งานวิจัยใหม่ชี้ ‘แผ่นดินไหวรุนแรงอาจเกิดขึ้นเพราะดวงอาทิตย์ของเราเอง’

เมื่อพูดถึงแผ่นดินไหว หลายคนอาจถึงฉากชวนระทึกจากภาพยนตร์ ‘San Andreas’ มหาวินาศแผ่นดินแยก แถมตัวหนังเองยังสร้างจาก ‘รอยเลื่อนแซนแอนเดรอัส‘ ซึ่งเป็นรอยเลื่อนที่มีจริง ทั้งยังมีพลังงานอยู่อีกต่างหาก เป็นที่คาดการณ์ว่า อาจมีโอกาสเกิดแผ่นดินไหวระดับแมกนิจูด 6.0 ทุกๆ 20-30 ปีในบริเวณนั้น ซึ่งพาดผ่านเมืองชื่อดังอย่าง ลอสแองเจลิส ซานดิเอโก และ ซานฟรานซิสโก ที่มีผู้คนมากมาย และนั่นทำให้เรื่องราวในภาพยนตร์ดูใกล้ตัว ชวนลุ้นระทึกแบบสุด ๆ

ทว่าข้อเท็จจริงหนึ่งที่ทำให้ภาพยนตร์ดูสนุกนั้น จะไม่สนุกเลยหากเกิดขึ้นจริง นั่นคือ แผ่นดินไหวเกิดขึ้นได้ทั่วโลกและเกิดขึ้นได้เสมอ แต่กลับไม่อาจคาดเดาได้จริง เพื่อให้คาดเดาได้ นักวิทยาศาสตร์จำต้องศึกษาหาสาเหตุว่า มันเกิดขึ้นเพราะอะไรแน่ การวิจัยจึงครอบคลุมถึงความเป็นไปได้หลาย ๆ อย่าง และงานวิจัยล่าสุดก็พบว่า การสั่นไหวที่รุนแรงนั้นอาจเกิดขึ้นเพราะดวงอาทิตย์

งานวิจัยเชื่อมโยงดวงอาทิตย์กับแผ่นดินไหว

เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักวิทยาศาสตร์รู้ว่า การเกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่มักเกิดเป็นกลุ่ม ไม่ใช่การเกิดแบบสุ่ม แล้วเหตุใดการเกิดของมันยังคงเป็นปริศนาล่ะ งานวิจัยฉบับล่าสุดที่ตีพิมพ์ใน Scientific Reviews เมื่อวันที่ 13 กรกฎาคมที่ผ่านมา ยืนยันอย่างหนักแน่น (แม้จะยังมีข้อโต้แย้งอยู่) ว่า มีหลักฐานที่ชัดแจ้งว่า พลังปะทุมหาศาลบนดวงอาทิตย์สามารถกระตุ้นให้เกิดแผ่นดินไหวครั้งใหญ่บนโลกได้

จูเซปเป้ เดอ นาตาเล่ (Giuseppe De Natale) ผู้อำนวยการงานวิจัยที่สถาบันธรณีฟิสิกส์และภูเขาไฟแห่งชาติอิตาลี (National Institute of Geophysics and Volcanology) ในกรุงโรมและผู้ร่วมเขียนงานวิจัยชิ้นนี้อธิบายว่า แผ่นดินไหวครั้งใหญ่ไม่ได้เกิดขึ้นในรูปแบบที่แตกต่างกระจัดกระจายกันไปทั่ว แต่มันมีความสัมพันธ์ระหว่างกัน “เราได้พิสูจน์สมมติฐานที่ว่า กิจกรรมบนดวงอาทิตย์ (Solar activity) สามารถส่งผลต่อการเกิดแผ่นดินไหวทั่วโลกได้”

โดยทั่วไปแล้ว จะเกิดแผ่นดินไหวขึ้นเมื่อหินบดเบียดผ่านกันขณะที่แผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่ให้ได้ตำแหน่ง เมื่อเกิดแรงเสียดทานอย่างรุนแรง แผ่นหินที่เดิมเคยเป็นแผ่นเดียวกันก็จะแตก ทำให้เกิดการปลดปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลออกมา และทำให้แผ่นดินสั่นสะเทือน

เมื่อนักวิทยาศาสตร์สังเกตได้ว่า แผ่นดินไหวครั้งใหญ่มักเกิดเป็นกลุ่มก้อน ไม่กระจัดกระจาย ทำให้เกิดการตั้งข้อสังเกตต่อมาว่า น่าจะมีปรากฏการณ์บางอย่างที่กระตุ้นในเกิดแผ่นดินไหวแบบนี้ และแม้ว่านักวิจัยหลายคนศึกษาในเชิงสถิติเพื่อหาสาเหตุดังกล่าว ก็ยังไม่มีทฤษฎีใดที่เข้าเค้าเลย แต่มีปรากฏการณ์หนึ่งที่นักวิจัยกลุ่มนี้นึกถึงและนำมันกลับมาพิจารณาอีกครั้ง นั่นคือ ‘กิจกรรมหรือปรากฏการณ์บนดวงอาทิตย์’

‘ดวงอาทิตย์’ จุดกำเนิดของแผ่นดินไหวบนโลก ?

