คลี่ข้อสงสัยคาใจ ไนโตรเจน ตัวการ บั้งไฟพญานาค

โดย ผู้จัดการออนไลน์ 24 มีนาคม 2549 04:13 น.

สสวท./ผู้จัดการออนไลน์- เฮ็ดในสิ่งที่เชื่อ เชื่อในสิ่งที่เฮ็ด วลีฮิตพร้อมทั้งภาพยนตร์เมื่อ 3-4 ปีที่ผ่านมาได้จุดกระแสความสนใจ บั้งไฟพญานาค ปรากฏการณ์อัศจรรย์แห่งลุ่มน้ำโขงในวันออกพรรษาอย่างมาก แต่เชื่อว่าหลายคนอาจยังคงมีคำถามลึกๆ ถึงเหตุการณ์ที่ยังไม่มีใครฟันธงได้ว่าเกิดจาก พญานาค สิ่งมีชีวิตศักดิ์สิทธิ์ตามความเชื่อหรือน้ำมือมนุษย์หรือเป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติอย่างหนึ่งกันแน่

ทั้งนี้ บั้งไฟพญานาค คือปรากฏการณ์ที่มีลูกไฟแดงอมชมพู พุ่งขึ้นจากผิวน้ำแม่น้ำโขง สู่ท้องฟ้าในวันออกพรรษาที่บริเวณเขต อ.โพนพิสัย จ.หนองคาย ลูกไฟที่ว่านี้เป็นลูกไฟสีแดงอมชมพู ไม่มีเสียง ไม่มีควัน ไม่มีเปลว พุ่งขึ้นตรง ไม่โค้งและตกลงมาแบบโปรเจกไตล์ (projectile) เหมือนลูกไฟทั่วไป โดยจะดับกลางอากาศ และสังเกตได้ง่ายแตกต่างจากลูกไฟทั่วไป ซึ่งมีความเชื่อกันว่าพญานาคเป็นผู้ทำให้เกิดปรากฏการณ์นี้

ผศ.ดร.กฤษณะเดช เจริญสุธาสินี ผศ.ดร.มัลลิกา เจริญสุธาสินี และทีมงานในโครงการ GLOBE (Global Learning and Observations to Benefit the Environment) ซึ่งศึกษาวิทยาศาสตร์ระบบโลกด้านสิ่งปกคลุมดิน (Landcover) บรรยากาศ (Atmosphere) และดิน (Soil) จึงได้ใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์เพื่อจะไขปริศนาของปรากฏการณ์ที่คาใจนี้ในการฝึกอบรมของสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ในช่วงเดือน ม.ค.ที่ผ่านมา

ทั้งนี้ทางกลุ่มได้มีมุมมองในการวิเคราะห์ปรากฏการณ์โดยเริ่มต้นโดยการทำความเข้าใจทางอุทกศาสตร์และภูมิศาสตร์ของสายน้ำโขง ก่อนที่จะมาดูสภาพพื้นที่ของจังหวัดหนองคาย ดูวัฎจักรไนโตรเจนซึ่งเป็นวัฎจักรที่สำคัญของพื้นที่ชุ่มน้ำและพื้นที่น้ำท่วมถึง สุดท้ายดูกระบวนการเกิดการเรืองแสงทางเคมีจากผลผลิตหนึ่งของวัฎจักรไนโตรเจน โดยได้ทำการตรวจวัดคุณภาพน้ำในแม่น้ำโขง 2 บริเวณ คือ บริเวณหาดจอมมณีริมฝั่งโขงใกล้กับสะพานมิตรภาพไทย-ลาว กับบริเวณหนองกอมเกาะ

จากการศึกษาพวกเขาพบว่าน้ำจากสายน้ำโขงมีค่าความขุ่นใสต่ำกว่าหรือใสกว่าน้ำจากหนองกอมเกาะซึ่งเป็นน้ำผิวดินที่มีอนุภาคดินเหนียวลอยอยู่ แต่น้ำในน้ำโขงนั้นก็ยังคงมีขุ่นมากโดยประกอบด้วยตะกอนต่างๆ ที่พัดพามา และค่าออกซิเจนที่ละลายในน้ำ (dissolved oxygen) หรือค่า DO ของน้ำโขงดีกว่าหนองกอมเกาะ ส่วนค่าความนำไฟฟ้าในน้ำโขงเท่ากับ 273-373 mS ซึ่งสูงกว่าน้ำที่หนองกอมเกาะที่มีค่าเท่ากับ 100 mS และเมื่อวัดค่า pHได้ว่าน้ำโขงมีความเป็นเบสสูงกว่าของหนองกอมเกาะ โดยมีค่าประมาณ 8.4-8.5 ขณะที่ในหนองกอมเกาะวัดได้ 6.6-7.0

