น้ำแข็งแปลกในอวกาศ
(นางสาวปรางค์แก้ว แหลมสุข)
นักวิชาการวิทยาศาสตร์ศึกษา
ก้อนน้ำแข็งยักษ์ที่ลอยอยู่ในทะเล หรือน้ำแข็งหลอดในแก้วน้ำดื่ม ส่วนใหญ่เกิดจากการเปลี่ยนสถานะของน้ำจากของเหลว กลายเป็นของแข็ง ที่อุณหภูมิต่ำ ซึ่งโมเลกุลของน้ำแข็ง จะเรียงตัว เป็นระเบียบเหมือนกันทุกทิศทาง เรียกว่า ผลึก ซึ่งน้ำแข็งที่เราพบในชีวิตประจำวัน เป็นผลึกน้ำแข็งรูปทรง หกเหลี่ยมรูปแบบหนึ่ง เนื่องจากโครงสร้างพิเศษของโมเลกุลน้ำ คล้ายกับพีระมิดสามเหลี่ยมจึงทำให้สามารถเรียงตัวได้หลายรูปแบบเมื่อน้ำ เปลี่ยนสถานะเป็นของแข็ง ทั้งนี้ ขึ้นอยู่กับแรงดันอากาศและอุณหภูมิ
ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์พบว่า น้ำแข็งมีโครงสร้างผลึกถึง 18 รูปแบบ โดยมี 2 รูปแบบที่มีชื่อว่าไอซ์ เซเว่น และ ไอซ์ เอ้กทีน เป็นรูปแบบที่นักวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจมากที่สุด เพราะตามธรรมชาติ สามารถพบการเกิดผลึกทั้งสองรูปแบบนี้ได้ในอวกาศเท่านั้น น้ำแข็งที่โครงสร้างผลึกแบบสี่เหลี่ยม ไอซ์ เซเว่น จะก่อตัวในสภาวะที่มีแรงดันสูงมาก จึงไม่สามารถพบได้ทั่วไป ต้องผลิตในห้องปฏิบัติการเท่านั้น โดยอาศัย คลื่นกระแทก หรือเลเซอร์ยิงไปที่แผ่นน้ำบางๆ และบีบอัดแรงดันสูงกว่าความดันบรรยากาศหลายเท่าตัว มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดได้บันทึกการก่อตัวน้ำแข็ง ไอเซเว่นในห้องปฏิบัตการเป็นครั้งแรก นักวิทยาศาสตร์จึงเชื่อว่าไอซ์ เซเว่น จะพบได้นอกโลกเท่านั้น โดยเฉพาะดาวบริวารของดาวเคราะห์น้ำแข็ง เช่น ดวงจันทร์ ดาวพฤหัสบดี หรือดาวเคราะห์ในกลุ่มที่เรียกกันว่า “น้ำแข็งยักษ์” เช่น เนปจูนการศึกษา ไอซ์ เซเว่น อาจช่วยสร้างแบบจำลองหรือคาดการณ์สภาพแวดล้อมของดาวยักษ์ และดวงจันทร์น้ำแข็งเหล่านี้ รวมทั้งปรากฏการณ์ ทางอวกาศต่างๆ เช่น ดาวหางพุ่งชนดาวเคราะห์ได้ละเอียดมากขึ้น
ระบบนิเวศทางทะเล หนึ่งในระบบนิเวศที่มีความหลากหลายทางชีวภาพที่มีสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิดอาศัยอยู่รวมกันมากมาย รวมทั้งมนุษย์ได้ใช้ประโยชน์จากท้องทะเลอย่างมหาศาล แต่ในปัจจุบันเราปฏิเสธไม่ได้ว่าระบบนิเวศทางทะเลกำลังถูกรบกวนอย่างหนัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากขยะพลาสติกที่เป็นปัญหาใหญ่ และทั่วโลก กำลังให้ความสนใจ รวมถึงปัญหาการลดลงของปริมาณปลาทะเลที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง และกำลังส่งผลต่ออุตสาหกรรมการประมง นอกจากนี้ยังมีอีกหนึ่งปัญหาที่อาจส่งผลกระทบน้อยกว่าปัญหาจากปริมาณขยะพลาสติกที่เพิ่มสูงขึ้น แต่กำลังแผ่ขยายคลอบคลุมพื้นที่เบื้องล่างของท้องทะเล และกำลังส่งผลกระทบ ที่ร้ายแรงต่อความหลากหลายทางชีวภาพ รวมถึงวัฏจักรการหมุนเวียนด้านชีวเคมี และธรณีของมหาสมุทรอย่างมหาศาล นั่นคือ ภาวะน้ำทะเลขาดออกซิเจน
