ปรับปรุงคุณสมบัติขับถ่าย “แพลงก์ตอน” อีกแนวทางลดโลกร้อน

หากเราสามารถปรับปรุงลักษณะของสารขับถ่ายของแพลงก์ตอนสัตว์ให้มีลักษณะที่เหนียวและแน่นจนสามารถจมลงสู่ก้นมหาสมุทรได้ดี ก็จะช่วยดูดซับคาร์บอนได้อีกมหาศาล แนวคิดสุดแหวกแนวนี้อาจฟังดูบ้าบิ่นและไร้สาระ แต่รู้หรือไม่ว่าวิธีการนี้อาจจะกลายเป็นกุญแจสำคัญในการลดระดับของคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศของโลกก็เป็นได้

ภาพอธิบายกระบวนการ Biological pump ที่กลุ่มสิ่งมีชีวิตในท้องทะเลร่วมกันนำคาร์บอนจากชั้นบรรยากาศปั๊มลงไปสู่ก้นมหาสมุทร ภาพจาก U.S. Department of Energy Office of Science

ตามปกติแล้วมหาสมุทรจะมีกระบวนการพื้นฐานในการดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศเข้ามาเก็บในมหาสมุทร 3 กระบวนการคือ การแลกเปลี่ยนของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กับชั้นน้ำในมหาสมุทรผ่านกระบวนการแพร่ของก๊าซในน้ำ การตกตะกอนของคาร์บอนในรูปแบบต่าง ๆ ใต้มหาสมุทร และการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสงของสิ่งมีชีวิตในมหาสมุทร

การสังเคราะห์ด้วยแสงของเหล่าสิ่งมีชีวิตในท้องทะเลคือหนึ่งในกระบวนการที่ดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศมากที่สุดกระบวนการหนึ่ง ซึ่งตามปกติต่อให้แพลงก์ตอนเหล่านี้สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงและเก็บคาร์บอนไว้ในตัวของมันเองไว้ได้ แต่เมื่อเวลาผ่านไปสักพักเมื่อมันตายลง คาร์บอนเหล่านี้ก็จะหมุนเวียนกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศได้อีกครั้งผ่านการถูกกินหรือการย่อยสลาย แต่มีอีกกลุ่มสิ่งมีชีวิตหนึ่งที่จะเข้ามาขัดขวางการหมุนเวียนคาร์บอนสู่ชั้นกลับชั้นบรรยากาศ นั่นก็คือ แพลงก์ตอนสัตว์

ภาพอธิบายกระบวนการทำงานของอนุภาคดินเหนียวที่ทำหน้าที่ยึดเกาะให้กับของเสียของแพลงก์ตอนให้่จมลงสู่ก้นมหาสมุทรง่ายมากขึ้น ภาพจาก Sharma, D., Menon, V.G., Desai, M. et al

การใช้ชีวิตของเหล่าแพลงก์ตอนสัตว์ในตอนกลางวันจะใช้ชีวิตอยู่ใต้ทะเลลึกซึ่งแสงไม่สามารถส่องลงมาถึง (ระดับความลึกประมาณ 200-1,000 เมตร) เพื่อหลีกเลี่ยงการถูกกินโดยสัตว์อื่น ๆ ในเวลากลางวัน และพวกมันจะอพยพขึ้นไปยังผิวน้ำในเวลากลางคืนเพื่อออกหากินด้วยการกินแพลงก์ตอนพืชที่อาศัยอยู่บริเวณผิวน้ำเป็นอาหาร ซึ่งวัฏจักรการอพยพของแพลงก์ตอนสัตว์นี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของระบบหมุนเวียนคาร์บอนในมหาสมุทร นำคาร์บอนจากผิวน้ำลงสู่ชั้นมหาสมุทรลึก

