ในปี 1973 Sherwood Rowland และผู้ร่วมงานชื่อ Mario Molina แห่งมหาวิทยาลัย California ที่ Irvine ได้พบว่าสาร chlorofluorocarbon (CFC) ที่วงการอุตสาหกรรมเคมีนิยมใช้ในตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ และสเปรย์ฉีด aerosol ซึ่งตามปกติเป็นสารที่ไม่ว่องไวในการทำปฏิกิริยาเคมีใดๆ และไม่ระเบิดง่าย แต่เมื่อได้รับรังสีอัลตราไวโอเลทจากดวงอาทิตย์ มันจะแตกตัวปล่อยอนุมูลคลอรีนออกมา ซึ่งจะเข้าทำลายโอโซนในบรรยากาศโลก จนพลโลกอาจเป็นมะเร็งผิวหนังได้ เพราะไม่มีโอโซนป้องกัน
ผลงานนี้ทำให้ Sherry (ชื่อเล่นของ Rowland) กับ Molina และ Paul Creutzen ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีร่วมกันในปี 1995
Rowland เกิดเมื่อวันที่ 28 มิถุนายน ค.ศ.1927 ที่เมือง Delaware ในรัฐ Ohio สหรัฐอเมริกา บิดา Sidney เป็นอาจารย์สอนคณิตศาสตร์ที่มหาวิทยาลัย Ohio Wesleyan ที่ Delaware ส่วนมารดา Margaret เป็นครูสอนภาษาละติน Rowland เริ่มเรียนหนังสือเมื่ออายุ 5 ขวบ และเข้าเรียนระดับมัธยมศึกษาที่ Delaware Public School เมื่ออายุ 12 ปี และเรียนได้ดี เพราะอ่านหนังสือมาก โดยเฉพาะหนังสือประวัติศาสตร์ ขณะเรียนปีสุดท้ายที่โรงเรียน ครูวิทยาศาสตร์ได้ให้ Rowland ไปฝึกงานที่สถานีอุตุนิยมวิทยา เพื่อเก็บข้อมูลบรรยากาศเป็นครั้งแรก Rowland สำเร็จการศึกษาเมื่ออายุ 16 ปี แล้วเข้าเรียนปริญญาตรีสาขาเคมี ฟิสิกส์ และคณิตศาสตร์ที่มหาวิทยาลัย Ohio Wesleyan เมื่ออายุ 21 ปี ก็สำเร็จปริญญาตรี แล้วได้สมัครเป็นทหารเรือ ในช่วงเวลานั้นสงครามโลกครั้งที่ 2 กำลังจะสิ้นสุด ดังนั้น Rowland จึงลาออกจากการเป็นทหารเพื่อไปเรียนต่อระดับปริญญาโทและเอกที่มหาวิทยาลัย Chicago เพราะเป็นสถานที่ๆ บิดามารดาเคยเรียนมาก่อน
Rowland ได้รับปริญญาเอกสาขาเคมีนิวเคลียร์จากมหาวิทยาลัย Chicago โดยมี Willard Libby (รางวัลโนเบลสาขาเคมีปี 1960 จากการพบเทคนิคการวัดอายุวัตถุโบราณ โดยใช้คาร์บอน-14) เป็นอาจารย์ที่ปรึกษา ขณะนั้นเขามีอายุเพียง 25 ปี และสำเร็จการศึกษาด้วยการทำวิทยานิพนธ์เรื่อง สถานะเคมีของอะตอมโบรมีนกัมมันตรังสี ซึ่งได้มาจากเครื่องเร่งอนุภาค cyclotron เพราะอะตอมที่เกิดมีปริมาณน้อยมาก และสลายตัวค่อนข้างเร็ว ดังนั้นการตรวจหาจึงเป็นเรื่องยาก แต่ Rowland ก็ทำได้สำเร็จ ประสบการณ์นี้มีบทบาทมากในการช่วย Rowland ให้สามารถติดตามเหตุการณ์การสลายตัว CFC ได้ในเวลาต่อมา
Rowland ได้เข้าพิธีสมรสกับ Joan Lundberg ที่ Chicago แล้วพากันไปทำงานที่ภาควิชาเคมีกัมมันตรังสีแห่งมหาวิทยาลัย Princeton ที่ New Jersey เป็นเวลา 4 ปี จากนั้นได้ไปทำงานต่อที่มหาวิทยาลัย Kansas ที่ Lawrence ครอบครัว Rowland มีลูกชายหนึ่งและหญิงหนึ่ง
