บริเวณที่ความลึกมาก

โลกประกอบด้วยแผ่นดินประมาณ 29% ของพื้นผิวโลกทั้งหมด ส่วนที่เหลืออีก 71% หรือคิดเป็นพื้นที่ประมาณ 361×106 ตารางกิโลเมตร นั้นเป็นส่วนของมหาสมุทร โดยซีกโลกเหนือถือเป็น ซีกโลกแห่งแผ่นดิน (land hemisphere) ในขณะที่ซีกโลกใต้ เรียกว่า ซีกโลกแห่งน้ำ (water hemisphere)

นักวิทยาศาสตร์จำแนกมหาสมุทรหลักๆ ออกเป็น 4 มหาสมุทร คือ 1) มหาสมุทรแปซิฟิก (Pacific Ocean) มีพื้นที่ 181.34×106 ตารางกิโลเมตร (46% ของพื้นที่มหาสมุทรทั้งหมด) เป็นมหาสมุทรที่มีพื้นที่กว้างและลึกมากที่สุด 2) มหาสมุทรแอตแลนติก (Atlantic Ocean) มีพื้นที่ 106.57×106 ตารางกิโลเมตร (23%) มีความลึกไม่มากนัก 3) มหาสมุทรอินเดีย (Indian Ocean) มีพื้นที่ 74.1×106 ตารางกิโลเมตร (20%) มีพื้นที่โดยส่วนใหญ่อยู่ทางซีกโลกใต้ และ 4) มหาสมุทรอาร์คติก (Arctic Ocean) มีพื้นที่ประมาณ 7% ของมหาสมุทรแปซิฟิก

มหาสมุทรของโลก

โลกได้ชื่อว่าเป็นดาวเคราะห์แห่งน้ำ เนื่องจากมีพื้นที่ที่ปกคลุมด้วยน้ำมากกว่าพื้นทวีป

สืบเนื่องจากมหาสมุทรนั้นมีพื้นที่กว้างและมีความลึกมาก นักวิทยาศาสตร์จึงต้องพัฒนาเทคนิคและเครื่องมือการสำรวจพื้นมหาสมุทรให้การตรวจวัดระดับพื้นมหาสมุทรนั้นทำได้สะดวกขึ้นและรวดเร็วขึ้น โดยในปัจจุบัน เทคนิคในการหยั่งความลึกของมหาสมุทรแบ่งย่อยเป็น 3 ชนิด

1) การหยั่งความลึกด้วยเชือก

การหยั่งความลึกด้วยเชือก (rope sounding) เป็นเทคนิคที่ใช้มาตั้งแต่เริ่มสำรวจความลึกของพื้นมหาสมุทรโดยการใช้เชือกหรือเส้นลวดที่มีลูกตุ้ม (โดยส่วนใหญ่เป็นตะกั่ว) ถ่วงน้ำหนัก หย่อนลงไปในมหาสมุทรและตรวจวัดความยาวของเชือกเมื่อลูกตุ้มนั้นถึงพื้นมหาสมุทร

(ซ้าย) เชือกและลูกตุ้มตะกั่วที่ใช้ในการหยั่งความลึกของพื้นมหาสมุทร (ขวา) แผนที่มหาสมุทรแอตแลนติกแสดงความลึกของมหาสมุทร (bathymetry) สำรวจโดย ลาเวนค์ ดับเบิ้ลยู มอร์เลย์ (Morley L.W.) ในปี พ.ศ. 2392 (ที่มา : www.marinersmuseum.org; www.whoi.edu)

การหยั่งความลึกวิธีนี้มีข้อจำกัด คือ ไม่สามารถได้ข้อมูลที่ละเอียดอย่างต่อเนื่อง ไม่สามารถตรวจวัดในบริเวณที่มีความลึกมากได้และบริเวณที่ตรวจวัดต้องไม่มีกระแสน้ำและลมที่รุนแรง เนื่องจากจะทำให้ค่าความลึกที่ตรวจวัดได้คลาดเคลื่อนไปจากความเป็นจริง เนื่องจากกระแสน้ำและลมจะพัดเรือให้เคลื่อนที่ทำให้เรือย้ายตำแหน่ง และเส้นเชือกที่หย่อนลงไปนั้นไม่อยู่ในแนวดิ่ง ทำให้ได้ค่าความลึกมากกว่าที่เป็นจริง

