รู้จัก “มหาพายุสุริยะ” ขุมพลังที่อาจทำลายล้างโลกยุคใหม่

ปัจจุบันดวงอาทิตย์กำลังเข้าสู่ระยะที่มีความเคลื่อนไหวด้านพลังงานสูงเป็นพิเศษ แต่การปลดปล่อยพลังงานมหาศาลจากความเปลี่ยนแปลงดังกล่าว ก็ยังเทียบไม่ได้กับเหตุการณ์ “มหาพายุสุริยะ” ที่ซัดถล่มโลกเมื่อราว 14,000 ปีก่อน ซึ่งนักวิทยาศาสตร์หลายรายเตือนว่า หากเหตุการณ์นี้เกิดขึ้นอีกครั้งกับโลกยุคใหม่ที่เต็มไปด้วยเทคโนโลยีอันทันสมัย ความเสียหายจะรุนแรงและทรงพลังทำลายล้างยิ่งกว่าในยุคโบราณหลายเท่า

ต้นไม้ที่เก่าแก่ที่สุดบนโลกมีอายุประมาณ 5,000 ปี มันคือสิ่งมีชีวิตที่อยู่มานานพอจะได้เห็นทั้งความรุ่งเรืองและการล่มสลายของจักรวรรดิโรมัน การอุบัติขึ้นของคริสต์ศาสนา การค้นพบทวีปอเมริกาของชาวยุโรป และเหตุการณ์ประวัติศาสตร์ที่มนุษย์ก้าวลงเหยียบพื้นดวงจันทร์เป็นครั้งแรก ส่วนต้นไม้โบราณที่ถูกฝังลงในดินก็สามารถจะกลายเป็นหินฟอสซิล ซึ่งเก็บรักษาข้อมูลของโลกยุคอดีตไว้ให้เรามองย้อนกลับไปได้ถึง 30,000 ปีเลยทีเดียว

แม้จะดูเหมือนว่าซากฟอสซิลของไม้ที่กลายเป็นหินแข็งนี้ เป็นเพียงผู้สังเกตการณ์ที่เฝ้าดูอยู่เฉย ๆ ในตอนที่ยังมีชีวิตอยู่ ไม่สามารถจะจดบันทึกเพื่อให้ข้อมูลเกี่ยวกับเรื่องราวทางประวัติศาสตร์แก่เราได้ แต่การที่ต้นไม้ค่อย ๆ เติบโตขึ้น และผลิตอาหารผ่านกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงตลอดทั้งปี กิจกรรมนี้ได้บันทึกความเคลื่อนไหวเปลี่ยนแปลงด้านพลังงานของดวงอาทิตย์ไว้อย่างต่อเนื่อง โดยจารึกลงในเนื้อไม้บริเวณลำต้นของมันนั่นเอง

การสังเคราะห์ด้วยแสงทำให้เนื้อไม้เปลี่ยนสีไปตามฤดูกาล โดยจะมีสีอ่อนในฤดูใบไม้ผลิและมีสีเข้มขึ้นในฤดูใบไม้ร่วง ทำให้เกิด “วงปี” (tree rings) ที่บันทึกการเติบโตของตัวเองและความเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมรอบข้าง “วงปีของต้นไม้ได้มอบแคปซูลเวลา อันเป็นคลังข้อมูลที่ทรงคุณค่าให้กับเรา” ชาร์ล็อต เพียร์สัน นักวิจัยวงปีต้นไม้จากมหาวิทยาลัยแอริโซนาของสหรัฐฯ กล่าว

ตลอดช่วงศตวรรษที่ 20 นักวิจัยวงปีต้นไม้ใช้ข้อมูลนี้ตรวจสอบเรื่องราวในอดีตจำนวนมาก ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในช่วงสั้น ๆ ประมาณหนึ่งทศวรรษ แต่ก็มักจะเป็นเหตุการณ์รุนแรงหรือหายนะที่เกิดขึ้นอย่างฉับพลันด้วย โดยหลักฐานที่พบจำนวนหนึ่งชี้ถึงความเคลื่อนไหวเปลี่ยนแปลงด้านพลังงานครั้งใหญ่ของดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นเหตุการณ์ระดับมหึมาชนิดที่ไม่เคยพบเห็นมาก่อน