ในปี 1964 ศาสตราจารย์ Rowland วัย 37 ปี ได้รับภาระจัดตั้งภาควิชาเคมีขึ้นที่วิทยาเขตใหม่ของมหาวิทยาลัย California ที่ Irvine แล้วเข้าดำรงตำแหน่งเป็นหัวหน้าภาควิชาคนแรก โดยมีอาจารย์ในภาควิชาทั้งสิ้น 11 คน นอกจากงานสอนและบริหารแล้ว Rowland ยังทำวิจัยเรื่องปฏิเคมีที่ใช้แสงในการเร่งปฏิกริยา (photochemistry)
ในปี 1970 James Lovelock ได้รายงานการพบสาร chlorofluoro-carbon ในบรรยากาศเป็นครั้งแรก ซึ่งสารชนิดนี้เป็นสารที่ Thomas Migley Jr. ได้พบเป็นคนแรกในปี 1928 ว่าสามารถเปลี่ยนจากแก๊สเป็นของเหลว และแก๊สได้ง่าย อีกทั้งเวลาสูดเข้าร่างกายก็ไม่เป็นอันตราย จุดไฟไม่ติด ราคาไม่แพง และเวลานำไปใช้ในตู้เย็น อาหารสดจะไม่เน่า เพราะ CFC อันได้แก่ CFCl3และ CF2Cl2 ดึงความร้อนจากอากาศในตู้เย็นทำให้อุณหภูมิภายในตู้เย็นลดลง สารนี้จึงดูมีประโยชน์และไม่มีโทษใดๆ
ทันทีที่รู้ข่าวการพบ CFC ในบรรยากาศโลก Rowland คิดใช้ CFC ในการบอกทิศและความเร็วใน็วในการไหลของกระแสลมในบรรยากาศ เพราะ CFC เป็นสารที่เสถียร ดังนั้นความเข้มข้นของมันจะไม่เปลี่ยนแปลง แต่เมื่อเขาตระหนักว่า บรรยากาศของโลกได้รับแสงอาทิตย์ตลอดเวลา ซึ่งอาจจะทำลาย CFC เขาจึงสงสัยว่า แล้วอะไรจะเกิดขึ้นกับอะตอม C, Cl และ F ที่แตกกระจัดกระจาย
ในปี 1973 ภาควิชาเคมีที่ Irvine ได้รับนิสิตหลังปริญญาเอกคนหนึ่งชื่อ Mario Molina เข้าทำงานร่วมกับ Rowland เพราะ Molina มีความคิดว่า บรรยากาศโลก คือสถานที่ๆ คนทั้งโลกยังไม่ได้ให้ความสนใจในเรื่องสภาพและการเปลี่ยนแปลงเลย นอกจากนี้มนุษย์ยังได้ปล่อยแก๊สต่างๆ สู่บรรยากาศตลอดเวลาด้วย ไม่ว่าจะเป็นแก๊สเรือนกระจก หรือสาร CFC ที่วงการอุตสาหกรรมเคมีปล่อยสู่บรรยากาศปีละร่วมล้านตัน
Molina กับ Rowland จึงได้ประเด็นนี้เป็นปัญหาวิจัย
บรรยากาศโลกของเรามี 4 ชั้น ชั้นล่างสุดคือ ชั้น troposphere ที่หนาประมาณ 15 กิโลเมตร ถัดขึ้นไปคือชั้น stratosphere ที่หนา 50 กิโลเมตร ชั้นต่อไป คือชั้น mesosphere ที่หนา 60 กิโลเมตร และชั้นบนสุดคือชั้น thermosphere ที่หนา 100 กิโลเมตร
ส่วน ozone นั้นเป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมอ็อกซิเจน 3 อะตอม และเกิดจากการรวมตัวระหว่างโมเลกุลอ็อกซิเจน O2ทั่วไปกับอะตอม O อิสระ มีสมบัติเด่นคือ สามารถดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเลทได้ดี ซึ่งจะทำให้พันธะระหว่างอะตอมอ็อกซิเจนแตกและได้ O2กับ O แล้ว O ที่อิสระนี้จะรวมกับ O2เป็น O3อีกคำรบหนึ่ง ดังนั้น ปริมาณโอโซนในบรรยากาศโลกจึงน่าจะคงตัวตลอดเวลาเป็นเวลานานนับล้านปี ซึ่งความสามารถในการดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเลท (UV) จากดวงอาทิตย์ได้ดีนี้มีผลทำให้ทุกสิ่งมีชีวิตบนโลกปลอดภัย เพราะถ้าเซลล์ในร่างกายได้รับรังสี UV มากเกินไป เซลล์จะกลายพันธุ์จนเป็นมะเร็งผิวหนัง
ในการศึกษาเบื้องต้น Rowland และ Molina ได้พบว่า แก๊ส CFC ที่ถูกปล่อยขึ้นท้องฟ้า สามารถลอยจากทวีปอเมริกาเหนือถึงทวีปยุโรปได้ภายในเวลา 2 สัปดาห์ และจะมีปริมาณมากในระหว่างชั้น stratosphere กับชั้น mesosphere จึงทำให้เกิดชั้นโอโซน แต่เมื่อ CFC ถูก UV ทำลาย ดังปฏิกริยา
