โลกร้อนตัดวงจรยุคน้ำแข็ง? ธารน้ำแข็งขยายตัวมา2,000ปีหดเพราะอุณหภูมิสูง

โลกอาจเริ่มเข้าสู่ยุคน้ำแข็งรอบใหม่ตั้งแต่ราว 2,000 ปีก่อน แต่ภาวะโลกร้อนจากกิจกรรมของมนุษย์อาจทำให้การสะสมตัวของน้ำแข็งหยุดลง ก่อนที่น้ำแข็งจะแผ่ขยายปกคลุมพื้นที่กว้างใหญ่เช่นในอดีต

ข้อเสนอนี้มาจากงานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science ซึ่งศึกษาการเปลี่ยนแปลงของธารน้ำแข็งบาร์นส์ (Barnes Ice Cap) บนเกาะแบฟฟิน ในดินแดนนูนาวุต ทางตะวันออกเฉียงเหนือของแคนาดา 

งานวิจัยพบว่า ธารน้ำแข็งบาร์นส์ซึ่งมีขนาดประมาณ 6,000 ตารางกิโลเมตรแห่งนี้เคยขยายตัวต่อเนื่องมาเป็นเวลานาน ก่อนจะเริ่มหดตัวราวปี 1960 เมื่ออุณหภูมิโลกในช่วงฤดูร้อนสูงขึ้น

อย่างไรก็ตาม ข้อเสนอที่ว่าโลกเริ่มเข้าสู่ยุคน้ำแข็งรอบใหม่แล้วนั้นยังเป็นที่ถกเถียง นักวิทยาศาสตร์บางส่วนมองว่า การขยายตัวของธารน้ำแข็งเพียงแห่งเดียวอาจยังไม่เพียงพอที่จะยืนยันข้อสรุปดังกล่าว แม้หลักฐานที่พบจะช่วยให้เข้าใจการขยายตัวและหดตัวของน้ำแข็งในพื้นที่ได้ชัดเจนขึ้นก็ตาม

“ยุคน้ำแข็งรอบใหม่” ในงานวิจัยหมายถึงอะไร

ในทางธรณีวิทยา โลกยังอยู่ในยุคน้ำแข็งซีโนโซอิกตอนปลาย ซึ่งเริ่มต้นเมื่อประมาณ 34 ล้านปีก่อน ตลอดช่วงเวลานี้ ภูมิอากาศมีทั้งช่วงที่หนาวเย็นจนแผ่นน้ำแข็งขยายตัว และช่วงที่อบอุ่นขึ้นสลับกันไป โดยช่วงอบอุ่นที่เราอาศัยอยู่ในปัจจุบันเริ่มขึ้นเมื่อประมาณ 11,700 ปีก่อน

ดังนั้น เมื่อทีมวิจัยพูดถึง “ยุคน้ำแข็งรอบใหม่” จึงหมายถึงการเริ่มต้นของช่วงหนาวเย็นรอบถัดไป ซึ่งเอื้อให้น้ำแข็งกลับมาสะสมและขยายตัวอีกครั้ง กระบวนการนี้ต้องใช้เวลายาวนานหลายพันปีกว่าที่น้ำแข็งจะเพิ่มขึ้นจนปกคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่เช่นในอดีต

ธารน้ำแข็งบาร์นส์ ร่องรอยของแผ่นน้ำแข็งขนาดมหึมาในอดีต

ธารน้ำแข็งบาร์นส์เป็นส่วนที่เหลืออยู่สุดท้ายของพืดน้ำแข็งลอเรนไทด์ (Laurentide Ice Sheet) หรือแผ่นน้ำแข็งขนาดใหญ่ที่เคยปกคลุมพื้นที่กว้างใหญ่ในแคนาดาและตอนเหนือของสหรัฐฯ ในช่วงประมาณ 95,000-20,000 ปีก่อน 

เมื่อแผ่ขยายมากที่สุด น้ำแข็งจะทอดตัวจากบริเวณเส้นอาร์กติกเซอร์เคิลลงไปถึงรัฐอิลลินอยส์ และบางส่วนหนาถึงราว 3 กิโลเมตร

