ดาวเทียม ESA เผยของเหลวใต้แปซิฟิกพลิกทิศทางไหลกะทันหันปี 2010

งานวิจัยใหม่ที่วิเคราะห์ข้อมูลจากดาวเทียมของ องค์การอวกาศยุโรป (ESA) เผยให้เห็นว่า ธาตุเหล็กหลอมเหลวบริเวณแกนโลกชั้นนอก ใต้มหาสมุทรแปซิฟิกบริเวณเส้นศูนย์สูตร ได้ พลิกทิศทางการไหลอย่างฉับพลันในปี 2010 — จากที่ไหลไปทางตะวันตกอย่างอ่อนๆ กลายเป็นไหลไปทางตะวันออกอย่างรุนแรง เหตุการณ์นี้ท้าทายความเข้าใจเดิมที่ว่าการไหลเวียนขนาดใหญ่ในแกนโลกชั้นนอกมีความเสถียรค่อนข้างสูง เพราะการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นภายในเวลาไม่ถึงสิบปีเท่านั้น

งานวิจัยนี้นำโดย เฟรเดอริก ดาห์ล แมดเซน (Frederik Dahl Madsen) จากคณะภูมิศาสตร์ศาสตร์ มหาวิทยาลัยเอดินบะระ (University of Edinburgh) สหราชอาณาจักร ตีพิมพ์ในวารสาร Journal of Studies of Earth's Deep Interior และได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางในสัปดาห์นี้ หลังสำนักข่าววิทยาศาสตร์นานาชาติหลายแห่งนำมารายงานต่อ

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบอะไร

ภาพประกอบ: ดาวเทียมขนาดเล็กหลายดวงในวงโคจรต่ำของโลก (ไม่ใช่ดาวเทียม Swarm จริง เป็นภาพประกอบทั่วไปของเทคโนโลยีดาวเทียม) — NASA Ames Research Center / NASA, Public domain via Wikimedia Commons

ทีมวิจัยวิเคราะห์ข้อมูลสนามแม่เหล็กโลกทั้งจากสถานีตรวจวัดภาคพื้นดินและข้อมูลดาวเทียม ครอบคลุมช่วงเวลา ปี 1997 ถึง 2025 เนื่องจากธาตุเหล็กหลอมเหลวที่นำไฟฟ้าได้ในแกนโลกชั้นนอกคือสิ่งที่สร้างสนามแม่เหล็กโลก การเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กที่ตรวจวัดได้จากพื้นผิว จึงช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ย้อนคำนวณกลับไปได้ว่าของเหลวที่อยู่ลึกลงไปกว่า 2,200 กิโลเมตร ใต้พื้นโลกกำลังเคลื่อนที่อย่างไร

ผลที่พบคือ บริเวณกว้างของของเหลวเหล็กใต้เส้นศูนย์สูตรแปซิฟิก ซึ่งแต่เดิมไหลไปทางตะวันตกอย่างอ่อนๆ ได้ พลิกกลับไปไหลทางตะวันออกอย่างรุนแรงในปี 2010 และที่น่าสนใจไม่น้อยกว่ากันคือ แบบจำลองของทีมวิจัยยังชี้ว่ากระแสไหลไปทางตะวันออกนี้ เริ่มอ่อนกำลังลงอีกครั้งตั้งแต่ปี 2020 เป็นต้นมา

แมดเซนกล่าวถึงการค้นพบนี้ว่า "การพลิกทิศทางการไหลขนาดใหญ่ใต้มหาสมุทรแปซิฟิกนี้ ทำให้เกิดคำถามใหม่ๆ เกี่ยวกับพฤติกรรมของส่วนลึกภายในโลก" (แปลจากต้นฉบับภาษาอังกฤษ) และตั้งข้อสังเกตเพิ่มเติมว่าการเปลี่ยนแปลงนี้อาจเกิดขึ้นในช่วงเวลาเดียวกันกับความเปลี่ยนแปลงบางอย่างของแกนโลกชั้นใน ซึ่งบ่งชี้ว่าชั้นต่างๆ ที่อยู่ลึกลงไปในโลกอาจเชื่อมโยงกันในทางพลศาสตร์มากกว่าที่เคยเข้าใจ

ดาวเทียม Swarm: เครื่องมือสำคัญที่ทำให้มองเห็นสิ่งที่ตาเปล่ามองไม่เห็น

การค้นพบนี้เป็นไปไม่ได้เลยหากไม่มีข้อมูลจากภารกิจดาวเทียมของ ESA โดยเฉพาะ กลุ่มดาวเทียม Swarm ซึ่งประกอบด้วยดาวเทียม 3 ดวงที่ปล่อยขึ้นสู่วงโคจรในปี 2013 แต่ละดวงติดตั้งเครื่องวัดสนามแม่เหล็ก (magnetometer) ความละเอียดสูง และด้วยการโคจรในรูปแบบที่ประสานกันอย่างพิถีพิถัน ดาวเทียมทั้งสามดวงจึงสามารถ แยกแยะสัญญาณแม่เหล็กที่มาจากแกนโลก ออกจากสัญญาณที่มาจากเปลือกโลก มหาสมุทร ชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ และแมกนีโตสเฟียร์ ได้อย่างแม่นยำ