CFCl3 -----UV----> Cl + CFCl2
อนุมูล Cl อิสระที่เกิดขึ้นซึ่งว่องไวในปฏิกิริยาเคมีมาก จะเข้าทำปฏิกิริยากับ O3 ทันที ดังปฏิกิริยา
Cl + O3 ---> ClO + O2
แล้ว ClO (chlorine monoxide) ที่เกิดขึ้นจะทำปฏิกิริยาต่อกับ O ซึ่งเกิดจากการแตกตัวของ O3จึงได้ ClO + O ----> Cl + O2แล้ว Cl จะเข้าทำปฏิกริยากับโอโซนต่อไป
ดังนี้ คือ Cl + O3 -----> ClO + O2ปฏิกริยาทั้งหมดนี้จะเกิดซ้ำเป็นวัฎจักร จนกระทั่ง O3หมด
ผลการคำนวณอย่างหยาบๆ ทำให้ Rowland และ Molina รู้ว่า Cl หนึ่งอะตอม ทำลาย O3 โมเลกุล ได้นับแสน และเมื่อเขาได้ศึกษาโอกาสการเกิดปฏิกิริยาสลายโอโซนก็พบว่า ถ้าโลกใช้ CFC อย่างไม่บันยะบันยัง ภายในเวลาเพียง 50 ปี ปริมาณโอโซนในบรรยากาศโลกประมาณ 50% จะถูกทำลาย และนั่นหมายความว่า ประชากรโลกอาจพากันล้มตายด้วยโรคนานาชนิดเช่น มะเร็งผิวหนัง และภูมิคุ้มกันบกพร่อง ทั้งนี้เพราะทุกปีอุตสาหกรรมโลกปลดปล่อย CFC มากถึง 1 ล้านตัน และโลกจะปราศจากโอโซนอย่างสิ้นเชิงภายในเวลาอีก 100 ปี
ผลงานของ Rowland และ Molina เรื่องนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature ในปี 1974 และเป็นงานวิจัยที่สร้างกระแสความสนใจมาก คนบางคนอ่านผลงานแล้วตกใจ หลายคนรู้สึกกลัว แต่ภาคอุตสาหกรรมได้ตั้งประเด็นแย้งว่า ผลงานนี้เป็นการวิจัยภาคทฤษฎีที่ปราศจากการยืนยันโดยการทดลอง และนักวิจัยของบริษัทบางคนอ้างว่า ในบรรยากาศโลกมีสารอื่นที่สามารถทำลาย CFC ได้ สำหรับคนที่ต่อต้าน Rowland กับ Molina อย่างรุนแรงได้อ้างว่า คนทั้งสองเป็นสายลับ KGB ของรัสเซียที่มุ่งทำลายประเทศสหรัฐอเมริกา
ทั้งๆ ที่งานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์เกือบ 40 ปีแล้ว แต่ก็ยังเป็นงานที่ประทับใจคนอ่านจนทุกวันนี้ เพราะในสมัยนั้นโลกยังไม่มีข้อมูลดาวเทียมมากเหมือนปัจจุบัน นอกจากนี้นักวิจัยทั้งสองคนก็ไม่มีซูเปอร์คอมพิวเตอร์ใช้ในการวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของบรรยากาศโลก ดังนั้นจึงต้องอาศัยข้อมูลที่ได้จากบอลลูนที่ปล่อยให้ลอยขึ้นถึงชั้น stratosphere เพื่อเก็บแก๊สตัวอย่าง อย่างไรก็ตามผลงานนี้ได้จุดกระแสให้ประชาชนตื่นตัวที่จะพิทักษ์สิ่งแวดล้อม เมื่อคนทั้งสองได้สรุปว่า อุตสาหกรรมจะต้องจำกัดการปลดปล่อย CFC และต้องกำจัดให้หมดสิ้นในที่สุด เพื่อสิ่งมีชีวิตทุกชนิดบนโลกจะได้ปลอดภัย
ข้อเสนอนี้ได้รับการตอบสนองดีจากภาครัฐบาลสหรัฐฯ ซึ่งได้ประกาศห้ามใช้ CFC ในกระป๋องที่ฉีดสเปรย์ในปี 1976 และอีกสองปีต่อมาองค์กรพิทักษ์สิ่งแวดล้อมของอเมริกาก็ได้ออกกฎหมายห้ามการผลิตและใช้ CFC ในอุปกรณ์ทำความเย็นทุกรูปแบบ ในปี 1978 Rowland ได้จัดตั้งโครงการสำรวจปริมาณแก๊สต่างๆ ในบรรยากาศโลก และโครงการนี้ยังทำหน้าที่อยู่จนทุกวันนี้