เมื่อปี 2012 ฟุสะ มิยาเกะ นักศึกษาวิจัยระดับปริญญาเอก ซึ่งปัจจุบันทำงานเป็นนักฟิสิกส์ด้านรังสีคอสมิกที่มหาวิทยาลัยนาโงยาของญี่ปุ่น ค้นพบว่าตัวอย่างวงปีในต้นสนซีดาร์สายพันธุ์ญี่ปุ่นที่กำลังศึกษาอยู่ มีร่องรอยของไอโซโทปกัมมันตรังสีชนิดคาร์บอน-14 พุ่งสูงขึ้นอย่างผิดปกติเมื่อราว 800 ปีก่อน ซึ่งตรงกับช่วงคริสต์ศักราช 774 พอดี

แม้ในตอนแรกเธอจะสงสัยถึงความถูกต้องของหลักฐานที่พบ แต่ในที่สุดมิยาเกะและเพื่อนร่วมทีมวิจัยก็ลงความเห็นว่า ร่องรอยของคาร์บอน-14 ปริมาณสูงนั้น น่าจะมาจากบางสิ่งในห้วงอวกาศที่ปลดปล่อยอนุภาคพลังงานสูงเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลก จนเกิดชนปะทะเข้ากับอะตอมไนโตรเจนและผลิตคาร์บอน-14 ออกมา

ก่อนหน้านี้นักดาราศาสตร์มักเชื่อมโยงเหตุการณ์ดังกล่าวเข้ากับ “ซูเปอร์โนวา” หรือการระเบิดของดาวฤกษ์ที่สิ้นอายุขัย แต่ผลการวิจัยล่าสุดหลายชิ้น เริ่มชี้ว่ามีความเป็นไปได้ที่อนุภาคพลังงานสูงเหล่านั้นจะมาจากการปลดปล่อยพลังงานครั้งใหญ่ของดวงอาทิตย์ เช่นซูเปอร์แฟลร์หรือเปลวสุริยะขนาดมหึมา ซึ่งทรงพลังยิ่งกว่าสิ่งที่เกิดขึ้นในยุคปัจจุบันหลายเท่า

แมทิว โอเวนส์ นักฟิสิกส์อวกาศจากมหาวิทยาลัยเรดดิงของสหราชอาณาจักร บอกว่าการพุ่งขึ้นของคาร์บอน-14 ในระดับที่มิยาเกะค้นพบนั้น จะต้องมาจากการปลดปล่อยอนุภาคพลังงานสูงครั้งใหญ่ ซึ่งทรงพลังกว่าที่เราพบเห็นกันทั่วไปในปัจจุบันอย่างน้อย 10 เท่า ซึ่งในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาตินั้น มีการบันทึกถึงเหตุการณ์เปลวสุริยะหรือโซลาร์แฟลร์ที่รุนแรงครั้งแรกในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 ซึ่งมีความเชื่อมโยงเกี่ยวข้องกับพายุแม่เหล็กโลกครั้งใหญ่ในปี 1859 หรือที่เรียกกันว่า “เหตุการณ์คาร์ริงตัน” (Carrington Event) ตามชื่อสกุลของริชาร์ด คาร์ริงตัน นักดาราศาสตร์ผู้ค้นพบมันนั่นเอง

ต่อมาการค้นพบของมิยาเกะได้รับการยืนยัน จากผลการตรวจสอบตัวอย่างวงปีต้นไม้อื่น ๆ และผลวิเคราะห์แกนน้ำแข็งยุคโบราณที่ขุดเจาะขึ้นมาจากกรีนแลนด์และทวีปแอนตาร์กติกา โดยในแกนน้ำแข็งยังพบร่องรอยไอโซโทปกัมมันตรังสีของธาตุเบริลเลียม-10 และคลอรีน-36 ซึ่งเกิดจากการชนของอนุภาคพลังงานสูงในห้วงอวกาศได้เช่นกัน

หลังจากนั้นก็มีการค้นพบหลักฐานของสิ่งที่เรียกว่า “เหตุการณ์มิยาเกะ” (Miyake Events) เพิ่มมากขึ้นทั่วโลก โดยนักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบและลงมือศึกษาเหตุการณ์ที่ทรงพลังในระดับดังกล่าวแล้วถึง 7 เหตุการณ์ด้วยกัน ซึ่งเหตุการณ์เหล่านี้ล้วนเกิดขึ้นในช่วงเวลา 15,000 ปีที่ผ่านมา ทั้งยังมีหลักฐานอีกหลายชิ้นที่ยังไม่ได้รับการยืนยันว่าเข้าข่ายเป็นเหตุการณ์มิยาเกะหรือไม่