ดูผิวเผินดวงอาทิตย์อาจดูสงบ แต่จริง ๆ แล้วมันยังคงระเบิดอย่างต่อเนื่อง ก่อให้เกิดพลังงานและอนุภาคมหาศาลที่ก่อตัวขึ้นเป็น ‘ลมสุริยะ’ (solar wind) บางครั้งบางคราวการปะทุหรือระเบิดที่น่าสะพรึงนี้ ได้ปลดปล่อยมวลโคโรนา (coronal mass ejections) หรืออนุภาคพลังงานอย่างไอออน (ion) หรือ อิเลกตรอน (electron) จำนวนมหาศาลออกมาด้วย เมื่อปะจุเหล่านี้ไหลผ่านระบบสุริยะด้วยความเร็วสูงมาถึงโลก มันจะรบกวนการทำงานดาวเทียม และในสภาพการณ์เลวร้ายที่สุดมันอาจทำให้อุปกรณ์ใช้ไฟฟ้าได้รับความเสียหายได้ และไม่แน่ว่าปะจุเหล่านี้อาจจะส่งผลเป็นตัวกระตุ้นให้เกิดแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ก็ได้

ดังนั้น เพื่อการไขปริศนาดังกล่าว ทีมนักวิจัยนี้จึงค้นคว้าข้อมูลหลายด้าน ทั้งการเกิดแผ่นดินไหวและกิจกรรมบนดวงอาทิตย์ตลอดช่วง 20 ปี ที่ผ่านมา เพื่อดูความเป็นไปได้ว่ามันจะสัมพันธ์กันหรือไม่ โดยเฉพาะการใช้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศโซโฮของ NASA-ESA (Solar and Heliospheric Observatory; SOHO) ที่ตรวจวัดโปรตอน (อนุภาคที่มีประจุบวก) ที่มาจากดวงอาทิตย์ และเดินทางมายังดาวเคราะห์ของเรา

ด้วยตำแหน่งที่ตั้งของดาวเทียมที่ห่างจากผิวโลก 1.45 ล้านกิโลเมตร (900,000 ไมล์) ทำให้มันสังเกตการณ์ดวงอาทิตย์ได้ดีกว่า ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ติดตามปริมาณอนุภาคจากดวงอาทิตย์ที่มาถึงโลกได้ และด้วยการเปรียบเทียบบันทึกการเกิดแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ในอดีต (ISC-GEM Global Instrumental Earthquake Catalogue) เข้ากับข้อมูลจากโซโฮ นักวิทยาศาตร์จึงสังเกตได้ว่า แผ่นดินไหวครั้งใหญ่จะเกิดบ่อยครั้งขึ้น เมื่อความเร็วและปริมาณของโปรตอนจากดวงอาทิตย์สูงขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในยามที่มีการปะทุอย่างรุนแรงบนดวงอาทิตย์ จะเกิดแผ่นดินไหวที่มีความรุนแรงมากกว่าแมกนิจูด 5.6 ใน 24 ชั่วโมงต่อมา

“ผลทางสถิตินี้โดดเด่นมาก…ความเป็นไปได้ที่มันจะเกิดขึ้นโดยบังเอิญนั้นต่ำมาก น้อยกว่าหนึ่งในแสนเสียอีก” เดอ นาตาเล่กล่าว

เพียโซอิเล็กทริคกับแนวคิดการเกิดของแผ่นดินไหว

หลังสังเกตได้ถึงความสัมพันธ์กันระหว่างโปรตอนจากดวงอาทิตย์และการเกิดแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ นักวิจัยก็ค้นคว้าหาคำอธิบายที่เหมาะสมต่อไป โดยเรียกกระบวนการหรือกลไกที่ช่วยอธิบายการเกิดแผ่นดินไหวนี้ว่า ผลย้อนกลับเพียโซอิเล็กทริค (Reverse piezoelectric effect)

ในอดีต มีการทดลองที่แสดงให้เห็นว่า กระบวนการบีบอัดควอตซ์ ซึ่งเป็นหินที่พบได้ทั่วไปในเปลือกโลกนั้น สามารถก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้าได้ด้วยกระบวนการที่มีชื่อเรียกว่า ‘Piezoelectric effect‘ หรือการเปลี่ยนพลังงานกลหรือแรงกด ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า

นักวิจัยคิดว่า แรงกระตุ้นเล็ก ๆ นี้อาจไป ‘ลด’ ความมั่นคงหรือความเป็นปึกแผ่นของรอยเลื่อนบนเปลือกโลก ซึ่งมีแนวโน้มที่จะแตกออกอยู่แล้ว และนั่นก็ทำให้เกิดแผ่นดินไหวตามมา

