จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถมองเห็นภาพรวม เกี่ยวกับประวัติความเป็นมาของสิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรแอนตาร์กติก ได้ชัดเจนยิ่งขึ้น

เมื่อแท่งโคลนจากใต้พื้นก้นสมุทรถูกนำขึ้นมาบนเรือวิจัยแล้ว มันจะถูกนำไปแช่แข็ง ก่อนจะขนส่งไปยังห้องปฏิบัติการของดร.บัลเลสเต ในนครบาร์เซโลนา หลังจากนั้นจึงจะมีการแจกจ่ายและส่งต่อแท่งโคลนดังกล่าว ไปยังสถาบันวิจัยหลายแห่งทั่วโลก เพื่อให้เหล่านักวิทยาศาสตร์ช่วยกันสแกนและตรวจหาอายุของชั้นดินตะกอน พร้อมทั้งตรวจสอบว่ามีร่องรอยของจุลชีพชนิดใดอยู่บ้าง นอกจากนี้ยังมีการตรวจวัดปริมาณของมลพิษที่ปนเปื้อนในดินโคลน และจะคำนวณด้วยว่ามีการฝังจมกักเก็บคาร์บอนในดินโคลนดังกล่าวมากน้อยเพียงใด

แคลร์ อัลเลน นักสมุทรศาสตร์จากองค์การสำรวจแอนตาร์กติกแห่งอังกฤษ (BAS) ซึ่งศึกษาประวัติความเป็นมาทางธรรมชาติวิทยาของทวีปแอนตาร์กติกามานานกว่า 20 ปี บอกว่าแท่งดินโคลนที่ขุดเจาะได้จากพื้นก้นสมุทรแบบนี้ เป็นวัตถุสำหรับการศึกษาวิจัยที่ทรงคุณค่าอย่างยิ่ง

"เราไม่อาจล่วงรู้ถึงสิ่งที่เกิดขึ้นก่อนปี 1950 ซึ่งเป็นยุคที่ยังไม่มีระบบเฝ้าสังเกตการณ์ใด ๆ ในแถบทวีปแอนตาร์กติกา ดังนั้นการขุดเจาะแท่งดินตะกอนและแก่นน้ำแข็งอายุเก่าแก่ขึ้นมาตรวจสอบ จึงเป็นหนทางเดียวที่เราจะทราบได้ ถึงความเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ และความผันแปรของภูมิอากาศตลอดช่วงยุคต่าง ๆ ในอดีต" อัลเลนกล่าว

ร่องรอยดีเอ็นเอที่หลงเหลือจากการล่าวาฬ

ตัวอย่างของโคลนหรือดินตะกอนที่ได้มาใหม่จากพื้นก้นมหาสมุทรแอนตาร์กติก โดยเฉพาะอย่างยิ่งชิ้นที่จะนำไปตรวจวิเคราะห์ดีเอ็นเอ จะถูกนำไปเก็บรักษาด้วยการแช่แข็งที่อุณหภูมิต่ำเป็นพิเศษ เพื่อยับยั้งกระบวนการทางชีวภาพต่าง ๆ ให้หยุดลงทั้งหมด

ดร.บัลเลสเต ได้นำตัวอย่างบางชิ้นออกมาจากตู้แช่แข็งขนาดใหญ่ที่ใช้กันในโรงงานอุตสาหกรรม เพื่อให้ผู้สื่อข่าวบีบีซีได้ชมเพียงแวบเดียว ก่อนจะนำกลับเข้าตู้แช่ดังเดิม "ตัวอย่างดินตะกอนก้นมหาสมุทรเหล่านี้ ต้องถูกเก็บรักษาไว้ในอุณหภูมิ -80 องศาเซลเซียส เพื่อไม่ให้เสื่อมสภาพหรือสลายตัว" ดร.บัลเลสเตกล่าว

อุณหภูมิที่ต่ำกว่าจุดเยือกแข็งอย่างมาก ช่วยให้สารพันธุกรรมหรือดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิตคงสภาพอยู่ได้ยาวนานขึ้น เหมาะกับการนำไปตรวจวิเคราะห์ดีเอ็นเอในสิ่งแวดล้อม (environmental DNA analysis) ซึ่งเป็นเทคนิควิธีการใหม่ที่ก้าวหน้าไปอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดยเทคนิคนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถค้นหาข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตได้ ทั้งจากในดิน ในน้ำ และในอากาศ ซึ่งข้อมูลเหล่านี้เหมือนกับรอยพิมพ์นิ้วมือของสิ่งมีชีวิต ที่พวกมันทิ้งให้หลงเหลือเอาไว้ในสิ่งแวดล้อมนั่นเอง

ดร.คาร์ลอส เพร็กเลอร์ จากมหาวิทยาลัยคิงอับดุลลาห์ของซาอุดีอาระเบีย รับหน้าที่ผู้นำการวิจัยในส่วนของการวิเคราะห์ดีเอ็นเอในสิ่งแวดล้อม โดยพยายามจะค้นหาคำตอบในเรื่องที่ว่า อุตสาหกรรมการล่าวาฬในอดีต ที่ดำเนินมาอย่างต่อเนื่องยาวนานถึงเกือบหนึ่งศตวรรษในแถบทวีปแอนตาร์กติกานั้น ส่งผลกระทบต่อมหาสมุทรและภูมิอากาศอย่างไรบ้าง

นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่า การล่าวาฬอย่างหนักส่งผลกระทบต่อวงจรคาร์บอน เพราะที่ผ่านมามหาสมุทรช่วยดูดซับและกักเก็บคาร์บอนส่วนเกินเอาไว้ได้อย่างมาก ผ่านกระบวนการจมซากอินทรีย์ของสิ่งมีชีวิตที่ตายลง และกักเก็บไว้อย่างถาวรที่พื้นก้นสมุทร แทนที่จะปลดปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกที่นำไปสู่ภาวะโลกร้อน

"เราต่างทราบดีว่า วาฬเป็นสัตว์ที่มีคาร์บอนในตัวอยู่มาก เพราะมันมีขนาดใหญ่" ดร.เพร็กเลอร์กล่าว เขายังบอกว่ากำลังศึกษาวิจัย เพื่อประมาณการว่าในอดีตมีการจมคาร์บอนด้วยซากวาฬมากน้อยเพียงใด

"เราสามารถตรวจหาดีเอ็นเอของวาฬที่ตายลง และปริมาณคาร์บอนที่พวกมันทิ้งไว้ได้ จากชั้นดินตะกอนเก่าแก่ที่ขุดเจาะขึ้นมา ซึ่งจะทำให้ทราบได้ว่าวงจรคาร์บอนในอดีตเป็นอย่างไร โดยเฉพาะอย่างยิ่งในยุคก่อนที่อุตสาหกรรมการล่าวาฬจะกลายเป็นสิ่งต้องห้าม เพราะการล่าวาฬเพื่อการค้า ทำให้ประชากรวาฬส่วนใหญ่หายไปจากมหาสมุทรใต้"

ดร.เพร็กเลอร์กล่าวสรุปทิ้งท้ายว่า ผลการศึกษาที่จะได้จากโครงการข้างต้น จะช่วยให้มนุษย์เข้าใจกระจ่างแจ้งได้มากขึ้นว่า การดำรงอยู่ของสัตว์ทะเลยักษ์ใหญ่อย่างวาฬตามธรรมชาติของมัน มีบทบาทสำคัญในการต่อสู้กับภาวะโลกร้อน และการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศได้อย่างไร