เหตุการณ์มิยาเกะครั้งล่าสุดเกิดขึ้นเมื่อกว่าหนึ่งพันปีมาแล้ว ในปีค.ศ. 993 นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเหตุการณ์ที่ทรงพลังระดับนี้เกิดขึ้นได้ยาก แต่ก็เกิดขึ้นเป็นช่วง ๆ อย่างสม่ำเสมอ ในประมาณทุก 400 - 2,400 ปี ล่าสุดในปี 2023 มีการค้นพบร่องรอยของเหตุการณ์มิยาเกะในฟอสซิลของต้นสนสกอตอายุ 14,300 ปี ซึ่งถูกค้นพบในทางตอนใต้ของประเทศฝรั่งเศส โดยมีปริมาณของคาร์บอน-14 สูงกว่าในตัวอย่างทุกชิ้นที่เคยมีมาถึง 2 เท่า แสดงว่าเหตุการณ์มิยาเกะหรือการปลดปล่อยพลังงานมหาศาลของดวงอาทิตย์นั้น สามารถจะมีความรุนแรงได้ยิ่งกว่าที่เคยคาดคิดกันเอาไว้มาก

ทีมนักวิจัยของฝรั่งเศสยังได้ค้นพบฟอสซิลไม้เก่าแก่ในชั้นดินลึก ซึ่งถูกเผยออกให้เห็นเพราะการกัดเซาะของแม่น้ำในเทือกเขาแอลป์บริเวณตอนใต้ของประเทศ ซึ่งตัวอย่างของฟอสซิลไม้นี้มีร่องรอยของคาร์บอน-14 สูงมาก จนอาจจะเรียกได้ว่าเป็นการค้นพบเหตุการณ์มิยาเกะครั้งใหม่อีกครั้งหนึ่ง

ผลกระทบอันหนักหน่วง

เพียร์สันบอกว่า “เมื่อมีเหตุการณ์มิยาเกะเกิดขึ้น คนโบราณที่มีชีวิตอยู่เมื่อหลายพันปีก่อน จะมองไม่เห็นอะไรนอกจากแสงออโรราหรือแสงสว่างวูบวาบบนท้องฟ้า ซึ่งก็อาจจะสร้างความตื่นเต้นประหลาดใจให้กับพวกเขา แต่มันจะไม่มีผลกระทบอะไรไปมากกว่านั้น อย่างไรก็ตาม มนุษย์ยุคปัจจุบันอย่างเรา ๆ จะเป็นพวกแรกที่เสี่ยงรับผลกระทบทางลบอย่างหนักหน่วงจากปรากฏการณ์นี้”

ปัจจุบันดวงอาทิตย์กำลังเข้าสู่ระยะที่มีความเคลื่อนไหวทางพลังงานสูงสุด หรือ “โซลาร์ แม็กซิมัม” ในวัฏจักรสุริยะที่เวียนมาบรรจบครบรอบทุก 11 ปี ซึ่งคาดว่าจะมีการปลดปล่อยเปลวพลาสมาในปรากฏการณ์ที่เรียกว่า “การปลดปล่อยมวลโคโรนา” จากผิวชั้นนอกของดวงอาทิตย์บ่อยถี่ขึ้นและรุนแรงมากขึ้น รวมทั้งมีการปลดปล่อยเปลวสุริยะหรือโซลาร์แฟลร์ที่เป็นรังสีร้อนแรงมากขึ้นด้วย โดยเมื่อเดือนพ.ค. ที่ผ่านมา มีการปลดปล่อยมวลโคโรนาครั้งรุนแรงในทิศทางที่พุ่งตรงมายังโลก ทำให้เกิดพายุแม่เหล็กโลกที่ทรงพลังที่สุดในรอบ 20 ปี จุดประกายแสงออโรราให้สว่างเจิดจ้าเป็นพิเศษ จนสามารถเห็นได้ไกลนอกเขตขั้วโลก ไปถึงกรุงลอนดอนของสหราชอาณาจักรและนครซานฟรานซิสโกในรัฐแคลิฟอร์เนีย