2) การหยั่งความลึกด้วยคลื่นเสียงสะท้อน

การหยั่งความลึกด้วยคลื่นเสียงสะท้อน (echo sounding) เป็นวิธีหยั่งความลึกที่ถูกพัฒนาในเวลาต่อมา เพื่อให้การตรวจวัดนั้นละเอียดและแม่นยำมากขึ้น โดยใช้เทคนิคการส่งสัญญาณคลื่นเสียงจากเรือลงไปในมหาสมุทร เมื่อคลื่นเสียงเดินทางถึงพื้นมหาสมุทรจะสะท้อนกลับมาที่เครื่องตรวจรับ ทำให้สามารถคำนวณเป็นระยะทางที่เสียงเดินทางไปและสะท้อนกลับมาได้

(บน) เทคนิคการหยั่งความลึกของพื้นมหาสมุทร เช่น การหยั่งความลึกด้วยคลื่นเสียงสะท้อนและคลื่นไหวสะเทือน (ล่าง) ผลการสำรวจพื้นมหาสมุทรและชั้นตะกอนใต้พื้นมหาสมุทรจากเทคนิคคลื่นไหวสะเทือน

วิธีนี้มีข้อจำกัด เช่น เมื่อทะเลมีคลื่นสูงอาจทำให้การคำนวณผิดพลาด ความแตกต่างของอุณหภูมิและความเค็มซึ่งสัมพันธ์กับความหนาแน่นของน้ำทำให้เกิดการหักเหของคลื่นเสียงตามความแตกต่างของความหนาแน่นของน้ำ ดังนั้นการตรวจวัดด้วยวิธีนี้จึงต้องมีการปรับแก้ปัจจัยต่างๆ เพื่อให้ได้ข้อมูลที่มีความถูกต้องและแม่นยำมากขึ้น

3) การหยั่งความลึกด้วยคลื่นไหวสะเทือน

การหยั่งความลึกด้วยคลื่นไหวสะเทือน (seismic sounding) เป็นการหยั่งความลึกของพื้นมหาสมุทรโดยใช้คลื่นไหวสะเทือนจากการจุดระเบิด โดยเมื่อคลื่นไหวสะเทือนเดินทางลงสู่พื้นมหาสมุทรในระดับความลึกต่างๆ จะสะท้อนกลับมาที่เครื่องรับสัญญาณบนเรือ ข้อมูลในการเดินทางของคลื่นไหวสะเทือนสามารถน้ำมาคำนวณหาความลึกได้ ซึ่งนอกจากความลึกแล้วยังได้ข้อมูลความหนาของชั้นหินใต้พื้นมหาสมุทรด้วย ซึ่งวิธีนี้เป็นที่นิยมในการสำรวจแหล่งแร่หรือปิโตรเลียมในมหาสมุทร แต่มีค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูง

เรือสำรวจพร้อมอุปกรณ์การหยั่งความลึกด้วยคลื่นไหวสะเทือน

ผลจากการสำรวจและหยั่งความลึกของพื้นมหาสมุทรอย่างต่อเนื่องจนถึงปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างแผนที่แสดง ระดับความลึกของมหาสมุทร (bathymetry) ซึ่งความลึกของมหาสมุทรนั้นจะเปลี่ยนแปลงจาก 0 กิโลเมตร ตามแนวชายฝั่งถึงประมาณ 11 กิโลเมตร ตามแนวร่องลึกของแผ่นเปลือกโลก

แผนที่แสดงระดับความลึกของมหาสมุทร (bathymetry) ทั่วโลก

โดยภาพตัดขวางของพื้นมหาสมุทรโดยส่วนใหญ่แสดงลักษณะความลึกเฉพาะในแต่ละพื้นที่แตกต่างกัน ทำให้นักวิทยาศาสตร์จำแนกพื้นมหาสมุทรตามภูมิลักษณ์ (landform) หรือสัณฐานวิทยา (morphology) ออกเป็น 3 ส่วน

ภาพตัดขวางแสดงลักษณะสภาพแวดล้อมและความลึกพื้นมหาสมุทร

1) ขอบทวีป (continental margin) หมายถึง ขอบนอกของแผ่นเปลือกโลกทวีปที่อยู่ใต้น้ำหรือบริเวณที่แผ่นเปลือกโลกทวีปพบกับแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทร

2) แอ่งมหาสมุทร (oceanic basin) หมายถึง ส่วนของแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทร

3) สันเขากลางมหาสมุทร (mid-oceanic ridge) หมายถึง บริเวณกลางมหาสมุทร ซึ่งมีความลึกตลอดจนวัสดุหรือพฤติกรรมทางธรณีวิทยาที่แตกต่างจากแอ่งมหาสมุทร

