ไขปริศนา “หลุมความโน้มถ่วง” ใต้มหาสมุทรอินเดีย เกิดขึ้นได้อย่างไร

ทุกคนทราบดีว่าพื้นดินทุกตารางนิ้วบนโลกและวัตถุที่ตั้งอยู่บนนั้น ล้วนตกอยู่ใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงที่มากระทำในแนวตั้งฉากกับพื้นโลก ซึ่งปรากฏการณ์นี้ช่วยยึดเหนี่ยวให้ตัวเราและสิ่งของต่าง ๆ ไม่หลุดลอยออกไปสู่ห้วงอวกาศ

อย่างไรก็ตาม ค่าของแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อพื้นดินและคน สัตว์ สิ่งของ นั้น ไม่เท่ากันในแต่ละจุด โดยมีความแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ รวมทั้งความหนาแน่นของมวลเปลือกโลกและโครงสร้างเนื้อโลกในบริเวณนั้นด้วย

ในอดีตที่ผ่านมา สิ่งที่เป็นปริศนาคาใจนักธรณีวิทยาในประเด็นนี้มากที่สุด เห็นจะได้แก่การดำรงอยู่ของ “หลุมความโน้มถ่วง” (gravity hole) ซึ่งกินพื้นที่กว้างใหญ่บริเวณก้นมหาสมุทรอินเดียถึง 3 ล้านตารางกิโลเมตร โดยพื้นที่นี้เป็นจุดที่มีค่าแรงโน้มถ่วงต่ำสุดขั้วของโลก และยังไม่มีผู้ใดทราบชัดว่ามันเกิดขึ้นจากสาเหตุใดกันแน่

หลุมความโน้มถ่วงนั้นแท้จริงก็คือรอยยุบหรือแอ่งยุบบนสนามความโน้มถ่วงโลก เป็นจุดที่มวลของพื้นโลกมีความหนาแน่นต่ำมาก จนแรงโน้มถ่วงที่มากระทำตรงจุดนั้นพลอยมีค่าต่ำผิดปกติไปด้วย

แผนที่ “จีออยด์” (Geoid) หรือรูปทรงสัณฐานของโลกที่วัดจากระดับน้ำทะเลปานกลาง ได้แสดงให้เห็นค่าความแปรปรวนของสนามความโน้มถ่วงโลกในภูมิภาคต่าง ๆ ซึ่งบริเวณที่เรียกว่า “จุดจีออยด์ต่ำในมหาสมุทรอินเดีย” (Indian Ocean Geoid Low – IOGL) มีค่าแรงโน้มถ่วงที่มากระทำต่ำมาก เสมือนกับเป็นแอ่งหรือหลุมลึกในสนามความโน้มถ่วงโลก โดยมีค่าความสูงจีออยด์ (Geoid heights) ต่ำกว่าที่ระดับน้ำทะเลปานกลางถึงกว่า 100 เมตร

เมื่อปี 2017 ศาสตราจารย์ อัตเตรยี โกศ จากสถาบันวิทยาศาสตร์อินเดีย (IIS) ได้เคยเสนอสมมติฐานที่น่าสนใจไว้ว่า หลุมความโน้มถ่วง IOGL เกิดจากหินร้อนที่หลอมละลายและน้ำหนักเบาในชั้นเนื้อโลก (mantle) เอ่อซึมขึ้นมาตามแนวรอยเลื่อนของแผ่นเปลือกโลกก้นสมุทร ทำให้เกิดภาวะมวลหนาแน่นต่ำในโครงสร้างเนื้อโลกชั้นลึกและเปลือกโลกบริเวณดังกล่าว

ศ.โกศ อธิบายกับเว็บไซต์ IFL Science เมื่อปี 2017 ว่า “ก่อนหน้านี้เคยมีนักธรณีวิทยาบางกลุ่มเสนอว่า หลุมความโน้มถ่วงในมหาสมุทรอินเดีย เกิดจากแผ่นเปลือกโลกที่รองรับมหาสมุทรโบราณแห่งหนึ่งได้มุดตัวจมลงไปใต้อนุทวีป (Indian subcontinent) เมื่อหลายล้านปีก่อน แต่ผมและนักธรณีวิทยาจำนวนไม่น้อยยังไม่เห็นด้วยกับแนวคิดนี้”

แผนที่แสดงพิกัดตำแหน่งของหลุมความโน้มถ่วง (วงกลมสีน้ำเงิน)