นอกจากนี้ทางกลุ่มยังพบว่าน้ำในหนองคายเป็นน้ำกร่อยด้วย และได้ตรวจหาไนเตรตแต่ไม่พบ อย่างไรก็ดีพวกเขากล่าวว่าข้อมูลข้างต้นเป็นเพียงข้อมูลที่ได้ในระหว่างการอบรม หากต้องการข้อมูลที่น่าเชื่อถือมากกว่านี้จะต้องทำวิจัยกันอีกครั้ง พร้อมทั้งสรุปถึงสภาพน้ำที่หนองกอมเกาะว่าเป็นน้ำที่ผ่านการเกษตรกรรมจากการชลประทานจากแม่น้ำโขง ส่วนสภาพอากาศในช่วงที่ทำการศึกษานั้นมีมวลอากาศเย็นพัดมาทำให้ความชื้นสัมพัทธ์ลดลงเรื่อยๆ และตรวจพบละอองอากาศค่อนข้างมาก ซึ่งทางกลุ่มสรุปว่ามีการเผาชีวมวลค่อนสูงทำให้เกิดละอองในอากาศเนื่องจากการพัดพาของลมและไม่มีฝนชะล้าง

การตรวจดินก็เป็นอีกกิจกรรมที่ทางคณะได้ศึกษาซึ่งพบว่าดินในบริเวณ จ.หนองคาย เป็นดินทรายถึง 53.24% ดินทรายแป้ง 16.16% เป็นดินเหนียวอีก 30.62% และมีความเป็นลูกรังสูงทำให้จับตัวเป็นก้อนแข็งเนื่องจากมีธาตุเหล็กสูง ขณะที่ธาตุไนโตรเจน ฟอสฟอรัสและโพแทสเซียมต่ำซึ่งแสดงถึงความอุดมสมบูรณ์ต่ำ แต่ในชั้นดินพบโพแทสเซียมระดับปานกลาง ซึ่งสอดคล้องกับข้อมูลที่ว่าในจังหวัดหนองคายมีปริมาณแร่โพแทสเซียมมากเป็นอันดับ 3 ของโลก

ส่วนผลการศึกษาจากสิ่งปกคลุมดินพบว่าพื้นที่ส่วนใหญ่เป็นที่ราบ ประกอบด้วยบริเวณที่อยู่อาศัยและชุมชน บริเวณน้ำจืด เป็นที่ลุ่มเป็นหนองต่างๆ กระจัดกระจายอยู่ด้านใต้ของแม่น้ำโขง จ.นองคายมีสายน้ำโขงเป็นแหล่งน้ำหลักและมีการใช้น้ำบาดาล พื้นที่ส่วนใหญ่เป็นดินปกคลุม ส่วนบริเวณป่ามีส่วนน้อยและเป็นป่าที่ขึ้นทีหลัง มีขนาดไม่สูงนัก จัดในกลุ่มคล้ายป่าละเมาะแต่ขึ้นหนาแน่นมากทำให้เดินเข้าได้ยาก จากการวิเคราะห์พบว่าพื้นที่ส่วนใหญ่เป็นบริเวณแห้งแล้ง พื้นที่ชุ่มน้ำทั้งตามริมฝั่งโขงนั้นและที่อื่นๆ มีกระบวนการต่างๆ เกิดขึ้นมากมาย ดิน ตะกอน ซากพืชและสัตว์ที่น้ำโขงพามานั้นเป็นทรัพยากรอันอุดมที่จะผ่านวัฏจักรที่สำคัญๆ หลายวัฎจักร

