ทำไมทะเลจึงเค็ม?
ทำไมทะเลจึงเค็ม?
ถ้านำเกลือทั้งหมดในมหาสมุทรขึ้นมาเกลี่ยให้เสมอกันบนพื้นดิน ก็จะมีชั้นเกลือหนากว่า 150 เมตร หรือเท่ากับตึกสูงประมาณ 45 ชั้น! เกลือทั้งหมดนี้มาจากไหน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคำนึงถึงน้ำจืดปริมาณมหาศาลจากแม่น้ำลำธารไหลลงสู่มหาสมุทร? นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่าเกลือมาจากหลายแหล่ง.
แหล่งหนึ่งคือพื้นดินใต้ฝ่าเท้าของเรานี้เอง. ขณะที่น้ำฝนซึมลงไปในดินและหิน น้ำฝนจะชะแร่ธาตุปริมาณเล็กน้อยมาด้วย รวมทั้งเกลือและสารประกอบทางเคมีของเกลือ แล้วนำแร่ธาตุเหล่านั้นออกสู่ทะเลโดยทางแม่น้ำลำธารต่าง ๆ (1). แน่นอน เกลือในน้ำจืดนั้นเจือจางมากจนเราไม่อาจรู้รสได้.
อีกแหล่งหนึ่งคือแร่ธาตุที่ก่อตัวเป็นเกลือในเปลือกโลกใต้มหาสมุทร. น้ำจะซึมเข้าไปในพื้นทะเลผ่านทางรอยแยก, ถูกความร้อนจัด, แล้วพุ่งกลับออกมาสู่พื้นทะเลพร้อมกับแร่ธาตุที่ละลายปนอยู่ในน้ำ. ปล่องน้ำร้อน ซึ่งบางแห่งกลายเป็นน้ำพุร้อนใต้ทะเลลึก พ่นน้ำที่มีสารเคมีละลายอยู่ขึ้นมาสู่ทะเล (2).
มีกระบวนการย้อนกลับซึ่งให้ผลคล้ายกัน นั่นคือภูเขาไฟใต้ทะเลจะพ่นหินร้อนปริมาณมหาศาลออกสู่มหาสมุทร แล้วหินเหล่านั้นก็จะปล่อยสารเคมีออกมาในน้ำ (3). แหล่งแร่ธาตุอีกแหล่งหนึ่งคือลม ซึ่งพัดพาอนุภาคของแร่ธาตุจากผืนแผ่นดินลงสู่ทะเล (4). กระบวนการทั้งหมดนี้ทำให้น้ำทะเลมีแร่ธาตุเกือบทุกชนิดเท่าที่รู้จักกัน. แต่ส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดของน้ำทะเลคือโซเดียมคลอไรด์ หรือเกลือแกงธรรมดานี่เอง. ธาตุนี้มีอยู่ถึง 85 เปอร์เซ็นต์ของเกลือที่ละลายอยู่และเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้น้ำทะเลมีรสเค็ม.
อะไรทำให้ระดับความเค็มคงที่?
เกลือสะสมอยู่ในทะเลเนื่องจากน้ำที่ระเหยขึ้นไปจากมหาสมุทรนั้นเป็นน้ำที่เกือบบริสุทธิ์. ส่วนแร่ธาตุต่าง ๆ ก็คงตกค้างอยู่ในทะเล. ในเวลาเดียวกัน ก็ยังมีแร่ธาตุต่าง ๆ เข้าสู่มหาสมุทรมากขึ้นเรื่อย ๆ; แต่ระดับความเค็มก็ไม่เปลี่ยนแปลง คือมีเกลือละลายอยู่ประมาณ 35 ส่วนต่อน้ำทะเลหนึ่งพันส่วน. ดังนั้น จึงดูเหมือนว่าเกลือและแร่ธาตุอื่น ๆ ถูกนำเข้ามาและเอาออกไปในอัตราเท่า ๆ กัน. ทั้งนี้ทำให้เกิดคำถามที่ว่า เกลือถูกนำออกไปทางไหน?
องค์ประกอบที่เป็นเกลือหลายชนิดถูกดูดซึมเข้าสู่ร่างกายของสิ่งมีชีวิต. เพื่อเป็นตัวอย่าง ตัวปะการัง, สัตว์จำพวกหอย, และสัตว์จำพวกกุ้งและปู กินแคลเซียม ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่เป็นเกลือชนิดหนึ่ง เพื่อนำไปใช้สร้างเปลือกและโครง. สาหร่ายขนาดจิ๋วซึ่งเรียกว่าไดอะตอมก็สกัดซิลิกาจากน้ำทะเล. แบคทีเรียและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ก็กินสารอินทรีย์ที่ละลายอยู่. เมื่อสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ตายหรือถูกสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นกินเข้าไป เกลือและแร่ธาตุต่าง ๆ ในร่างกายของมันจะจมลงสู่พื้นทะเลกลายเป็นสิ่งที่ตายแล้วหรือมูลในที่สุด (5).
