ทฤษฎีการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ มีอะไรมากกว่าอุกาบาต super volcano หรือยุคน้ำแข็งไหม?

เป็นที่ทราบดีกันว่าโลกของเรานั้นผ่านการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่มากว่า 5 ครั้งแล้ว ในช่วงประวัติศาสตร์ 500 ล้านปีที่ผ่านมา ซึ่งก่อนหน้านี้มีความพยายามในการหาสาเหตุของการสูญพันธุ์ว่าเกิดจากอะไร ไม่ว่าจะเป็นอุกาบาตขนาดใหญ่ หรือ Supervolcano หรือยุคน้ำแข็งถูกนำมาใช้อธิบายการสูญพันธุ์แต่ดูเหมือนยังไม่เป็นที่พอใจ (รายละเอียดการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่สามารถอ่านได้ใน en.wikipedia.org/wiki/Extinction_event)

ภาพแสดงการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่โดยตัวเลขเหนือสามเหลี่ยมสีเหลืองแสดงการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ ซึ่งวัดจากจำนวนของ biodiversity ในช่วงนั้นๆ รวมไปถึงระยะว่างของอายุ fossil ส่วนสามเหลี่ยมสีน้ำเงินแสดงการสูญพันธุ์ย่อยๆในช่วงประมาณ 500 ล้านปีที่ผ่านมา ( จาก http://muller.lbl.gov/papers/Rohde-Muller-Nature.pdf )

ข้อมูลที่นำมาเล่าวันนี้มาจาก (สนใจตัวไหนสามารถกดที่ลิงค์ซึ่งจะดาวน์โหลดไฟล์ pdf ของวารสารฉบับนั้นๆเลยครับ)

1.งานวิจัยของดร. Manvedev และ ดร.Melott จากมหาวิทยาลัยเทกซัสซึ่งตีพิมพ์เมื่อปี ค.ศ.2007 เรื่อง Do extragalactic cosmic rays induce cycles in fossil diversity? ซึ่งได้หาความสัมพันธุ์ของการสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตในรอบ 500 ล้านปีที่ผ่านมาเมื่อเทียบกับการโคจรของระบบสุริยะของเราไปตามแขนของกาแลคซี่ทางช้างเผือก

2.การศึกษาของดร. Gies และ ดร.Helsel เรื่อง Ice age epochs and the sun’s path through the galaxy. ซึ่งตีพิมพ์เมื่อเดือนมิถุนายนปีค.ศ. 2005 ใน AstroPhysical Journal แ

3. Testing the link between terrestrial climate change and galactic spiral arm transit โดย ดร.Overholt ดร.Melott และ ดร.Pohl

4. Structure and Dynamics of the Milky Way: The Evolving Picture โดยดร. Tyler Foster และดร. Brendan Cooper

จะเห็นว่าแนวคิดนี้มาจากดร. Melott เป็นหลักและมีผลงานด้านนี้ถึงสองเรื่องด้วยกัน โดยในงานวิจัยของดร. Melott ได้เสนอกลไกที่ทำให้เกิดการสูญพันธุ์โดยมีสาเหตุจากรังสีคอสมิคซึ่งมีความเข้มข้นแตกต่างกันในแต่ละตำแหน่งขณะที่เราเคลื่อนที่ไปตามระนาบของกาแลคซี่ โดยพบความหลากหลายทางชีวภาพแปรผกผันกับปริมาณของ Cosmic rays Flux ดังภาพ

โดยเส้นสีน้ำเงินแสดงดัชนีความหลากหลายทางชีวพันธุ์ในขณะที่เส้นสีแดงแสดงปริมาณ cosmic ray flux ที่เราตรวจสอบจาก berillium-10 ในแกนน้ำแข็ง จะพบว่าเมื่อใดที่มีปริมาณรังสีคอสมิคเข้ามามากจะเกิดการหยุดความหลากหลายทางชีวพันธุ์ หรือบางครั้งเกิดการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่เลยทีเดียว ดังจะเห็นกราฟสีน้ำเงินที่ต่ำกว่า -200 ส่วนแกนในแนวนอนจะแสดงระยะเวลาเป็นล้านปี ซึ่งกลไกการเกิดการสูญพันธุ์สามารถอธิบายได้ดังนี้

