สันเขากลางมหาสมุทร มีที่ไหนบ้าง

“ทำไม” มหาสมุทรแอตแลนติกถึงกว้างขึ้น เหตุผล คือ การเคลื่อนที่ของสสารจากชั้นแมนเทิลไปสู่เปลือกโลกที่ลึกลงไปใต้เปลือกโลกมากกว่าปกติ

การแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกเป็นทฤษฎีที่ว่าเปลือกของโลกเคลื่อนผ่านชั้นบนของแมนเทิล การเคลื่อนไหวนี้มีอิทธิพลทำให้เกิดภัยธรรมชาติ เช่น แผ่นดินไหว ภูเขาไฟ และสึนามิ

นักวิทยาศาสตร์ทราบมานานแล้วว่าแผ่นเปลือกโลกที่อยู่ใต้ทวีปอเมริกาเหนือและใต้กำลังเคลื่อนตัวออกจากที่อยู่ใต้ทวีปแอฟริกาและเอเชียทำให้มหาสมุทรแอตแลนติกกว้างขึ้นด้วยอัตรา 1.5 นิ้วต่อปี

ล่าสุดพบว่าสสารจากชั้นแมนเทิลหรือเนื้อโลกกำลังเคลื่อนตัวขึ้นมาจากใต้สันเขาและดันแผ่นเปลือกโลกออกจากกัน ที่แปลกคือสสารนี้มาจากความลึกมากกว่า 600 กิโลเมตร โดยปกติจะเกิดที่ความลึก 60 กิโลเมตร

เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นที่กลางแนวสันเขาแอตแลนติก (Mid-Atlantic Ridge) ซึ่งเป็นเทือกเขาใต้ทะเลที่กั้นระหว่างแผ่นเปลือกโลกอเมริกาเหนือและอเมริกาใต้ทางด้านตะวันตกจากแผ่นเปลือกโลกยูเรเชียและแอฟริกาไปทางทิศตะวันออก

“ตัวอย่างของการเคลื่อนที่ของสสารจากชั้นแมนเทิลไปยังเปลือกโลกขึ้นสู่ด้านบน เช่น ไอซ์แลนด์ ฮาวาย หรือเยลโลว์สโตน”

ฉะนั้นการทำความเข้าใจเกี่ยวกับการแปรสัณฐานของแผ่นธรณีภาคเป็นสิ่งสำคัญในการช่วยทำนายภัยพิบัติ เช่น ภูเขาไฟระเบิด แผ่นดินไหว หรือสึนามิ นอกจากนี้ยังสามารถช่วยอธิบายการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในช่วงหลายล้านปีที่ผ่านมา ตั้งแต่การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกส่งผลกระทบต่อระดับน้ำทะเล

        สันเขาใต้สมุทร (Mid oceanic ridge) เป็นบริเวณที่แมกมาโผล่ขึ้นมาแล้วดันแผ่นธรณีให้แยกออกจากกัน เนื่องจากแผ่นธรณีมีความหนาแน่นไม่เท่ากัน สันเขาใต้สมุทรจึงไม่สามารถต่อยาวเป็นแนวเดียว ทว่าเยื้องสลับกันคล้ายรอยตะเข็บ  ด้วยเหตุนี้แผ่นธรณีที่เพิ่งเกิดขึ้นมาใหม่จึงเคลื่อนที่สวนทางกัน ในแนวตั้งฉากกับสันเขาใต้สมุทร เกิดเป็นรอยเลื่อนทรานสฟอร์ม (Transform fault) ดังภาพที่ 1   ปรากฏการณ์นี้ทำให้เกิดแผ่นดินไหวในระดับตื้น มีความรุนแรงปานกลาง ถ้าเกิดขึ้นบนแผ่นดินจะทำให้ถนนขาด  สายน้ำเปลี่ยนทิศทางการไหล หรือทำให้เกิดหน้าผาและน้ำตก 

ภาพที่ 1 รอยเลื่อนทรานส์ฟอร์ม

ระบบนิเวศทางทะเลของโลก เป็นระบบนิเวศที่มีความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตสูงมาก และเป็นแหล่งหมุนเวียนพลังงานที่สำคัญของโลก เป็นทั้งผู้ผลิตพลังงาน ส่งต่อพลังงานไปยังสิ่งมีชีวิตในขั้นผู้บริโภค และส่งพลังงานสำหรับการดำรงชีวิตขึ้นสู่ชายฝั่ง โดยสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในทะเลอาศัย การขยายตัวของพื้นมหาสมทุร เป็นแหล่งอาศัย หาอาหาร และดำเนินกิจกรรมต่างๆ ตลอดวงจรชีวิต

การขยายตัวของพื้นมหาสมุทร (Seafloor Spreading) คือ หนึ่งในทฤษฎีพื้นฐานทางธรณีวิทยาที่สำคัญที่สุดทฤษฎีหนึ่งในการศึกษาแผ่นเปลือกโลกและการแปรสัณฐานของแผ่นธรณีภาค ทฤษฎี โดย แฮร์รี แฮมมอนด์ นักธรณีวิทยาชาวอเมริกัน ได้เสนอทฤษฎีนี้ขึ้นในปี 1960 ว่า การเคลื่อนที่ออกจากกันของแผ่นเปลือกโลกใต้ทะเลลึก เนื่องจากการพาความร้อนของเปลือกโลกในชั้นหลอมเหลวที่ทำให้ “มหาทวีป” ในอดีตหรือ “พันเจีย” (Pangaea) ตามทฤษฎีการเลื่อนไหลของทวีป (Theory of Continental Drift) เกิดการแยกตัวออกจากกัน จนกลายเป็นทวีปและมหาสมุทรต่าง ๆ ดังที่ปรากฏอยู่บนโลก ณ เวลานี้