เกลือหลายชนิดซึ่งไม่ได้ถูกขจัดออกไปด้วยกรรมวิธีทางชีวเคมีก็จะถูกขจัดออกไปด้วยวิธีอื่น. ตัวอย่างเช่น ดินและวัสดุจากแผ่นดินที่ลอยมากับแม่น้ำ, น้ำไหลบ่าจากพื้นดิน, และเถ้าถ่านจากภูเขาไฟอาจยึดเกลือบางชนิดไว้แล้วนำลงสู่พื้นทะเล. เกลือบางชนิดยังยึดกับหินด้วย. ด้วยเหตุนี้ โดยกรรมวิธีหลายอย่าง ในที่สุดเกลือส่วนใหญ่ก็กลายมาเป็นส่วนประกอบของพื้นทะเล (6.
นักวิชาการหลายคนเชื่อว่ากระบวนการทางธรณีฟิสิกส์ทำให้วัฏจักรนี้สมบูรณ์ แม้ว่าจะต้องใช้เวลานานมากก็ตาม. เปลือกโลกประกอบด้วยแผ่นขนาดยักษ์หลายแผ่น. แผ่นเปลือกโลกบางแผ่นบรรจบกันที่เขตมุดตัว คือที่ที่เปลือกโลกแผ่นหนึ่งมุดตัวลงใต้เปลือกโลกอีกแผ่นหนึ่งและจมลงสู่เปลือกโลกชั้นในที่ร้อนจัด. ตามปกติ แผ่นเปลือกโลกส่วนพื้นมหาสมุทรซึ่งหนักกว่าจะมุดตัวจมลงใต้แผ่นเปลือกโลกส่วนพื้นทวีปซึ่งเบากว่า ในขณะเดียวกันก็จะนำเกลือที่ตกตะกอนอยู่ลงไปด้วยประหนึ่งสายพานลำเลียงขนาดยักษ์. โดยวิธีนี้ เปลือกโลกส่วนใหญ่ก็ค่อย ๆ ผ่านการหมุนเวียนนำมาใช้ใหม่ (7). แผ่นดินไหว, ภูเขาไฟ, และเขตรอยแยกเป็นสิ่งที่บ่งชี้ถึงกระบวนการนี้. *
รักษาความเค็มได้อย่างน่าทึ่ง
ระดับความเค็มของมหาสมุทรแตกต่างกันไปในแต่ละที่ และบางครั้งก็ยังต่างกันในแต่ละฤดูกาล. ผืนน้ำที่ไม่ถูกแผ่นดินล้อมรอบซึ่งเค็มที่สุดคืออ่าวเปอร์เซียและทะเลแดง ซึ่งมีอัตราการระเหยสูงมาก. มหาสมุทรที่อยู่ในบริเวณที่ได้รับน้ำจืดจากแม่น้ำสายใหญ่ ๆ หรือได้รับน้ำฝนปริมาณมาก ๆ ก็มีความเค็มน้อยกว่าค่าเฉลี่ย. เช่นเดียวกับน้ำทะเลที่อยู่ใกล้กับน้ำแข็งขั้วโลกที่กำลังละลาย ซึ่งน้ำแข็งเหล่านั้นก็เป็นน้ำจืดที่แข็งตัว. ในทางกลับกัน ในช่วงที่น้ำก่อตัวเป็นน้ำแข็ง น้ำทะเลที่อยู่ใกล้ ๆ แถบนั้นก็มีความเค็มสูงขึ้น. แต่โดยทั่วไปแล้ว ความเค็มของน้ำในมหาสมุทรมีระดับคงที่มาก.
น้ำทะเลยังมีค่าพีเอชค่อนข้างคงที่ด้วย ค่านี้เป็นมาตรวัดความเป็นกรด-ด่างของสสาร โดยค่าเป็นกลางอยู่ที่ 7. ค่าพีเอชของน้ำทะเลอยู่ที่ 7.4 ถึง 8.3 ซึ่งเป็นด่างเล็กน้อย. (เลือดของมนุษย์มีค่าพีเอชราว ๆ 7.4.) ถ้าค่าพีเอชสูงกว่าหรือต่ำกว่าระดับนี้ มหาสมุทรก็จะมีปัญหาร้ายแรง. ที่จริง นี่เป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์บางคนกำลังหวั่นเกรงอยู่ในขณะนี้. ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนใหญ่ที่มนุษย์ปล่อยออกสู่บรรยากาศในที่สุดจะลงไปที่มหาสมุทร แล้วมันจะทำปฏิกิริยากับน้ำจนเกิดเป็นกรดคาร์บอนิก. ดังนั้น สิ่งที่มนุษย์ทำอยู่อาจกำลังทำให้มหาสมุทรมีสภาพเป็นกรดเพิ่มขึ้นทีละน้อย.
กลไกหลายอย่างที่ทำให้สารเคมีของน้ำทะเลรักษาระดับเดิมไว้ได้ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างเต็มที่. กระนั้น สิ่งที่เราได้เรียนรู้แสดงให้เห็นถึงสติปัญญาอันล้ำเลิศของพระผู้สร้างผู้ทรงใฝ่พระทัยสิ่งทรงสร้างของพระองค์.—วิวรณ์ 11:18.