1.จากการได้รับรังสีคอสมิคในปริมาณมากๆโดยตรง ส่งผลทำให้เกิดการกลายพันธุ์ และเกิดมะเร็งเพิ่มขึ้นได้ ปริมาณรังสีที่จัดว่ามากคือปริมาณตั้งแต่ 10^14 eV ซึ่งจะมีอนุภาค muon เป็นตัวหลัก โดย muon เมื่อลงมายังพื้นโลกสามารถทะลุผ่านน้ำทะเลได้ลึกถึง 2.5 กม.หรือทะลุชั้นหินได้ถึง 900 ม. และสามารถสร้างกัมมันตรังสีที่มีอายุได้ยืนยาวถึง 1 ล้านปี

2.จากสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลง จากที่กล่าวในบล้อคก่อนหน้านี้ถึงความสัมพันธ์ระหว่างรังสีคอสมิคและเมฆรวมไปถึงการเกิดยุคน้ำแข็งขึ้นบนโลกแล้วว่า รังสีคอสมิคอาจเป็นตัวอธิบายปรากฏการณ์ดังกล่าวได้

3.รังสีคอสมิคไปทำให้เกิดปฏิกิริยาและเกิดออกไซด์ของไนโตรเจนและเกิดการกลายพันธุ์ผ่านทางออกไซด์ของไนโตรเจนได้

4.เกิดการกลายพันธุ์จากรังสี UV จากดวงอาทิตย์ที่ผ่านเข้าสู่บรรยากาศด้านล่างมากขึ้นซึ่งเป็นผลจากออกไซด์ของไนโตรเจนไปทำลายชั้นโอโซนที่ทำหน้าที่กรองรังสีในชั้นบรรยากาศ ทำให้มีปริมาณของ UVB ที่พื้นผิวมากและทำลาย phytoplankton ซึ่งเป็นฐานล่างสุดของห่วงโซ่อาหารในสัตว์น้ำ

จากงานวิจัยของดร. Gies และดร. Helsel พบความสัมพันธุ์ของการสูญพันธุ์ใหญ่เมื่อเทียบกับตำแหน่งของดวงอาทิตย์กับระนาบกาแลคซี่และแขนของกาแลคซี่เราดังนี้

โดยกราฟบนสุดจะเป็นระยะห่างจากจุดศูนย์กลางกาแลคซี่ (หน่วยเป็นกิโลพาร์เซค) กราฟกลางจะเป็นมุมอาซิมุธเมื่อเทียบกับตำแหน่งปัจจุบันที่ 0 องศา กราฟล่างจะเป็นระยะห่างจากระนาบของกาแลคซี่เป็นพาร์เซคเช่นกัน (1พาร์เซค=ระยะทางประมาณ3.26ปีแสง หรือประมาณ 30 ล้านล้านกิโลเมตร วัดจากการเกิดพัลลาแลกซ์ของดาว 1 ฟิลิปดา)

กากบาทในรูปแสดงให้เห็นช่วงที่เกิดการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ เส้นหนาในรูปแสดงระยะเวลาที่เกิดยุคน้ำแข็งขึ้นบนโลก

และเมื่อเทียบกับตำแหน่งที่มองจากด้านบนของกาแลคซี่แล้วเราจะพบว่า

จากภาพ LOCAL =ตำแหน่งปัจจุบันของดวงอาทิตย์, เครื่องหมายบวกตรงกลาง=จุดศูนย์กลางของกาแลคซี่ทางช้างเผือก, รูปสี่เหลี่ยมเล็กๆแสดงพิกัดระยะ 100ล้านปี, เส้นทึบแสดงระยะของยุคน้ำแข็ง, เส้นกากบาทแสดงระยะเวลาที่เกิดการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่