นิโคลัส ยัง (Nicolás Young) นักธรณีเคมีจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียและผู้เขียนหลักของงานวิจัยดังกล่าว ต้องการรู้ว่า หลังจากแผ่นน้ำแข็งลอเรนไทด์หดตัวลงจนเหลือเพียงธารน้ำแข็งบาร์นส์ ธารน้ำแข็งที่เหลืออยู่นี้เคยเล็กกว่าปัจจุบันแล้วกลับมาขยายตัวอีกครั้งหรือไม่ 

หากเคยเกิดขึ้น หลักฐานดังกล่าวก็อาจช่วยอธิบายได้ว่า การสะสมน้ำแข็งรอบใหม่เริ่มต้นอย่างไร

มอสที่ตายแล้วและหิน ช่วยบอกว่าน้ำแข็งเคยอยู่ตรงไหน

การหาหลักฐานเรื่องนี้ไม่ใช่เรื่องง่าย เพราะเมื่อน้ำแข็งกลับมาขยายตัว ร่องรอยเดิมบนพื้นดินอาจถูกทำลายไป แต่ธารน้ำแข็งบาร์นส์มีลักษณะที่เอื้อต่อการศึกษา คือ น้ำแข็งในธารน้ำแข็งบาร์นส์ยึดติดกับหินด้านล่างและไม่ได้ไถลผ่านพื้นดิน พืชที่เคยถูกน้ำแข็งทับจึงยังถูกเก็บรักษาไว้ เมื่อน้ำแข็งละลายและขอบธารน้ำแข็งถอยร่น พืชเหล่านี้ก็ปรากฏขึ้นอีกครั้ง

ทีมวิจัยเก็บตัวอย่างพืช รวมถึงมอสที่ตายแล้วบริเวณขอบธารน้ำแข็ง มาตรวจหาอายุด้วยคาร์บอน-14 ขณะมีชีวิต พืชจะรับคาร์บอนเข้าไป แต่เมื่อถูกน้ำแข็งปกคลุมจนตาย การรับคาร์บอนจะหยุดลง ส่วนคาร์บอน-14 ที่เหลืออยู่จะสลายตัวในอัตราที่คาดการณ์ได้ 

เมื่อใช้วิธีการนี้ นักวิจัยจึงสามารถคำนวณได้ว่าพืชแต่ละจุดที่เคยอยู่ใต้ธารน้ำแข็งตายเมื่อใด และใช้อายุเหล่านั้นเรียงลำดับว่า น้ำแข็งแผ่เข้ามาปกคลุมพื้นที่แต่ละส่วนในช่วงไหน

ส่วนหินที่อยู่ใกล้กันก็ช่วยบอกประวัติของน้ำแข็งได้เช่นกัน นักวิจัยตรวจวัดเบริลเลียม-10 ซึ่งเกิดจากรังสีคอสมิกหรือรังสีจากอวกาศทำปฏิกิริยากับหิน 

สารนี้จะสะสมเมื่อหินไม่มีน้ำแข็งปกคลุม แต่จะหยุดสะสมเมื่อน้ำแข็งเข้ามาบดบัง และกลับมาสะสมอีกครั้งเมื่อน้ำแข็งถอยออกไป ปริมาณที่ตรวจพบจึงช่วยประเมินได้ว่าหินเคยอยู่ใต้น้ำแข็งหรือเปิดโล่งนานเพียงใด

เมื่อนำข้อมูลจากพืชและหินมาประกอบกัน ทีมวิจัยจึงย้อนลำดับการหดตัวและขยายตัวของธารน้ำแข็งได้ Joerg Schaefer นักธรณีเคมีด้านภูมิอากาศและผู้ร่วมวิจัย อธิบายว่า หลักฐานเหล่านี้เปิดโอกาสให้ศึกษาร่องรอยช่วงแรกของการกลับมาสะสมน้ำแข็งในพื้นที่จริง เพิ่มเติมจากความเข้าใจเดิมที่อาศัยหลักฐานทางอ้อมเป็นหลัก