ความงดงามตระการตาบนฟากฟ้านี้ อาจก่อหายนะใหญ่หลวงให้กับโลกยุคใหม่ เพราะพายุแม่เหล็กโลกที่เกิดขึ้นจะทำให้ชั้นบรรยากาศโลกขยายตัว และออกแรงลากดาวเทียมรวมทั้งสิ่งประดิษฐ์อื่น ๆ ของมนุษย์ในห้วงอวกาศ ให้เคลื่อนจากตำแหน่งเดิมและเกิดความเสียหายได้ ตัวอย่างเช่นกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลนั้น ตกลงมาต่ำกว่าวงโคจรเดิมวันละ 40-80 เมตร เนื่องมาจากพายุแม่เหล็กโลกในเดือนพ.ค. นอกจากนี้ เหตุการณ์อันทรงพลังดังกล่าวยังสามารถทำลายเครือข่ายการจ่ายพลังงานไฟฟ้า เช่นที่เกิดกับรัฐควิเบกของแคนาดาในปี 1989 ซึ่งทำให้ไฟดับนาน 9 ชั่วโมง และผู้คนกว่า 6 ล้านคน ซึ่งคิดเป็นประชากร 1 ใน 4 ของประเทศ ไม่มีไฟฟ้าใช้

พายุสุริยะที่รุนแรงที่สุดในประวัติศาสตร์ยุคใหม่ คือเหตุการณ์คาร์ริงตันเมื่อปี 1859 ซึ่งทำให้เกิดแสงออโรราสว่างเจิดจ้าทั้งในซีกโลกเหนือและใต้ อนุภาคพลังงานสูงจำนวนมหาศาลยังทำให้พลังงานไฟฟ้าในระบบล้นเกินและเกิดไฟกระชาก จนระบบการรับส่งโทรเลขในยุคนั้นล่มไปทั่วโลก

แม้จะฟังดูเป็นเรื่องเล็กน้อย แต่ถ้าเหตุการณ์ระดับนี้เกิดขึ้นกับโลกยุคปัจจุบัน ความเสียหายจะพุ่งสูงขึ้นเป็นทวีคูณ โดยในกรณีที่เลวร้ายที่สุด ระบบนำร่องและบอกพิกัดตำแหน่งหรือจีพีเอสอาจล่มไปทั้งหมดในทันที เมื่อดาวเทียมซึ่งทำหน้าที่ควบคุมหลุดออกจากวงโคจร หรือระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่บอบบางของมันได้รับความเสียหาย ระบบอินเทอร์เน็ตบนโลกอาจล่มลงอย่างฉับพลันเช่นกัน โดยในปี 2013 มีผู้ประมาณการว่าความเสียหายทางเศรษฐกิจที่เกิดขึ้นในสหรัฐฯ อาจสูงถึง 0.6 - 2.6 ล้านล้านดอลลาร์สหรัฐฯ หากเกิดเหตุที่รุนแรงระดับเดียวกับเหตุการณ์คาร์ริงตันขึ้น

ส่วนเหตุรุนแรงระดับเหตุการณ์มิยาเกะที่ทรงพลังเหนือกว่าหลายเท่านั้น สามารถจะปลดปล่อยอนุภาคพลังงานสูงมาโจมตีโลกได้มากกว่าอย่างน้อย 10 เท่า ซึ่งอันที่จริงแล้วร่องรอยของคาร์บอน-14 ในเหตุการณ์คาร์ริงตันนั้น แทบจะไม่พบหลงเหลืออยู่ในวงปีต้นไม้เลย ในประเด็นนี้เพียร์สันบอกว่า “นั่นอาจหมายความว่า เหตุการณ์ทั้งสองประเภทนั้นมีความแตกต่างกันโดยธรรมชาติ หรืออาจหมายความว่าเหตุการณ์มิยาเกะนั้นเป็นปรากฏการณ์แบบเดียวกันกับคาร์ริงตัน แต่ทรงพลังมหาศาลยิ่งกว่าหลายเท่า ซึ่งหากเป็นอย่างหลัง เราจำเป็นจะต้องรีบหามาตรการรับมืออย่างจริงจังให้เร็วที่สุดเท่าที่จะทำได้”

ปัญหาที่นักวิทยาศาสตร์ครุ่นคิดอย่างหนักในตอนนี้ก็คือ มีความเป็นไปได้แค่ไหนที่จะเกิดเหตุการณ์ซึ่งรุนแรงกว่าระดับคาร์ริงตันขึ้นในอนาคตอันใกล้ ? ต่อประเด็นนี้นักดาราศาสตร์มองว่า ดาวฤกษ์ชนิดดาวแคระแดงอาจปลดปล่อยเปลวสุริยะรุนแรงที่ทำลายชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ใกล้เคียงได้ง่าย แต่ดวงอาทิตย์ของเราไม่ใช่ดาวฤกษ์ประเภทนั้น อย่างไรก็ตาม การมีอยู่ของเหตุการณ์มิยาเกะในอดีต ทำให้น่าสงสัยว่าดวงอาทิตย์ในภาวะพลังงานสูงหรือโซลาร์ แม็กซิมัม ซึ่งเป็นภาวะที่เกิดขึ้นทุก 11 ปีนั้น สามารถจะปลดปล่อยพลังงานทำลายล้างที่รุนแรงยิ่งกว่าเหตุการณ์คาร์ริงตันได้เช่นกัน