มนุษย์ในยุคนี้ผู้เกิดมาพร้อมกับเทคโนโลยี อินเทอร์เน็ต ดาวเทียม จีพีเอส และการเดินทางด้วยการคมนาคมอันสะดวกสบาย คงมีความรู้สึกว่าโลกของเรานั้นถูกสำรวจจนพรุนและไม่มีความลับใดๆ หลงเหลืออีกแล้ว

แต่หากคิดให้ดีจะพบว่า ผิวโลกเราปกคลุมด้วยน้ำมากถึง 3/4 ส่วน และใต้ท้องทะเลนั้นเต็มไปด้วยความลับที่ยังรอให้เราไปสำรวจอีกมาก

บริเวณที่ลึกที่สุดของมหาสมุทรคือแชลเลนเจอร์ดีป (challenger deep) ที่ระดับความลึกเกือบ 11 กิโลเมตรจากผิวน้ำ บริเวณดังกล่าวอยู่ใกล้กับหมู่เกาะมาเรียนาซึ่งอยู่ในมหาสมุทรแปซิฟิก

ระยะทาง 11 กิโลเมตรอาจฟังดูไม่ได้ไกลมาก มันเป็นเส้นตรงที่ลากจากเซ็นทรัลลาดพร้าวมายังจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย แต่สำหรับมหาสมุทรแล้ว ความลึก 11 กิโลเมตรนั้นไม่ใช่ระยะทางน้อยๆ เลยสำหรับมนุษย์ ที่ร่างกายของเราไม่ได้ถูกสร้างมาสำหรับการดำรงชีวิตใต้น้ำ

ขณะที่เราลงไปอยู่ใต้น้ำ หัวใจจะเริ่มเต้นช้าลง และเมื่ออยู่ที่ระดับลึกเกินกว่า 5 เมตร สมองอาจหยุดทำงานจนสลบได้ นอกจากนี้อวัยวะภายในอย่างปอดจะถูกบีบอัดจากแรงดันน้ำรอบๆ จนหดเล็กลง

กีฬาดำน้ำแบบ freediving ซึ่งไม่ใช้อุปกรณ์ช่วยหายใจนั้นมีหลายประเภท หนึ่งในนักกีฬาระดับโลกด้านนี้คือ Herbert Nitsch ชาวออสเตรีย สามารถดำน้ำแบบ no-limits apnea ได้ลึกถึง 214 เมตรจนเป็นสถิติโลก

การดำน้ำประเภทนี้จะไม่จำกัดวิธีดำน้ำและวิธีขึ้นสู่ผิวน้ำ ผู้ดำน้ำมักจะใช้อุปกรณ์ช่วยในการดำลงไปและลอยตัวขึ้นมา แต่ที่เหลือก็คือใช้ร่างกายตัวเองล้วนๆ กีฬาประเภทนี้เป็นกิจกรรมที่ต้องผ่านการฝึกฝนอย่างต่อเนื่องและมีความเสี่ยงสูงมาก

ที่ระดับความลึก 11 กิโลเมตร แรงดันน้ำบีบอัด 1.2 ตันในทุกๆ พื้นที่ตารางเซนติเมตร ทำให้ยานพาหนะที่จะลงมาอยู่ที่ระดับความลึกนี้ได้ต้องแข็งแรงและได้รับการออกแบบมาเป็นอย่างดี

ใน ค.ศ. 1960 เรือดำน้ำสำรวจที่มีชื่อว่า Bathyscaphe Trieste ได้พาวิศวกรและนักสมุทรศาสตร์สองคนดำดิ่งลงสู่แชลเลนเจอร์ดีปเป็นครั้งแรก จากนั้นในปี ค.ศ. 2012 ผู้กำกับภาพยนตร์ชื่อดังอย่าง James Cameron ได้เดินทางลงสู่แชลเลนเจอร์ดีปอีกครั้ง ครั้งนี้มาพร้อมการติดตั้งกล้องเพื่อบันทึกภาพรวมทั้งเก็บตัวอย่างโคลนมาให้นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาด้วย

กล่าวได้ว่ามีคนเดินทางสู่แชลเลนเจอร์ดีปน้อยกว่าเดินทางไปยังดวงจันทร์เสียอีก และยิ่งไปกว่านั้น ผู้ที่เดินทางไปยังแชลเลนเจอร์ดีปก็ไม่ได้ก้าวเท้าออกนอกยานพาหนะ มาเหยียบบนพื้นผิวมหาสมุทรเหมือนนักบินอวกาศยืนบนดวงจันทร์ด้วย

ปัจจุบันยังมีพื้นที่อีกมากมายในแชลเลนเจอร์ดีปและก้นมหาสมุทรที่ยังไม่ได้รับการสำรวจ