หลักการของการขยายตัวของพื้นมหาสมุทร

ขยายตัวของพื้นมหาสมุทรเกิดจากการเคลื่อนที่ของหินหนืด (Magma) ใต้เปลือกโลก ที่ถูกผลักดันให้เคลื่อนตัวขึ้นสู่ผิวโลกจากการพาความร้อนของเปลือกโลกในชั้นหลอมเหลว (Mantle Convection) จนกระทั่งแผ่นธรณีภาค (Plate) เกิดการโก่งตัว ยกตัวขึ้น และแตกออกจากกัน ในท้ายที่สุด เกิดเป็นรอยแยกหรือร่องขนาดใหญ่ที่หินหนืดสามารถปะทุและแทรกตัวขึ้นมาบนเปลือกโลกกลายเป็น “ลาวา” (Lava) บนพื้นผิวดิน

เมื่อลาวาถ่ายโอนความร้อนและแรงดันจากใต้พิภพออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก แผ่นธรณีภาคจะเกิดการทรุดตัวลงกลายเป็นร่องลึก (Groove) พร้อมกับลาวาที่เย็นตัวลงกลายเป็นแนวหินคล้ายแนวสันเขาอยู่ตามขอบของรอยแยกดังกล่าวเกิดเป็น “เทือกสันเขาใต้สมุทร” (Mid-Oceanic Ridge)

นอกจากนี้ หินหนืดที่ดันตัวแทรกขึ้นมาตามรอยแยกและเย็นตัวลงอย่างต่อเนื่อง ได้ส่งผลให้เกิดแรงดึงและแรงดันที่ผลักเปลือกโลกมหาสมุทรออกจากกัน โดยที่หินซึ่งมีอายุมากกว่าหรือหินที่เกิดขึ้นก่อนถูกผลักให้เคลื่อนที่ออกห่างจากแนวรอยแตกมากยิ่งขึ้น

ดังนั้น หินบริเวณพื้นมหาสมุทรที่อยู่ใกล้กับรอยแตกของเปลือกโลกจึงมีอายุน้อยกว่าพื้นสมุทรที่อยู่ห่างไกลออกไป การขยายตัวของพื้นมหาสมุทรจึงนับเป็นกระบวนการสำคัญที่ก่อให้เกิดแผ่นเปลือกโลกชุดใหม่อยู่ตลอดเวลาอีกด้วย

การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทร

ในปัจจุบัน เปลือกโลกมหาสมุทร (Oceanic Crust) มีรอยแยกและร่องลึกมากมายที่ทำให้หินหนืดปะทุและแทรกตัวขึ้นมาบนผิวโลก การแยกตัวออกจากกันของแผ่นเปลือกโลกด้วยอัตราเร็วที่แตกต่างยังก่อให้เกิดร่องลึกมหาสมุทร (Ocean Trench) และภูมิประเทศในลักษณะต่าง ๆ เช่น

เทือกเขากลางมหาสมุทรแอตแลนติก (Mid-Atlantic Ridge) ที่เกิดจากการแยกตัวออกจากกันของแผ่นเปลือกโลกอย่างช้า โดยมีอัตราการเคลื่อนที่ออกจากศูนย์กลางอยู่ที่ราว 2 ถึง 5 เซนติเมตรต่อปี และการเคลื่อนตัวอย่างช้า ๆ นี่เองที่ทำให้รอยแยกบริเวณเทือกเขากลางมหาสมุทรแอตแลนติกมีขนาดใหญ่ใกล้เคียงกับแกรนด์แคนยอน (Grand Canyon)

อีกหนึ่งกรณีตัวอย่างคือ เนินเขามหาสมุทรแปซิฟิกตะวันออก (East Pacific Rise) ที่มีอัตราการเคลื่อนที่ออกจากศูนย์กลางอยู่ที่ราว 6 ถึง 16 เซนติเมตรต่อปี ซึ่งการขยายตัวของพื้นมหาสมุทรที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วนี้ทำให้ร่องลึกมหาสมุทรไม่มีเวลาเพียงพอในการก่อตัวขึ้นตามธรรมชาติ

การขยายตัวของพื้นมหาสมุทรเป็นเพียงส่วนหนึ่งของการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นอย่างช้า ๆ จนกระทั่งเปลือกโลกมหาสมุทรเคลื่อนที่ชนเข้ากับเปลือกโลกทวีป (Continental Crust) ซึ่งในบางกรณี การเคลื่อนที่ชนกันของแผ่นเปลือกโลกทั้ง 2 สามารถก่อให้เกิดทั้งแผ่นดินไหวและภูเขาไฟระเบิด เช่น เนินเขามหาสมุทรแปซิฟิกตะวันออก (East Pacific Rise) ที่การขยายตัวของพื้นสมุทรจะค่อย ๆ กลายเป็นส่วนหนึ่งของวงแหวนแห่งไฟ (Ring of Fire) ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของภูเขาไฟที่ยังคงคุกรุ่นและร่องลึกมหาสมุทรที่มีความยาวรวมกันกว่า 40,000 กิโลเมตร ขณะที่ในบางกรณี การปะทะกันไม่ก่อให้เกิดกิจกรรมที่รุนแรงใด ๆ นอกจากทำให้เปลือกโลกมหาสมุทรกลายเป็นส่วนหนึ่งของเปลือกโลกทวีปนั่นเอง