และแท้จริงแล้ว ในอดีต มีการบันทึก ‘ลักษณะเฉพาะของปรากฏการณ์ที่เกี่ยวกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า’ เช่น  Earthquake lightning (EQL) (ปรากฏการณ์เช่น ฟ้าแลบในลักษณะแผ่ แสงที่มีลักษณะคล้ายลูกบอล ลำแสง และแสงเรืองที่มีความสม่ำเสมอ ซึ่งได้รับการรายงานว่ามีความเกี่ยวข้องกับแผ่นดินไหว) และคลื่นวิทยุ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์หลายคนคิดว่า ปรากฏการณ์เหล่านี้เกิดจากแผ่นดินไหว

อย่างไรก็ตาม มีรายงานจำนวนมากที่ตรวจพบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ารุนแรงก่อนเกิดแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ ไม่ใช่เกิดขึ้นทีหลัง ดังนั้นความสัมพันธ์ระหว่างการเกิดแผ่นดินไหวและเหตุการณ์ทางคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จึงยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่

สำหรับคำอธิบายใหม่นี้ ได้พลิกความเชื่อเดิมที่เคยมี มันอธิบายว่า เหตุการณ์คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ใช่ผลของแผ่นดินไหว แต่มันเป็นเหตุให้เกิดแผ่นดินไหวต่างหาก และหากให้ลำดับกระบวนการเกิดแผ่นดินไหวรุนแรงด้วยคำอธิบายนี้ จะกลายเป็นว่า

เมื่อโปรตอนที่มีประจุบวกจากดวงอาทิตย์พุ่งชนสนามแม่เหล็กที่ปกป้องโลกจากรังสีต่าง ๆ พวกมันได้สร้างกระแสแม่เหล็กไฟฟ้าที่แพร่กระจายไปทั่วโลก ซึ่งไปกระตุ้นให้เกิดแรงสั่นสะเทือนในเปลือกโลกก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในชั้นหิน และนำไปสู่แผ่นดินไหวในที่สุด

บางคนอาจรับไหว แต่นักวิจัยหลายคนบอกว่า งานวิจัยนี้มัน ‘ไม่ใช่’

อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์พยายามจะเชื่อมโยงกิจกรรมบนดวงอาทิตย์ให้มาเกี่ยวข้องกับเหตุการณ์แผ่นดินไหว ในปี ค.ศ. 1853 นักดาราศาสตร์ชาวสวิสนาม รูดอล์ฟ วูล์ฟ (Rudolf Wolf) พยายามเชื่อมโยงจุดดับบนดวงอาทิตย์ (Sunspots) ซึ่งเป็นพื้นที่ที่มีกิจกรรมคลื่นแม่เหล็กที่รุนแรงบนดวงอาทิตย์เข้ากับแผ่นดินไหว ­นอกจากนี้ยังมีหลักฐานเชิงสถิติ ซึ่งไม่ค่อยมีใครรู้ เป็นงานวิจัยในปี ค.ศ. 2013 ที่ตีพิมพ์ใน Geophysical Review Letters ด้วย

อาจเป็นเพราะความพยายามศึกษาความเชื่อมโยงที่มีมาอย่างยาวนานกลับได้ข้อสรุปที่แสนสั้นแบบนี้ จึงมีผู้ที่สงสัยและไม่เห็นด้วยมากมาย บางคนสงสัยวิธีการวิเคราะห์ทางสถิติ ในขณะที่บางคนข้องใจกับวิธีการเลือกข้อมูลที่ใช้วิเคราะห์

เจเรมี โทมัส (Jeremy Thomas) นักวิทยาศาสตร์วิจัย ผู้ศึกษางานวิจัยที่เกี่ยวข้อง แต่ไม่ได้มีส่วนร่วมในงานวิจัยนี้กล่าวว่า “ผลลัพธ์ของงานวิจัยนี้ ไม่ได้บอกถึงการเชื่อมโยงที่จับต้องได้จริง ๆ … มันอาจจะเชื่อมโยงกันจริง ๆ ก็ได้ แต่ผมไม่ได้คิดว่ามันพิสูจน์อะไรได้”

ดังเช่นที่เป็นในแวดวงวิทยาศาสตร์เสมอมา ยังคงต้องมีการศึกษาวิจัยเพิ่มเติม เพื่อยืนยันว่า ‘ดวงอาทิตย์เป็นเหตุให้เกิดแผ่นดินไหว’ ได้จริงต่อไป และหากงานวิจัยในอนาคตสามารถพิสูจน์เรื่องนี้ได้ เตรียมดูกันต่อไปได้เลยว่า ดาวฤกษ์เพียงหนึ่งเดียวของเราอาจกลายเป็นเครื่องมือช่วยพยากรณ์การเกิดแผ่นดินไหวชั้นเยี่ยม มันอาจช่วยให้เราเตรียมพร้อมรับมือกับการสั่นไหวที่เกิดใต้พื้นพิภพก็ได้ และนั่นก็อาจหมายถึงการป้องกันการสูญเสียอีกหลายชีวิตด้วย

อ้างอิง

• บทความ Powerful eruptions on the Sun might trigger earthquakes
• บทความ Powerful superflares could pose a threat to Earth
• USGS.gov

พิสูจน์อักษร : สุชยา เกษจำรัส