ที่เราสนใจ ณ ที่นี้คือวัฎจักรไนโตรเจน ทางกลุ่มเปิดเผยโดยในวัฏจักรไนโตรเจนซึ่งแบคทีเรียสามารถเปลี่ยนสารประกอบไนโตรเจนให้เป็นก๊าซไนโตรเจนหรือเปลี่ยนก๊าซไนโตรเจนให้ให้กลับให้กลับไปอยู่ในรูปสารประกอบ ซึ่งในระหว่างกระบวนการต่างๆ นั้นมีสารประกอบที่ทางกลุ่มให้ความสนใจนั่นคือ ไนตริกออกไซด์ (NO) ซึ่งนอกจากเป็นก๊าซที่เนื้อเยื่อต่างๆ ในร่างกายสังเคราะห์ขึ้นและมีบทบาทในการควบคุมความดันเลือด รวมถึงการสื่อสารกันของเซลล์ประสาทในการทำลายเชื้อโรคแล้ว ยังเป็นก๊าซที่ของนักวิทยาศาสตร์ด้านบรรยากาศสนใจ

เป็นสารมลภาวะที่เกิดจากการเผาไหม้รถยนต์ ปรากฏการณ์การเรืองแสงโดยเคมีของก๊าซ NO ในภาษาฟิสิกส์เราเรียกว่ามีการปลดปล่อยโฟตอนในกระบวนการระดับควอนตัม เราพบปรากฏการณ์นี้ได้ในธรรมชาติ เช่น แสงจากหิ่งห้อย แสงจากแมงกะพรุนและอื่นๆ ถ้าเกิดปรากฏการณ์นี้ในระบบชีวภาพหรือสิ่งมีชีวิต เราเรียกว่า Bioluminescence แต่ในสำหรับบั้งไฟพญานาคไม่มีการยืนยันว่าพบสิ่งมีชีวิตใดเรืองแสงในขณะที่เกิด ทำให้เราคิดว่าน่าจะเกิดจากกระบวนการทางเคมีที่เรียกว่า Chemiluminescence มากกว่าโดยน่าจะเกิดในขณะที่โมเลกุลทั้งหลายมีสถานะเป็นก๊าซตามกระบวนการต่อไปนี้

ในสมการ NO2* คือ NO2 ที่อยู่สภาวะกระตุ้น (Excited State) และสามารถปลดปล่อยโฟตอน (hn) ที่มีความยาวคลื่น (l) ได้ตั้งแต่ 600 ถึง 3000 นาโนเมตร ความเข้มแสงในกระบวนการนี้จะขึ้นกับความเข้มข้นของ NO และปกติแสงที่ได้จะมีสีแดง เราบอกได้จากความยาวคลื่นของปฏิกิริยานี้ ซึ่งบังเอิญตรงกับสีของบั้งไฟพญานาคพอดี

ความประจวบเหมาะของปรากฏการณ์เรืองแสงที่ใช้ NO เป็นองค์ประกอบตั้งต้นอีกอย่างก็คือ กระบวนการนี้ต้องการโอโซน และโอโซนบนผิวโลกนั้นเกิดได้จากกระบวนการไม่กี่อย่าง เช่น ฟ้าผ่า ฟ้าแลบ การจุดประกายไฟฟ้า การเผาไหม้ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งออกมาจากเครื่องยนต์แบบสันดาปภายใน นั่นคือในการจุดระเบิดจะมีการจุดประกายไฟฟ้าโดยหัวเทียนซึ่งเป็นต้นกำเนิดของโอโซนเป็นอย่างดี จึงเป็นคำอธิบายว่าปรากฏการณ์บั้งไฟสามารถเกิดขึ้นได้มากถ้าเมืองหนองคายมีการขยายตัวมากหรือมีฝนฟ้าคะนอง มีฟ้าผ่า"

อย่างไรก็ดีทางกลุ่มเชื่อว่ากระบวนการนี้ยังต้องขึ้นกับความเข้มข้นของก๊าซ NO เป็นหลัก หากความเข้มข้นของก๊าซ NO ไม่เพียงพอ การเรืองแสงก็จะไม่ชัดหรือเราจะมองไม่เห็นนั้นเอง ถ้าบั้งไฟพญานาคเรืองแสงโดยกระบวนการนี้จริง ปริมาณก๊าซโอโซน ณ วันเวลาดังกล่าวจะลดลง ในขณะที่ก๊าซออกซิเจนจะเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งผู้ที่ชมปรากฏการณ์ดังกล่าวก็จะได้สูดอากาศบริสุทธิ์ขณะชมบั้งไฟเพราะปกติโอโซนบริเวณผิวโลกนั้นเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต

ความรู้เกี่ยวกับการเรืองแสงโดยกระบวนการทางเคมีที่ให้ไว้ก็เพื่อเป็นการให้การศึกษาทางวิทยาศาสตร์โดยดึงปรากฏการณ์บั้งไฟพญานาคมาเป็นพระเอก ถึงแม้ว่าบั้งไฟพญานาคจะเรืองแสงโดยกระบวนนี้ ซึ่งอาจจะไม่ใช่ เพราะเรายังไม่ได้ทำการพิสูจน์และเพียงแต่ตั้งข้อสังเกตเท่านั้น ไม่ได้หมายความว่าวิทยาศาสตร์จะบอกว่าเงื่อนไขต่างๆ นั้นมาได้อย่างไร มาจากไหน วิทยาศาสตร์ไม่ได้เป็นคำตอบของทุกอย่าง ดังเช่น ที่นักวิทยาศาสตร์ซึ่งไม่เข้าใจวิทยาศาสตร์อย่างแท้จริงกำลังทำให้คนส่วนใหญ่คิดแบบนั้นกัน ทางกลุ่มให้ความเห็น

สำหรับเรื่องช่วงวันเดือนที่เกิดนั้นทางกลุ่มให้ความเห็นว่าน่าจะอธิบายโดยอาศัยความเกี่ยวพันกับฤดูกาลได้ วันขึ้น15 ค่ำเดือน 11 นั้น น่าจะมีความสัมพันธ์กับสภาวะน้ำในลำโขงนั้นเอง และถ้าลำโขงมีน้ำน้อยในปีนั้นๆ ตะกอนก็จะน้อย ปริมาณ NO ก็จะน้อยทำให้มองบั้งไฟได้ไม่ชัด และยิ่งถ้าลำน้ำโขงมีมลภาวะ แบคทีเรียที่อยู่ในกระบวนปลดปล่อยไนโตรเจนกลับสู่บรรยากาศก็จะแพ้แบคทีเรียที่ปล่อยก๊าซมลภาวะตัวอื่นๆ บั้งไฟก็จะไม่เกิดเช่นกัน ความสม่ำเสมอของปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นบนโลกนั้นมาจากการเคลื่อนที่ของระบบโลก ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ กล่าวคือเป็นผลจากดาราศาสตร์นั้นเอง

สำหรับแรงไทด์จากดวงอาทิตย์และดวงจันทร์จะส่งผลให้เห็นชัดก็ต่อเมื่อมวลของคู่กรณีมีขนาดใหญ่ เช่น มวลน้ำในทะเลจีนใต้ ทะเลอันดามัน ขนาดมวลน้ำขนาดนั้น ยังยกระดับให้สูงได้เพียงขนาดเป็นเมตรเอง โดยสรุปบั้งไฟพญานาคเป็นปรากฏการณ์ที่เราสามารถนำเอามาใช้เป็นตัวจุดชนวนในการศึกษาโลกอย่างเป็นระบบที่มีการเชื่อมโยงกันของสิ่งปกคลุมดิน ชลศาสตร์ บรรยากาศ และดิน ก่อให้เกิดปรากฏการณ์สุดมหัศจรรย์นี้

ในความคิดของทีมเรานั้น บั้งไฟพญานาคเป็นปรากฏการณ์ที่สุดยอดมหัศจรรย์ เกิดในสถานที่สุดยอดมหัศจรรย์ เกิดในจังหวะเวลาที่สุดยอดมหัศจรรย์ มีประวัติและความเกี่ยวพันกับสิ่งต่างๆ ที่สุดยอด ถึงทีมเรายังไม่เคยเห็นของจริงและไม่มีงบวิจัยให้เราไปศึกษาในรายละเอียด แต่ก็สามารถสรุปได้ว่าเป็นปรากฏการณ์ที่ควรค่าแก่การไปชม เป็นความภูมิใจของชาวหนองคาย เป็นสิ่งที่ทำให้เรารำลึกถึงความดีงามเมื่อศึกษาประวัติศาสตร์ และควรอนุรักษ์สายน้ำนี้ไว้อย่างดีที่สุด