ถึงแม้ว่าการนำส่งคาร์บอนสู่มหาสมุทรลึกของแพลงก์ตอนสัตว์จะเป็นวัฏจักรที่มีประสิทธิภาพสูงมากเพราะในเวลาไม่นานคาร์บอนที่อยู่ในตัวของแพลงก์ตอนก็จะจมลงสู่มหาสมุทรระดับที่ลึกขึ้นและถึงฝังกลบโดยชั้นโคลนใต้สมุทร แต่ก็ยังมีการหมุนเวียนของคาร์บอนในปริมาณอีกมหาศาลที่ไม่ได้จมลงไปพร้อมกับแพลงก์ตอนด้วย นั่นคือของเสียที่เกิดจากการขับถ่ายของแพลงก์ตอนที่อาจลอยขึ้นไปสู่ผิวน้ำได้ใหม่อีกครั้ง

ภาพถ่ายของเสียของแพลงก์ตอนสัตว์ผ่านกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน โดยภาพ a-c คือรูปร่างของของเสียของแพลงก์ตอนในรูปร่างต่าง ๆ ส่วน d-f เป็นภาพรายละเอียดของของเสียแพลงก์ตอนรูปทรงต่าง ๆ

นักวิจัยจากวิทยาลัยดาร์ตมัท (Dartmouth College) ได้เสนอวิธีในการนำคาร์บอนจมลงสู่มหาสมุทรผ่านการปรับปรุงของเสียจากแพลงก์ตอนให้มีคุณสมบัติที่เหนียว แน่น และจมน้ำได้ดียิ่งขึ้น กระบวนการที่พวกเขาได้เลือกทำนั้นคือการพ่นฝุ่นดินเหนียวไปยังพื้นที่เกิดปรากฏการณ์แพลงก์ตอนบลูม (algae bloom) แพลงก์ตอนพืชที่อยู่ในบริเวณนั้นก็จะจับตัวเป็นก้อนกับอนุภาคดินเหนียว กลายเป็นก้อนแพลงก์ตอนขนาดใหญ่ เมื่อแพลงก์ตอนสัตว์กินแพลงก์ตอนพืชเหล่านี้เข้าไป ก็จะกลืนอนุภาคดินเหนียวเหล่านี้เข้าไปด้วย และเมื่อมันขับถ่ายออกมา ของเสียที่มีอนุภาคฝุ่นดินเหนียวอยู่ก็จะเหนียว แน่น และมีความหนาแน่นมาก ทำให้จมดิ่งลงไปสู่ก้นมหาสมุทรได้อย่างรวดเร็วโดยที่เนื้อของเสียไม่แตกตัวกลางมหาสมุทรและปลดปล่อยคาร์บอนออกมาก่อนถึงพื้นก้นสมุทร

ผลจากการทดลองพบว่าฝุ่นดินเหนียวเหล่านี้สามารถกักเก็บคาร์บอนไม่ให้ถูกปลดปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศได้มากถึง 50% และลดจำนวนของแบคทีเรียที่กินของเสียที่มีส่วนสำคัญในการปลดปล่อยคาร์บอนกลับสู่ชั้นบรรยากาศได้อีกด้วย ซึ่งการทดลองนี้ยังอยู่ในการทดลองในห้องปฏิบัติการ ซึ่งอนาคตมีแผนที่จะทำการทดลองในพื้นที่จริงผ่านการใช้เครื่องบินพ่นฝุ่นดินเหนียวลงบนแพลงก์ตอนบลูมบริเวณชายฝั่งแคลิฟอร์เนียใต้ และจะใช้เซนเซอร์ตรวจวัดการกินของแพลงก์ตอนสัตว์ในระดับความลึกต่าง ๆ เพื่อหาวิธีใช้งานที่เหมาะสมที่สุด

หากวิธีการนี้ได้ผลจริงจะกลายเป็นอีกวิธีการที่สำคัญในการลดคาร์บอนในชั้นบรรยากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพอย่างมาก

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

ที่มาข้อมูล : nature

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech