นักวิทยาศาสตร์ทราบกันดีว่าหากใบไม้รอบ “ภูเขาไฟ” เปลี่ยนสีอย่างกะทันหัน นั่นเป็นสัญญาณว่าภูเขาไฟกำลังจะปะทุ และด้วยองค์ความรู้นี้นักวิทยาศาสตร์จาก NASA และสถาบันสมิธโซเนียน เชื่อว่าพวกเขาสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ได้จากอวกาศ

เมื่อแมกมาที่เคลื่อนตัวใต้ดินช่วงก่อนจะเกิดการปะทุ ก๊าซที่มาพร้อมกับการเคลื่อนตัวของแมกมาจะสามารถซึมออกมาผ่านผิวดิน ซึ่งมีทั้งคาร์บอนไดออกไซด์และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ แม้จะทราบว่าคาร์บอนไดออกไซด์ที่ออกมาจากผิวดินในปริมาณมาก ถือเป็นสัญญาณที่ดี เหมาะกับการใช้คาดการณ์ถึงสถานการณ์การปะทุว่ากำลังจะเกิดขึ้นหรือไม่ แต่กลับกัน มันเป็นตัวชี้วัดที่ใช้งานยากเมื่อเรามองมันจากวงโคจร แม้ว่าในการปะทุขนาดใหญ่จะปล่อยก๊าซในปริมาณมากพอที่จะวัดได้ด้วยดาวเทียม เช่น OCO-2 (Orbiting Carbon Observatory 2) ได้ แต่ในความเป็นจริงบนโลกของเรานั้นมีปริมาณของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศสูงอยู่แล้ว การสังเกตการณ์ที่เกิดจากภูเขาไฟจึงทำได้ยากมาก

ภาพนักวิทยาศาสตร์กำลังติดตั้งเครื่องตรวจวัดก๊าซบนเรือนยอดไม้รอบภูเขาไฟ Rincón de la Vieja ในคอสตาริกา ภาพจาก Alessandra Baltodano_Chapman University

อย่างไรก็ดี เรามีการติดตามการปะทุของภูเขาไฟอย่างต่อเนื่องทั้งจากวัดคลื่นแผ่นดินไหวหรือการเปลี่ยนแปลงของระดับพื้นดินรอบภูเขาไฟ รวมทั้ง นักวิทยาศาสตร์เดินทางไปยังภูเขาไฟเพื่อวัดก๊าซด้วยตนเอง แต่เนื่องจาก ณ ขณะนี้มีภูเขาไฟมากกว่า 1,350 แห่งทั่วโลกที่ยังคงมีพลังอยู่ และมักตั้งอยู่ในพื้นที่ห่างไกลหรือภูมิประเทศที่ยากลำบาก การเฝ้าติดตามกิจกรรมภูเขาไฟจากก๊าซจึงเป็นสิ่งที่มีต้นทุนสูง ใช้แรงงานมาก และเสี่ยงอันตราย

แต่นักวิทยาศาสตร์นั้นทราบกันว่าเมื่อแมกมาเริ่มเคลื่อนตัวมาใกล้ผิวดิน ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นในพื้นที่รอบภูเขาไฟจะทำให้สีใบไม้บริเวณนั้นเขียวสดมากยิ่งขึ้น นักวิทยาศาสตร์จึงศึกษาการเปลี่ยนแปลงสีของต้นไม้บริเวณภูเขาไฟเพื่อใช้ในการติดตามการปะทุของภูเขาไฟจากดาวเทียม เพราะปัจจุบันมีดาวเทียมวิทยาศาสตร์มากมายที่โคจรรอบโลกที่ทำงานสังเกตการณ์โลกผ่านภาพถ่าย ซึ่งสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ รวมถึงภาพถ่ายและข้อมูลสเปกตรัมจากเครื่องบิน เช่น ในโครงการ AVUELO (Airborne Validation Unified Experiment: Land to Ocean) ของ NASA

สิ่งที่ท้าทายของโครงการศึกษานี้คือการที่นักวิทยาศาสตร์ต้องรวมข้อมูลสีที่ได้จากดาวเทียมเข้ากับปริมาณก๊าซที่ตรวจจับได้จากภาคพื้นและข้อมูลจากใบไม้ในพื้นที่ ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้เลือกภูเขาไฟรินกอนเดลาบีเอยา (Rincon de la Vieja) ที่ยังคุกรุ่นในคอสตาริกา โดยได้เก็บทั้งข้อมูลก๊าซที่อยู่ในพื้นที่และตัวอย่างใบไม้ของพืชในพื้นที่ เมื่อนำข้อมูลทั้งสามมารวมกันจะได้การประสานของข้อมูลจากทั้งดาวเทียม ก๊าซจากผิวดิน และทางพฤกษศาสตร์ ซึ่งจะถูกนำมาใช้ในการคาดการณ์การปะทุของภูเขาไฟในอนาคต

ภาพการกระจายตัวของฝุ่นจากการปะทุของภูเขาไฟ Chaitén ทางตอนใต้ของชิลีที่ปะทุเมื่อปี 2008 ซึ่งเป็นการปะทุเป็นครั้งแรกในรอบ 9,000 ปี ภาพจาก NASA

อย่างไรก็ตาม การใช้ต้นไม้เป็นตัวแทนของก๊าซภูเขาไฟก็มีข้อจำกัด ภูเขาไฟหลายแห่งตั้งอยู่ในภูมิประเทศที่ไม่มีต้นไม้เพียงพอสำหรับการวิเคราะห์ด้วยดาวเทียม บางแห่งมีสภาพแวดล้อมที่ต้นไม้ตอบสนองต่อคาร์บอนไดออกไซด์ต่างกัน อีกทั้งไฟป่า สภาพอากาศ และโรคพืชยังอาจทำให้การตีความข้อมูลดาวเทียมซับซ้อนขึ้น

ถึงแม้การตรวจจับการปะทุของภูเขาไฟผ่านสีเขียวของใบไม้จะยังไม่ถูกนำมาใช้งานจริงในปัจจุบัน แต่การสังเกตก๊าซภูเขาไฟโดยตรงก็เคยสร้างประโยชน์ในเหตุการณ์จริงมาแล้ว เช่น ในเดือนธันวาคม 2017 นักวิจัยของรัฐบาลฟิลิปปินส์สามารถใช้ระบบนี้ตรวจจับสัญญาณการปะทุและประกาศอพยพประชาชนมากกว่า 56,000 คนได้ก่อนที่ภูเขาไฟจะปะทุในวันที่ 23 มกราคม 2018 โดยไม่มีผู้เสียชีวิต อีกทั้งการศึกษาพฤกษศาสตร์ในพื้นที่ที่มีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีปริมาณสูงยังเป็นตัวอย่างที่ดีที่จะใช้ในการศึกษาสิ่งที่อาจจะเกิดขึ้นต่อไปในอนาคตเมื่อพืชเผชิญกับสภาพบรรยากาศของโลกที่เต็มไปด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ปริมาณสูงในอนาคต

เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล
พิสูจน์อักษร ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

ที่มาข้อมูล : NASA

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

ภาพถ่ายจากดาวเทียม NASA อาจช่วยคาดเดาการปะทุของ “ภูเขาไฟ” ได้