น้ำแข็งกลับมาเพิ่มเมื่อ 2,000 ปีก่อน ก่อนเริ่มละลายมากขึ้นหลังปี 1960 จากโลกร้อน

ผลการศึกษาชี้ว่า ในพื้นที่ทางเหนือ ช่วงที่อุณหภูมิอาจสูงที่สุดของยุคโฮโลซีนเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 11,000-10,000 ปีก่อน ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงวงโคจรของโลกที่ทำให้พื้นที่เหล่านี้ได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์มากขึ้น หรือที่เรียกว่าวัฏจักรมิลานโควิช หลังจากนั้น อากาศก็ค่อย ๆ เย็นลงในช่วงหลายพันปีต่อมา

ถึงอากาศจะเย็นลง แผ่นน้ำแข็งลอเรนไทด์ก็ยังหดตัวต่อไป เพราะพื้นผิวของน้ำแข็งลดระดับลงต่ำจนไม่เอื้อต่อการสะสมน้ำแข็งเพิ่ม การเปลี่ยนแปลงของน้ำแข็งจึงไม่ได้ตามอุณหภูมิไปในทันที ผลการศึกษาพบว่า น้ำแข็งส่วนที่เหลือหดตัวจนมีขนาดเล็กกว่าปัจจุบัน และมีขนาดเล็กที่สุดเมื่อประมาณ 3,000 ปีก่อน

จากนั้น เมื่อราว 2,000 ปีก่อน ธารน้ำแข็งบาร์นส์ก็เริ่มขยายตัวอีกครั้ง แสดงว่าสภาพอากาศในเวลานั้นเย็นพอให้น้ำแข็งสะสมเพิ่มได้ การขยายตัวดำเนินต่อเนื่องมาจนถึงราวปี 1960 ก่อนที่สถานการณ์จะเปลี่ยนไป

เมื่อฤดูร้อนอุ่นขึ้น น้ำแข็งที่ละลายไปในแต่ละฤดูร้อนกลับมีมากกว่าน้ำแข็งที่สะสมเพิ่มในฤดูหนาว หรือที่เรียกว่า “สมดุลมวลน้ำแข็งติดลบ” ธารน้ำแข็งจึงหดตัวลงเรื่อย ๆ โดยฤดูร้อนปี 1961 ถูกบันทึกว่าเป็นหนึ่งในฤดูร้อนที่ร้อนที่สุดของศตวรรษที่ 20 และหากดูอุณหภูมิสูงสุดรายวัน ก็มีระดับใกล้เคียงกับฤดูร้อนปี 2021

ผู้วิจัยระบุว่า การสูญเสียน้ำแข็งของธารน้ำแข็งบาร์นส์นับจากช่วงเวลาดังกล่าวแทบทั้งหมดเป็นผลจากอุณหภูมิในฤดูร้อนที่สูงขึ้น ซึ่งเชื่อมโยงกับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เพิ่มขึ้นตั้งแต่ยุคปฏิวัติอุตสาหกรรมราวปี 1750 โดยมองว่า แม้ปัจจัยทางธรรมชาติจะเอื้อให้ภูมิภาคนี้เย็นลง แต่ความร้อนจากกิจกรรมของมนุษย์กลับส่งผลมากกว่า จนทำให้ธารน้ำแข็งที่เคยขยายตัวอย่างต่อเนื่องเริ่มหดตัวลง

เหตุใดนักวิทยาศาสตร์จึงยังเห็นต่างว่ายุคน้ำแข็งเริ่มหรือยัง

สำหรับยังและคณะ การที่ธารน้ำแข็งบาร์นส์เริ่มขยายตัวเมื่อประมาณ 2,000 ปีก่อน ควรนับเป็นจุดเริ่มต้นของการสะสมน้ำแข็งรอบใหม่ได้แล้ว แม้จะยังต้องใช้เวลาอีกนานกว่าจะเกิดแผ่นน้ำแข็งขนาดมหึมาปกคลุมทวีปก็ตาม ตามการตีความนี้ ภาวะโลกร้อนจึงเข้ามาหยุดกระบวนการดังกล่าวตั้งแต่ระยะเริ่มต้น