โครงการ Census of Marine Life ที่ทำการสำรวจมหาสมุทรอย่างเป็นระบบโดยนักวิจัยนานาชาติ เริ่มดำเนินการใน ค.ศ. 2000 มาจนถึง ค.ศ. 2010 ค้นพบสิ่งมีชีวิตชนิดใหม่ๆ ร่วม 20,000 ชนิด แต่กระนั้นการศึกษาตลอดระยะเวลาสิบปีดังกล่าวก็เป็นเพียงส่วนเสี้ยวของพื้นที่มหาศาลของมหาสมุทร

นักวิทยาศาสตร์เคยคิดว่ามหาสมุทรที่ระดับความลึก 2-3 กิโลเมตร ไม่น่าจะมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ได้เนื่องจากแสงอาทิตย์ส่องลงมาไม่ถึง แต่การสำรวจอย่างต่อเนื่อง เริ่มต้นในช่วง ค.ศ. 1977 โดยเรือดำน้ำ DSV Alvin ได้เดินทางดำดิ่งลงไปสำรวจปล่องความร้อนใต้มหาสมุทร (hydrothermal vent) ซึ่งเป็นบริเวณที่พื้นมหาสมุทรเกิดรอยแยก ทำให้ความร้อนใต้โลกส่งผ่านมายังน้ำในมหาสมุทรจนดูเหมือนเป็นควันพวยพุ่งออกมา

วิทยาศาสตร์ได้พบว่าบริเวณนั้นมีสิ่งมีชีวิตมากมาย ทั้งกุ้ง ปู ดอกไม้ทะเล ปลาดาว หมึก ฯลฯ รวมกันอยู่จนเป็นระบบนิเวศทะเลลึก โดยมีแบคทีเรียที่สามารถเปลี่ยนสารเคมีให้กลายเป็นสารอาหารอย่างน้ำตาลได้ จากนั้นสัตว์เล็กๆ อย่างกุ้งจะมากินน้ำตาลและแบคทีเรีย แล้วสัตว์ที่ใหญ่ขึ้นอย่างปลาหรือหมึกจะมากินต่อเป็นทอดๆ

มันเหมือนเป็นโลกในความมืดที่ซ้อนอยู่ในโลกของเรา คำถามคือ ทำไมเราต้องสนใจทะเลลึกขนาดนี้ด้วย ในเมื่อการสำรวจแต่ละครั้งใช้งบประมาณมากมาย

คำตอบที่นอกเหนือจากความสงสัยใคร่รู้ของมนุษย์คงเป็นการพยายามมองหาแหล่งทรัพยากรใหม่ๆ ประวัติศาสตร์ด้านการแพทย์บอกเราว่า สารเคมีที่มาจากสิ่งมีชีวิตในธรรมชาติสามารถนำมาใช้ในการสกัดเป็นยาได้มากมายหลายขนาน

สารเคมีชื่อว่า scyllo-inositol ซึ่งเป็นหนึ่งในสารที่ช่วยในการรักษาผู้ป่วยอัลไซเมอร์นั้นพบได้ทั่วไปในพืชประเภทมะพร้าว แต่การสำรวจทะเลลึกทำให้นักวิทยาศาสตร์พบว่าสารประเภทนี้มีอยู่ในสัตว์ทะเลลึกประเภทปลาดาวและหอยด้วย!

ใครเล่าจะรู้…โอสถวิเศษที่ปรุงสำเร็จแล้วหลายขนานอาจไม่ได้อยู่ในป่าดงดิบ แต่ซ่อนตัวอยู่ใต้มหาสมุทรแล้วรอให้ใครบางคนเดินทางไปค้นพบก็ได้

อ้างอิง
//www.herbertnitsch.com/herbert/biography.html
//www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12443924

• global review
• ดำน้ำ
• ทะเล
• มหาสมุทร
• วิทยาศาสตร์

AUTHOR

อาจวรงค์ จันทมาศ

เจ้าหน้าที่สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) ผู้ใช้เวลาว่างในการสื่อสารวิทยาศาสตร์ด้วยการบรรยายและเขียนอยู่เสมอ โด่งดังจากการเป็นแฟนพันธุ์แท้นักวิทยาศาสตร์เอกของโลก มีผลงานพ็อกเก็ตบุ๊ก จริงตนาการ และ ดอกไม้ไฟในเอกภพ เขายังเป็นพิธีกรรายการแนววิทยาศาสตร์ จัดรายการวิทยุออนไลน์ Witcast เล่าเรื่องวิทยาศาสตร์แนวตลกโปกฮาร่วมกับ แทนไท ประเสริฐกุล และอัพเดทเรื่องสนุกๆ ในสายตาเด็กวิทย์เป็นประจำ