[เชิงอรรถ]
^ วรรค 10 ดูบทความ “พื้นท้องมหาสมุทรเผยความลึกลับ” ในตื่นเถิด! ฉบับ 8 ธันวาคม 2000.
[แผนภูมิ/ภาพหน้า 16, 17]
(รายละเอียดดูจากวารสาร)
ฝน
1 แร่ธาตุในหิน
2 ปล่องน้ำร้อน
3 การระเบิดของ
4 ลม
มหาสมุทร
พื้นทะเล
เปลือกโลก
5 ไดอะตอม
6 เถ้าถ่านจากภูเขาไฟภูเขาไฟใต้สมุทร
เขตมุดตัว
[ที่มาของภาพ]
Vent: © Science VU/Visuals Unlimited; eruption: REUTERS/Japan Coast Guard/Handout
Diatoms: Dr. Neil Sullivan, USC/NOAA Corps; volcano photo: Dept. of Interior, National Park Service
[กรอบ/แผนภูมิหน้า 18]
เกลือในทะเล
แม้ว่านักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาน้ำทะเลมากว่าหนึ่งศตวรรษแล้ว พวกเขาก็ยังมีความรู้ไม่ครบถ้วนเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีของน้ำทะเล. อย่างไรก็ตาม พวกเขาสามารถแยกองค์ประกอบที่เป็นเกลือและคำนวณสัดส่วนของสารเหล่านั้นได้. องค์ประกอบเหล่านั้นมี:
[แผนภูมิ]
คลอไรด์ 55%
โซเดียม 30.6
ซัลเฟต 7.7
แมกนีเซียม 3.7
แคลเซียม 1.2
โพแทสเซียม 1.1
ไบคาร์บอเนต 0.4
โบรไมด์ 0.2
และธาตุอื่น ๆ อีก เช่น บอเรต, สตรอนเชียม, และฟลูออไรด์.
[กรอบ/ภาพหน้า 18]
เค็มกว่ามหาสมุทร
ทะเลภายในบางแห่งเค็มกว่ามหาสมุทร. ตัวอย่างเด่นคือทะเลเดดซี ซึ่งเป็นน่านน้ำที่เค็มที่สุดในโลก. น้ำที่ไหลลงไปในทะเลเดดซี ซึ่งถูกเรียกว่าทะเลเค็มในสมัยคัมภีร์ไบเบิล พัดพาเกลือที่ละลายอยู่และแร่ธาตุอื่น ๆ มาด้วย. (อาฤธโม 34:3, 12) เนื่องจากชายฝั่งของทะเลเดดซีเป็นแผ่นดินที่ต่ำที่สุดในโลก น้ำจึงออกได้ทางเดียวเท่านั้น คือการระเหย ซึ่งอาจทำให้ระดับน้ำในทะเลแห่งนี้ลดลงถึงวันละหนึ่งนิ้วในฤดูร้อน.
ผลก็คือ ระดับความเข้มข้นของเกลือในน้ำใกล้ผิวน้ำจึงอยู่ที่ราว ๆ 30 เปอร์เซ็นต์ หรือสูงกว่าของทะเลเมดิเตอร์เรเนียนเกือบสิบเท่า. เนื่องจากน้ำจะมีความหนาแน่นมากขึ้นเมื่อมีความเค็มสูง คนที่ลงไปว่ายน้ำจึงลอยตัวอยู่ที่ผิวน้ำได้อย่างสบาย. ที่จริง พวกเขาสามารถนอนหงายและอ่านหนังสือพิมพ์โดยไม่ต้องมีชูชีพมาช่วยให้ตัวลอยเลย.
[กรอบหน้า 18]
เกลือช่วยทำให้อากาศบริสุทธิ์
การวิจัยได้แสดงว่าอนุภาคที่เป็นมลพิษในอากาศจะทำให้เมฆที่ลอยอยู่เหนือพื้นดินไม่กลั่นตัวเป็นฝน. อย่างไรก็ตาม เมฆที่มีมลพิษที่ลอยอยู่เหนือมหาสมุทรจะกลั่นตัวเป็นฝนได้ง่ายกว่า. ความแตกต่างคือละอองลอยของเกลือทะเล ซึ่งเกิดจากละอองน้ำทะเล.
หยดน้ำซึ่งก่อตัวจากอนุภาคที่เป็นมลพิษในบรรยากาศมักจะมีขนาดเล็กเกินไปจนไม่อาจตกลงมาเป็นเม็ดฝนได้ ดังนั้น มันจึงยังคงลอยอยู่อย่างนั้น. ละอองลอยของเกลือทะเลจะดึงดูดหยดน้ำเล็ก ๆ เหล่านี้ให้รวมตัวกันเป็นหยดน้ำที่ใหญ่ขึ้น. เป็นผลให้มีฝนตก ซึ่งก็ช่วยให้สภาพบรรยากาศบริสุทธิ์ปราศจากมลพิษ.