การเกิดภาวะโลกร้อน และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ นับเป็นสาเหตุหลักที่ส่งผลต่อปริมาณออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำทะเล ทำให้เกิดภาวะน้ำทะเลขาดออกซิเจน เมื่ออากาศร้อนขึ้น ทำให้น้ำทะเลมีอุณหภูมิสูงขึ้น เมตาบอลิซึ่มของสิ่งมีชิวิตเพิ่มขึ้น ทำให้สิ่งมีชีวิตต้องการใช้ออกซิเจนมากยิ่งขึ้น นอกจากนี้ เมื่อน้ำทะเลมีอุณหภูมิสูงขึ้น ปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำจะลดต่ำลง ในขณะที่ น้ำทะเลมีอุณหภูมิต่ำกว่าจะมีความหนาแน่นมากกว่า ส่วนน้ำทะเลที่มีอุณหภูมิสูงกว่าจะมีความหนาแน่นน้อยกว่าจะลอยขึ้นมาบนผิวน้ำ เนื่องจากน้ำทะเลที่มีอุณหภูมิสูง จะทำให้ออกซิเจนละลายลงผ่านชั้นน้ำอุ่น ลงไปใน น้ำทะเลที่อยู่ลึกลงไปได้ยากขึ้น ทำให้ปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำทะเลที่อยู่ลึกลงไปมีปริมาณลดน้อยลง
ปริมาณน้ำทะเลที่มีอยู่ แล้วปริมาณออกซิเจนที่มีในน้ำทะเลนั้นจะลดลงมาก และถ้าผิวน้ำทะเลมีปริมาณออกซิเจนลดลง สัตว์น้ำทั้งหลายต้องดำน้ำลึกลงไปในระดับความลึกที่มีปริมาณออกซิเจนอย่างพอเพียง น้ำทะเลที่อยู่ระดับลึกลงไปข้างล่าง จะมีปริมาณออกซิเจนมากกว่าบริเวณผิวน้ำ สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ข้างล่างนั้น เช่น ปลาวาฬ โลมา หรือแม้กระทั่งแพลงตอน ต้องใช้ออกซิเจนในการดำรงชีวิตเช่นกัน จึงทำให้ปริมาณออกซิเจนที่เคยมีอยู่ลดลงเป็นอย่างมาก ในขณะที่ปริมาณออกซิเจนที่ละลายอยู่บริเวณผิวน้ำทะเลเริ่มลดลงอย่างต่อเนื่อง
เนื่องจากอุณหภูมิบริเวณผิวน้ำทะเลที่เพิ่มสูงขึ้น ส่งผลให้น้ำทะเลที่อยู่เบื้องล่างนั้นมีปริมาณออกซิเจนลดลงมาก ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ และแก๊สอื่นๆ เพิ่มสูงขึ้นซึ่งเกิดจากกระบวนการหายใจของสัตว์น้ำ เขตน้ำลึกที่มีปริมาณออกซิเจนต่ำ มีอยู่ตามธรรมชาติ พบว่าเขตออกซิเจนต่ำได้ขยายเพิ่มมากขึ้น และกำลังแผ่ขยายสู่พื้นผิวน้ำมากถึงหนึ่งเมตรต่อปี สิ่งมีชีวิตในทะเลมีการปรับตัวในภาวะที่บริเวณแหล่งที่อยู่อาศัยของมีอากาศให้หายใจน้อยลง สิ่งมีชีวิตบางชนิดมีความทนต่อภาวะออกซิเจนต่ำได้ โดยเฉพาะสิ่งที่ชีวิตที่อาศัยอยู่ในเขตทะเลลึก ที่มีปริมาณออกซิเจนต่ำ หรือไม่มีออกซิเจน ภาวะออกซิเจนลดต่ำลง จะส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตที่ต้องการมีออกซิเจนในการดำรงชีวิต เช่น สิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศชายฝั่ง หรือระบบนิเวศปะการัง ปรากฏการณ์นี้จะทำให้สิ่งมีชีวิตในกลุ่มนี้ทำให้มีความสามารถในการสร้างเซลล์สืบพันธุ์น้อยลง เนื่องจากการจัดสรรพลังงานมาสู่ระบบสืบพันธุ์น้อยลง การสร้างฮอร์โมนบกพร่อง และมีผลต่อระบบภูมิคุ้มกันของสัตว์ทำให้เกิดโรคได้ง่าย รวมทั้งอัตราการเจริญเติบโตยังลดลง นอกจากนี้ ผลกระทบจากการที่เขตออกซิเจนต่ำได้แผ่ขยายกว้างขึ้น การอพยพของสัตว์ทะเลบางชนิดจะเปลี่ยนแปลงไป สัตว์บางชนิดจะล่าเหยื่อไม่ได้เนื่องจากไม่สามารถว่าย หรือดำลงไปหาเหยื่อในบริเวณที่ออกซิเจนต่ำ ทำให้พวกมันขาดอาหารและเสียชีวิต ซึ่งจะนำไปสู่การสูญพันธุ์ได้ในที่สุด
ที่มา www. nsm.or.th
