ไขปริศนาสึนามิถล่มญี่ปุ่น คณะสำรวจทุบสถิติโลกขุดเจาะพื้นสมุทร พบดินเหนียวลื่นเป็นตัวการสำคัญ

วันที่ 18 ธันวาคมที่ผ่านมา ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติประสบความสำเร็จในการไขปริศนาที่ค้างคามานานกว่าทศวรรษเกี่ยวกับเหตุการณ์แผ่นดินไหวและสึนามิ โทโฮคุ (Tōhoku) เมื่อปี 2011 ซึ่งเหตุการณ์แผ่นดินไหวครั้งมีขนาดความรุนแรง 9.0-9.1  เมื่อวันที่ 11 มีนาคม 2011 ถือเป็นภัยพิบัติทางธรรมชาติที่รุนแรงที่สุดในประวัติศาสตร์ญี่ปุ่นและรุนแรงเป็นอันดับ 4 ของโลก 

โดยแรงสั่นสะเทือนมหาศาลได้ก่อให้เกิดคลื่นสึนามิขนาดยักษ์ที่มีความสูงสูงสุดกว่า 40 เมตร ซัดเข้าถล่มพื้นที่ชายฝั่งภูมิภาคโทโฮคุจนเสียหายอย่างหนัก และนำไปสู่ความล้มเหลวของระบบหล่อเย็นจนเกิดวิกฤตการณ์นิวเคลียร์ที่โรงไฟฟ้าฟุกุชิมะไดอิจิ ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิตและสูญหายรวมกว่า 19,000 ราย พร้อมทั้งมีผู้พลัดถิ่นนับแสนคน นับเป็นเหตุการณ์โศกนาฏกรรมที่สร้างความสูญเสียทั้งทางเศรษฐกิจและจิตใจที่รุนแรงที่สุดครั้งหนึ่งของโลก

สถิติโลกใหม่จากการขุดเจาะที่ลึกที่สุด

โดยความสำเร็จนี้เกิดขึ้นภายใต้โครงการ Japan Trench Fast Drilling Project หรือ JTRACK ซึ่งใช้เรือขุดเจาะอัจฉริยะชิคิว (Chikyū) ของญี่ปุ่น ทีมวิจัยได้สร้างประวัติศาสตร์ด้วยการขุดเจาะลงไปใต้ระดับน้ำทะเลลึกถึง 7,906 เมตร ส่งผลให้ได้รับการบันทึกสถิติโลกโดย Guinness World Record ว่าเป็นการขุดเจาะเพื่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่ลึกที่สุดเท่าที่เคยมีมา เพื่อเก็บตัวอย่างจากแนวเลื่อนโดยตรงเป็นครั้งแรก

เรือขุดเจาะอัจฉริยะชิคิว (Chikyū) 

เรือขุดเจาะอัจฉริยะชิคิวของญี่ปุ่น มีขนาดความยาว 210 เมตร กว้าง 38 เมตร พร้อมระวางขับน้ำประมาณ 57,000 ตัน โดยเป็นเรือวิจัยลำแรกที่ใช้เทคโนโลยี Riser Drilling หรือระบบการขุดเจาะแบบระบบปิด (Closed-loop System) ซึ่งสามารถขุดเจาะได้ลึกมากกว่า 7,000 เมตร ใต้พื้นมหาสมุทร ภารกิจหลัก คือ การเจาะทะลุเปลือกโลกไปให้ถึง ชั้นเนื้อโลก (Mantle) เพื่อศึกษาต้นกำเนิดแผ่นดินไหวและการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศโลก ติดตั้งอุปกรณ์ล้ำสมัยอย่างหอขุดเจาะสูง 121 เมตร ระบบรักษาสมดุลตำแหน่งอัจฉริยะ (DPS) และห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ตัวอย่างแบบเรียลไทม์บนเรือ

"ดินเหนียว" ตัวการหล่อลื่นความหายนะ

โดยปกติแล้ว แผ่นดินไหวแบบเมกะทรัสต์ (Megathrust earthquake) จะถูกยับยั้งด้วยชั้นหินแข็งบริเวณใกล้พื้นสมุทรที่ทำหน้าที่เหมือนเบรก แต่จากการขุดเจาะครั้งนี้ นักวิจัยพบว่าบริเวณร่องลึกญี่ปุ่นมีชั้นดินเหนียวทะเล (Pelagic clay) หนา 30 เมตร ที่สะสมตัวมานานหลายล้านปี

แพทริค ฟุลตัน (Patrick Fulton) นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยคอร์เนล อธิบายว่า ดินเหนียวนี้มีลักษณะนุ่มและลื่น ซึ่งทำหน้าที่เป็นเสมือนสารหล่อลื่น (Earthquake lubricant) แทนที่จะหยุดการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลก แต่มันกลับช่วยเร่งให้เกิดการลื่นไถลที่ระดับตื้นถึง 50-70 เมตร ส่งผลให้พื้นสมุทรเคลื่อนที่อย่างรุนแรงและเกิดเป็นคลื่นสึนามิขนาดมหึมา

ผลกระทบที่สั่นสะเทือนถึงแกนโลก

สิ่งที่น่าตกใจ คือ ความรุนแรงของแผ่นดินไหวโทโฮคุนั้นมหาศาลจนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพต่อโลกอย่างเห็นได้ชัด ได้แก่

1. เกาะฮอนชูของญี่ปุ่นเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออก 2.4 เมตร
2. แกนโลกเอียงไปประมาณ 10-25 เซนติเมตร
3. โลกหมุนเร็วขึ้น 1.8 ไมโครวินาทีต่อวัน

ผลการวิจัยล่าสุดที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science ระบุว่า สาเหตุที่ทำให้แผ่นดินไหวครั้งนี้รุนแรงเกินความคาดหมายเกิดจากชั้น ดินเหนียวลื่นใต้พื้นมหาสมุทร  การค้นพบครั้งนี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้เข้าใจอดีต แต่ยังช่วยให้ผู้เชี่ยวชาญสามารถประเมินความเสี่ยงของสึนามิในพื้นที่ชายฝั่งอื่น ๆ ทั่วโลกได้แม่นยำขึ้น เนื่องจากทราบแล้วว่าโครงสร้างทางธรณีวิทยาแบบใดที่เอื้อต่อการเกิดแผ่นดินไหวรุนแรงเช่นนี้