ซิลเวีย ดัลลา นักฟิสิกส์สุริยะ จากมหาวิทยาลัยเซ็นทรัลแลงคาเชียร์ของสหราชอาณาจักร บอกว่าการปลดปล่อยอนุภาคพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์ อาจไม่ได้เกี่ยวข้องกับการปลดปล่อยมวลโคโรนาเสมอไป ในบางครั้งปรากฏการณ์นี้อาจเกิดขึ้นจากจุดมืดของดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นบริเวณอุณหภูมิต่ำที่สนามแม่เหล็กบิดเบี้ยว จนเกิดการระเบิดปะทุพลังงานในภายหลัง แต่ก็ดูเหมือนว่าเหตุการณ์มิยาเกะนั้นไม่เกี่ยวข้องกับจุดมืดบนดวงอาทิตย์เช่นกัน จึงมีความเป็นไปได้ว่าเหตุการณ์ที่ทรงพลังระดับนั้นเกิดจากพายุสุริยะที่พัดกระหน่ำต่อเนื่องยาวนาน และความเคลื่อนไหวด้านพลังงานที่เกิดขึ้นซ้ำ ๆ บนดวงอาทิตย์นานกว่าหนึ่งปี

โอเวนส์บอกว่า อนุภาคพลังงานสูงจากห้วงอวกาศสามารถจะรบกวน และสร้างความเสียหายแก่อุปกรณ์คอมพิวเตอร์บนโลก โดยอาจเปลี่ยนแปลงหน่วยข้อมูลหรือบิตจาก 1 เป็น 0 หรือทำให้ชิปประมวลผลผิดพลาดได้ “นี่เป็นเรื่องร้ายแรงที่น่าห่วงกังวลอย่างยิ่ง หากมันเกิดขึ้นกับระบบคอมพิวเตอร์ที่ควบคุมเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์หรืออะไรทำนองนั้น”

เหตุการณ์เช่นนี้ยังทำให้เส้นทางบินของเที่ยวบินต่าง ๆ ต้องเลี่ยงห่างออกจากขั้วโลกทั้งสอง เพื่อไม่ให้เครื่องยนต์และผู้โดยสารได้รับอันตรายจากรังสีคอสมิกที่รุนแรงกว่าปกติ “แต่ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นอย่างฉับพลันภายในเวลา 8 นาที ซึ่งเป็นเวลาที่แสงอาทิตย์เดินทางมายังโลก เกรงว่าเราจะรู้ได้เพียงว่ามีสิ่งใดกำลังเกิดขึ้น แต่ไม่อาจจะทำนายล่วงหน้าเพื่อหลีกเลี่ยงหายนะได้” โอเวนส์กล่าว

การประเมินถึงขอบเขตความรุนแรงของมหาพายุสุริยะ ซึ่งอาจจะทรงพลังทำลายล้างยิ่งกว่าเหตุการณ์คาร์ริงตันและเหตุการณ์มิยาเกะนั้น ถือเป็นเรื่องที่ทำได้ยากมากเช่นกัน “เราไม่รู้ว่าการปลดปล่อยอนุภาคพลังงานสูงที่ทำให้เกิดคาร์บอน-14 ขึ้นในปริมาณมากนั้น เป็นสิ่งที่เกิดในเหตุการณ์ครั้งเดียว หรือเป็นผลสะสมจากการปลดปล่อยพายุอนุภาคหลายครั้งในระยะเวลาหนึ่งปี” โอเวนส์อธิบาย

หนทางเดียวที่จะทราบถึงคำตอบนี้ได้ก็คือ การมุ่งหน้าศึกษาวงปีจากฟอสซิลไม้โบราณต่อไป รวมทั้งอาจมีการขุดเจาะชั้นน้ำแข็งโบราณขึ้นมาร่วมวิเคราะห์ด้วยมากขึ้น ซึ่งฟุสะ มิยาเกะ ผู้ค้นพบร่องรอยการระเบิดปะทุพลังงานชนิดรุนแรงที่สุดจากดวงอาทิตย์ กล่าวทิ้งท้ายว่า “น่าจะมีหลักฐานของเหตุการณ์รุนแรงระดับเดียวกันซ่อนอยู่อีกมาก”