ทีมวิจัยยังใช้ข้อมูลเสริมจากภารกิจ CryoSat ของ ESA และดาวเทียม CHAMP ของเยอรมนี รวมถึงดาวเทียม Ørsted ของเดนมาร์ก ผสานกับข้อมูลจากสถานีตรวจวัดสนามแม่เหล็กภาคพื้นดินทั่วโลก ทำให้ได้ภาพต่อเนื่องยาวนานเกือบ 30 ปี

แอนยา สโตรมเม (Anja Stromme) ผู้จัดการภารกิจ Swarm ของ ESA อธิบายว่า "Swarm ให้ข้อมูลครอบคลุมทั่วโลกอย่างต่อเนื่องมาหลายปี ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถติดตามว่าพลศาสตร์ของแกนโลกเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป" ขณะที่ เอลิซาเบตตา อิออร์ฟิดา (Elisabetta Iorfida) นักวิทยาศาสตร์ประจำภารกิจของ ESA เสริมว่า "งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงในระดับภูมิภาคสามารถเกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็ว ภายในเวลาเพียงหนึ่งทศวรรษ"

ทำไมเรื่องนี้ถึงสำคัญ

ภาพ: แผนภาพแมกนีโตสเฟียร์ของโลก — NASA's Goddard Space Flight Center/Mary Pat Hrybyk-Keith, Public domain via Wikimedia Commons

สนามแม่เหล็กโลกไม่ใช่แค่สิ่งที่ทำให้เข็มทิศชี้ทิศเหนือ แต่มันคือ เกราะป้องกันโลกจากรังสีอวกาศและลมสุริยะ ที่พัดมาจากดวงอาทิตย์ การเข้าใจว่าแกนโลกชั้นนอกไหลเวียนอย่างไร และเปลี่ยนแปลงเร็วเพียงใด จึงมีความสำคัญต่อการพยากรณ์ทิศทางของสนามแม่เหล็กโลกในระยะยาว ซึ่งส่งผลต่อระบบที่พึ่งพาสนามแม่เหล็กในการทำงาน เช่น ระบบนำทางด้วยดาวเทียม การปฏิบัติงานของยานอวกาศ และแบบจำลองสภาพอากาศในอวกาศ (space weather) ที่ใช้เตือนภัยผลกระทบจากพายุสุริยะ

นักวิจัยย้ำชัดว่า เหตุการณ์นี้ไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสภาพอากาศหรือชีวิตประจำวันบนพื้นโลกโดยตรง — มันเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นลึกลงไปใต้พื้นโลกกว่า 2,200 กิโลเมตร ไม่ใช่เหตุการณ์ที่จะรับรู้ได้จากพื้นผิว แต่สิ่งที่ทำให้เรื่องนี้ถูกพูดถึงอย่างกว้างขวางในหมู่นักวิทยาศาสตร์คือ มันท้าทายสมมติฐานเดิมที่ว่าแกนโลกชั้นนอกเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ และค่อนข้างเสถียร

สิ่งที่ยังเป็นปริศนา

จนถึงขณะนี้ นักวิทยาศาสตร์ ยังไม่สามารถอธิบายได้ว่าอะไรเป็นสาเหตุของการพลิกทิศทางนี้ และยังไม่รู้ว่ามันคือความผันผวนที่เกิดขึ้นครั้งเดียวและจบไป เป็นส่วนหนึ่งของวงจรที่เกิดซ้ำตามรอบเวลา หรือเป็นจุดเริ่มต้นของสมดุลใหม่ในการไหลเวียนของแกนโลก คำถามเหล่านี้คือสิ่งที่ทีมวิจัยกำลังพยายามหาคำตอบต่อไป โดยใช้ข้อมูลดาวเทียมที่สั่งสมมากขึ้นทุกปี

จะติดตามเรื่องนี้ต่อได้อย่างไร

ภาพ: NASA — Public domain (Wikimedia Commons)

ทีมวิจัยระบุว่าจะยังคงติดตามข้อมูลจากดาวเทียม Swarm ที่ยังปฏิบัติงานอยู่ต่อเนื่อง เพื่อดูว่ากระแสไหลไปทางตะวันออกที่กำลังอ่อนกำลังลงตั้งแต่ปี 2020 จะพลิกกลับไปทางตะวันตกอีกครั้งหรือไม่ ซึ่งจะเป็นหลักฐานสำคัญว่าเหตุการณ์นี้เป็นวงจรที่เกิดซ้ำ งานวิจัยลักษณะนี้เป็นตัวอย่างที่ดีของการที่เทคโนโลยีดาวเทียมสมัยใหม่ช่วยให้มนุษย์มองเห็นสิ่งที่อยู่ลึกเข้าไปในโลกได้ โดยไม่ต้องขุดเจาะแม้แต่เซนติเมตรเดียว — เป็นสาขาวิทยาศาสตร์ที่คนทั่วไปอาจไม่คุ้นเคย แต่ส่งผลต่อเทคโนโลยีที่เราใช้ในชีวิตประจำวันมากกว่าที่คิด

สำหรับผู้ที่สนใจติดตามข่าวความก้าวหน้าด้านอวกาศและเทคโนโลยีดาวเทียมอื่นๆ สามารถอ่านเพิ่มเติมได้ที่บทความ ภารกิจอวกาศเทียนเหวิ่น-2 ของจีนที่กำลังศึกษาดวงจันทร์เสมือนของโลก และ ดาวเทียมไทยดวงแรก TSC-1