ศ.โกศ มองว่า แผ่นเปลือกโลกที่ทั้งเย็นและหนักเพราะมีความหนาแน่นสูง ไม่อาจจะทำให้เกิดหลุมความโน้มถ่วงที่มีความผิดปกติรุนแรงเหมือน IOGL ได้ แต่ต้นกำเนิดของมันน่าจะมาจากหินหลอมเหลวที่ทั้งร้อนและเบา ซึ่งเอ่อซึมจากชั้นเนื้อโลกและพวยพุ่งออกมาจากปล่องควันยักษ์ก้นสมุทรที่กำลังแบ่งทวีปแอฟริกาให้แตกแยกออกเป็นสองส่วน (African Superplume)

วัสดุจากใต้โลกเหล่านี้กระจายตัวมาทางทิศตะวันออก ซึ่งก็คือบริเวณตอนเหนือของมหาสมุทรอินเดีย ทั้งยังมีการเอ่อซึมของหินหลอมเหลวจากชั้นเนื้อโลกเป็นบริเวณกว้าง ในจุดที่ลึกลงไปใต้ดินตั้งแต่ 300-900 กิโลเมตรจากพื้นโลกเลยทีเดียว

เพื่อพิสูจน์สมมติฐานข้างต้น ศ. โกศและคณะจากศูนย์วิจัยขั้วโลกและมหาสมุทรแห่งชาติอินเดีย (NCPOR) ได้นำเรือออกวางอุปกรณ์เซนเซอร์ตรวจจับแรงสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหว (seismometer) ที่ก้นมหาสมุทรในบริเวณหลุมความโน้มถ่วงดังกล่าว เมื่อปี 2018

ผลจากการรวบรวมวิเคราะห์ข้อมูล และการตรวจสอบด้วยวิธีสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์เป็นเวลานานหลายปี ทำให้ ศ.โกศ และ ดร.เทพันจัน ปาละ ผู้ร่วมวิจัย สามารถตีพิมพ์ผลการศึกษาล่าสุดลงในวารสาร Geographical Research Letters ฉบับวันที่ 5 พ.ค. ที่ผ่านมา

ทีมผู้วิจัยใช้ข้อมูลที่รวบรวมได้ ตรวจสอบย้อนกลับไปในอดีตตลอดช่วง 140 ล้านปีก่อน เพื่อให้ทราบว่าหลุมความโน้มถ่วง IOGL ถือกำเนิดและมีพัฒนาการความเป็นมาอย่างไร


มหาสมุทรอินเดียที่ซ่อนความลึกลับเอาไว้

ผลการศึกษาที่ได้ชี้ว่า มีความเป็นไปได้สูงที่หินร้อนหลอมเหลวน้ำหนักเบาซึ่งเอ่อซึมขึ้นมาตรงจุดดังกล่าว มาจากแผ่นเปลือกโลกที่เคยรองรับมหาสมุทรโบราณ “เททีส” (Tethys) ในยุคของมหาทวีปกอนด์วานา ซึ่งต่อมาโครงสร้างนี้จมหายไปในชั้นเนื้อโลกลึกกว่า 1,000 กิโลเมตร เมื่อ 30 ล้านปีก่อน ทิ้งช่องว่างขนาดใหญ่ให้มหาสมุทรอินเดียก่อตัวขึ้น

แบบจำลองคอมพิวเตอร์กว่า 20 แบบ ที่นำข้อมูลความเคลื่อนไหวของปล่องควันยักษ์ก้นสมุทร African Superplume เข้ามาคำนวณร่วมด้วย ล้วนให้ผลยืนยันว่าปัจจัยดังกล่าวสามารถทำให้เกิดหลุมความโน้มถ่วงในมหาสมุทรอินเดียได้ ซึ่งตรงกับสมมติฐานที่ ศ.โกศ เคยเสนอเอาไว้เมื่อปี 2017 พอดิบพอดี

อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์จำนวนไม่น้อยยังคงไม่เห็นด้วยกับผลการศึกษาของ ศ.โกศ และคณะ โดยอ้างว่าพวกเขายังคงรวบรวมข้อมูลความเคลื่อนไหวทางธรณีวิทยาที่ก้นมหาสมุทรได้ไม่มากพอ และยังคงไม่ปรากฏข้อมูลที่เป็นหลักฐานชี้ชัดจากอุปกรณ์ตรวจจับคลื่นแผ่นดินไหวโดยตรง ทำให้ยังไม่อาจสรุปได้ว่า ศ.โกศ และคณะได้ไขปริศนาอันลึกลับของหลุมความโน้มถ่วงนี้สำเร็จแล้วหรือไม่