ในปี 1985 คำพยากรณ์ของ Rowland กับ Molina เรื่องที่ว่า บรรยากาศโลกกำลังพร่องโอโซนก็ได้รับการพิสูจน์ว่าจริง เมื่อภาพถ่ายของ NASA แสดงรูโหว่โอโซนขนาดมโหฬารในบรรยากาศโลกเหนือทวีปแอนตาร์กติกา ข่าวนี้ได้สร้างความแตกตื่นมาก และมีผลให้บริษัท Dupont และบริษัทอุตสาหกรรมอื่นๆ ประกาศเลิกผลิต CFC อย่างสิ้นเชิง แล้วหันไปใช้สาร hydrochlorofluorocarbon ซึ่งไม่เป็นอันตรายแทน
ลุถึงปี 1990 รัฐบาลนานาชาติได้ลงนามในสนธิสัญญา Montreal ห้ามการผลิต CFC อย่างเด็ดขาด
ในปี 1995 Rowland และ Molina ได้รับการประกาศให้เป็นผู้พิชิตรางวัลโนเบลสาขาเคมีร่วมกับ Paul Creutzen ผู้ที่ได้พบว่าแก๊ส nitric oxide ที่ถูกพ่นออกจากเครื่องบินเจ็ทก็สามารถทำลายโอโซนโลกได้เช่นกัน
ตั้งแต่ปี 2011 เป็นต้นมา Rowland ได้หันไปสนใจผลกระทบที่เกิดขึ้นจากการมีแก๊ส hydrocarbon ปริมาณมากในบรรยากาศโลก
ตลอดเวลา 50 ปีหลังของชีวิต Rowland ได้ทุ่มเทเวลาเพื่อสอนและวิจัย เวลาไม่เดินทางไปต่างประเทศ เขาจะไปทำงานที่มหาวิทยาลัย และเวลาเข้าฟังสัมมนา Rowland มักจะถามผู้บรรยายด้วยคำถามยากๆ และเป็นคนที่จดบันทึกเก่ง เวลาสอนหนังสือ Rowland จะให้ความสำคัญกับนิสิตโดยจะตอบคำถามอย่างตั้งใจ
สำหรับรางวัลที่ได้รับนอกจากรางวัลโนเบลแล้ว Rowland ยังได้รับรางวัล Tyler World Prize ด้านนิเวศวิทยา รางวัล Charles Dana ด้านการส่งเสริมสุขภาพ รางวัล Japan Prize for Environmental Science and Technology ของรัฐบาลญี่ปุ่น รางวัล Peter Debye Award ของ American Chemical Society
ตลอดชีวิต Rowland มีผลงานวิจัยตีพิมพ์กว่า 400 เรื่อง และได้เป็นสมาชิกของ National Academy of Sciences ของสหรัฐอเมริกา
ชีวิตของ Rowland เป็นชีวิตตัวอย่างของการต่อสู้ระหว่างนักวิชาการกับบริษัทอุตสาหกรรม ซึ่งในกรณีนี้คือผู้ผลิต CFC เขาเคยถูกข่มขู่ ถูกคุกคาม ถูกกลั่นแกล้ง และถูกกล่าวหาสารพัดว่าเพี้ยน เพราะมีเจตนาต้องการทำลายอุตสาหกรรมของชาติ แต่ Rowland ไม่ยอมจำนน เขายังยืนกราน และยืนยันว่า เขาไม่เคยมีเจตนาแอบแฝงใดๆ และความรู้เรื่องเคมีในบรรยากาศของเขาถูกต้องและสมบูรณ์ ซึ่งการยืนหยัดต่อสู้นี้ ในที่สุดได้ทำให้นานาประเทศมีนโยบายการเมืองว่าต้องใช้วิทยาศาสตร์ปกป้องโลก เพื่อให้มนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ สามารถดำรงชีพอยู่ได้อย่างปลอดภัยและเป็นสุข
Rowland ได้จากโลกไปเมื่อวันที่ 10 มีนาคมที่ผ่านมานี้ที่ Corona del Mar ใน California ด้วยโรค Parkinson
*********************
เกี่ยวกับผู้เขียน
สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน - ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์
ประวัติการศึกษา - ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ สุทัศน์ ยกส้าน ได้ทุกวันศุกร์
*********
สำหรับผู้สนใจต่อยอดความรู้ หนังสือ "สุดยอดนักผจญภัย" โดย ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน มีวางจำหน่ายแล้วในราคาเล่มละ 250 บาท