สิ่งที่สรุปได้จากการศึกษานี้คือ ช่วงเวลาที่เกิดการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่จะมีคาบการเกิดชัดเจน และสัมพันธ์กับการโคจรของดวงอาทิตย์เข้าไปยังด้านเหนือของกาแลคซี่ (ขณะที่เขียนอยู่ ดวงอาทิตย์กำลังข้ามระนาบของกาแลคซี่อยู่) จึงมีการตั้งสมมติฐานต่างๆตามมาว่า ถ้าวัดจากระดับรังสีคอสมิคปกติที่เราได้รับจากกาแลคซี่ทางช้างเผือกเอง จะอยู่ที่ 10^10 eV – 10^15 eV ส่วนรังสีที่สูงกว่านี้น่าจะมาจากนอกระบบกาแลคซี่ของเรา เมื่อเราลองดูความสัมพันธ์ข้างต้นแล้วประกอบกับข้อมูลล่าสุดจาก TESTING THE LINK BETWEEN TERRESTRIAL CLIMATE CHANGE AND GALACTIC SPIRAL
ARM TRANSIT
โดยดร. Overholt ดร. Melott ดร. Pohl ซึ่งได้นำข้อมูลเดิมมาประกอบกับการคำนวณความเร็วของการหมุนของแขนกาแลคซี่เมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์ของเราแล้วได้ความสัมพันธ์ดังภาพ

จากภาพจะพบว่าการโคจรของระบบสุริยะของเราเมื่อเทียบกันกับข้อมูลใหม่แล้ว แทบไม่สัมพันธ์กันกับตำแหน่งของแขนกาแลคซีและระยะเวลาเกิดการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่เลย จึงเหลือเพียงโมเดลที่ต้องหาคำตอบว่า ทำไมการสูญพันธุ์จึงเกิดเมื่อเราเดินทางเข้าสู่ตอนบนของกาแลคซี่ของเราเป็นส่วนใหญ่ ซึ่ง ดร.Melott ได้เสนอแนวคิด Galactic shock model ขึ้นมา โดยอธิบายว่ารังสีคอสมิคพลังงานสูงกว่าที่พบในทางช้างเผือกนั้น มาจากนอกระบบกาแลคซี่ของเราและปริมาณรังสีเหล่านี้จะสูงขึ้นในด้านบนของกาแลคซี่ ก่อนที่จะอธิบายว่าทำไมเราลองมาดูตำแหน่งของกาแลคซี่ของเราก่อน

แกแลคซี่ทางช้างเผือกของเราอยู่ในกลุ่มดาราจักร Virgo supercluster โดยประกอบด้วยกาแลคซี่ใกล้เคียงสามกลุ่มคือกลุ่ม milkyway กลุ่ม Andromeda และกลุ่ม Triangulum โดยด้านบนของแกแลคซี่ชี้ขึ้นไปทางใจกลางของ Virgo Supercluster ดังภาพ

ลักษณะของแกแลคซี่ของเรา มีรูปร่างคล้ายฝักแบบเดียวกับ heliosphere หรือฝักสุริยะของเรา แต่มีขนาดใหญ่กว่าเป็นล้านเท่า โดย มีทิศทางวิ่งเข้าไปหาใจกลางของ Virgo Supercluster ดังภาพ

จากภาพจะเห็น galactosphere ของทางช้างเผือกและตำแหน่งของการปะทะระหว่าง super galctic wind กับ intergalactic medium ซึ่งจะเกิด bow shock ที่บริเวณด้านบนของกาแลคซี่และเป็นที่มาของรังสีคอสมิคที่มีพลังงานสูงกว่า 10^15 eV ได้ โดยเฉพาะทิศทางใจกลางของ Virgo supercluster นั้นเป็นแหล่งกำเนิดของรังสีคอสมิคปริมาณสูงอยู่ จึงอาจเป็นสาเหตุหนึ่งที่อธิบายที่มาของรังสีคอสมิคพลังงานสูงที่ทำให้เกิดการสูญพันธุ์ใหญ่ของโลกเราได้

จากข้อมูบที่นำเสนอมาข้างต้น เป็นที่น่าสนใจในทฤษฎีการสูญพันธุ์ใหญ่ของโลกที่ถูกนำเสนอด้วยมุมมองใหม่ และจากข้อมูลใหม่ๆทำให้เราพบความสัมพันธ์ระหว่างโลกของเรา ดวงอาทิตย์ กาแลคซี่ของเรา รวมไปถึงระบบเอกภพของเราว่าเกี่ยวข้องกันจนไม่อาจละเลยประเด็นเล็กๆไปได้ อย่างไรก็ตามกลไกการเกิดภัยพิบัตินี้ไม่ได้อธิบายในสิ่งที่จะเกิดขึ้นทั้งหมด หรือสิ่งที่กำลังจะเกิดขึ้นได้ เพียงแต่บอกแนวโน้มและความสัมพันธ์ให้เราได้เตรียมรับมือไว้เท่านั้นครับ

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s