เมเรดิธ เคลลี (Meredith Kelly) ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์โลกจาก Dartmouth College ซึ่งไม่ได้ร่วมทำวิจัย เห็นว่า วิธีศึกษานี้ช่วยอธิบายการขยายตัวและถอยร่นของธารน้ำแข็งบาร์นส์ได้ดี ส่วนข้อเสนอเรื่องการเริ่มต้นยุคน้ำแข็งก็อาจเป็นไปได้ แต่ควรนำข้อมูลไปเทียบกับธารน้ำแข็งในภูมิภาคอื่นที่ขยายตัวในช่วงใกล้เคียงกัน เพื่อทำความเข้าใจว่าอะไรเป็นสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงเหล่านั้น

ขณะที่อันเดรย์ กาโนโปลสกี (Andrey Ganopolski) นักฟิสิกส์จากสถาบันวิจัยผลกระทบจากภูมิอากาศพอทสดัม เห็นว่าหลักฐานการขยายตัวของธารน้ำแข็งบาร์นส์ยังไม่เพียงพอที่จะสรุปว่า ยุคน้ำแข็งรอบใหม่เริ่มต้นขึ้นแล้วและถูกหยุดลง เขาระบุว่า งานศึกษาด้วยแบบจำลองหลายชิ้น รวมถึงงานของตน ประเมินว่าโลกอาจยังไม่เข้าสู่ยุคน้ำแข็งรอบถัดไปจนกว่าจะผ่านไปอีกประมาณ 50,000 ปี แม้ไม่มีภาวะโลกร้อนจากมนุษย์ก็ตาม

หากธารน้ำแข็งบาร์นส์ละลายหมด อาจกระทบการเกิดน้ำแข็งในอนาคต

แบบจำลองบางส่วนประเมินว่า หากสภาพภูมิอากาศยังเป็นเช่นปัจจุบัน ธารน้ำแข็งบาร์นส์อาจละลายหายไปทั้งหมดในอีกหลายศตวรรษข้างหน้า เท่ากับว่าส่วนสุดท้ายของแผ่นน้ำแข็งลอเรนไทด์จะหายไปด้วย

ทีมวิจัยเสนอว่า การสูญเสียครั้งนี้อาจส่งผลต่อการก่อตัวของน้ำแข็งในอนาคต เพราะเมื่ออากาศเย็นลง มวลน้ำแข็งที่ยังเหลืออยู่จะช่วยเพิ่มความเย็นในพื้นที่ และเอื้อให้น้ำแข็งสะสมเพิ่มต่อไปได้ หากธารน้ำแข็งบาร์นส์หายไป ผลที่ช่วยเพิ่มความเย็นนี้ก็จะหายไปด้วย จึงอาจทำให้การสะสมน้ำแข็งรอบถัดไปเปลี่ยนไปจากเดิม

อย่างไรก็ตาม ยังย้ำว่า ไม่ควรตีความผลศึกษานี้ว่า “โลกร้อนช่วยมนุษย์ให้รอดจากยุคน้ำแข็ง” เพราะถึงธารน้ำแข็งบาร์นส์จะขยายตัวต่อไป ก็ต้องใช้เวลาอีกหลายพันปีกว่าจะใหญ่พอจนกระทบชีวิตประจำวันของผู้คน 

ประเด็นที่เขาต้องการชี้ให้เห็นคือ กิจกรรมของมนุษย์อาจเปลี่ยนระบบภูมิอากาศได้มากถึงขั้นหยุดกระบวนการตามธรรมชาติที่ดำเนินมานาน และส่งผลต่อโอกาสเกิดการสะสมน้ำแข็งไปอีกยาวนาน

อ้างอิง: Euronews, ScienceAlert, CNN