ทะเลทรายคือ แผ่นดินที่มีทรายทับถมเป็นบริเวณกว้างและมีสภาพแห้งแล้ง จนพืชและสัตว์ธรรมดาทั่วไปไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ แม้แต่มนุษย์เองก็ใช้ชีวิตอยู่แทบไม่ได้เช่นกัน เพราะทั้งบริเวณมีแต่ไอแดดร้อนและแทบไม่มีน้ำ
สภาพบรรยากาศที่ไร้ฝนและอุณหภูมิที่ร้อนจัด ทำให้ความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศเหนือทะเลทรายเกือบเท่ากับศูนย์ตลอดเวลา แม้จะมีฝนตกบ้าง แต่อากาศที่ร้อนจัดทำให้น้ำฝนระเหยไปก่อนที่เม็ดฝนจะตกถึงพื้นทราย ยกเว้นกรณีที่มีห่าฝน ซึ่งเวลาตกถึงเนินทราย น้ำก็จะไหลซึมผ่านทรายลงถึงใต้ดินกลายเป็นน้ำบาดาล ซึ่งจะไหลต่อไปสู่โอเอซิส (oasis) ซึ่งเป็นแหล่งน้ำที่อยู่กลางทะเลทรายต่อไป
ทะเลทรายของโลกที่มีชื่อเสียงมีหลายแห่งได้แก่ ทะเลทราย Sahara ที่อยู่ทางเหนือของทวีปแอฟริกา ทะเลทราย Gobi ในมองโกเลีย ทะเลทราย Turkertan ในรัสเซีย ทะเลทราย Great American ในอเมริกา และทะเลทราย Patagonian ในอาร์เจนตินา เป็นต้น
ลักษณะทางภูมิศาสตร์ของทะเลทรายทั้งหลายก็เช่นเดียวกับพื้นที่อื่นๆ คือ มีทั้งภูเขา ที่ราบ และเนินทราย (dune) ที่อาจสูงถึง 300 เมตร และสามารถ “เคลื่อนที่” ได้ในอัตราเร็วประมาณ 10 เมตร/ปี แต่เวลาพายุทะเลทรายพัดรุนแรง เนินทรายอาจเคลื่อนไปได้ไกล 20 เมตรในหนึ่งวัน และเม็ดทรายจะทับถมทุกสิ่งในบริเวณนั้น ทำให้เนินทรายมีรูปร่างต่างๆ ตามอันตรกริยาระหว่างลมกับเม็ดทรายและระหว่างเม็ดทรายด้วยกัน กระนั้นความลาดเอียงของทุกเนินทรายก็ไม่เกิน 32 องศา
โดยทั่วไปอุณหภูมิของทะเลทรายที่มีพื้นที่กว้างใหญ่มักไม่สม่ำเสมอ ขึ้นกับตำแหน่งที่ตั้งของทะเลทรายนั้นๆ บนโลก ภาวะไร้เมฆในท้องฟ้ามักทำให้ทะเลทรายได้รับแสงอาทิตย์อย่างเต็มที่ จนอุณหภูมิของอากาศสูงถึง 70 องศาเซลเซียส แต่ในเวลากลางคืน เมื่อเม็ดทรายคายความร้อนได้อย่างรวดเร็ว อุณหภูมิของอากาศในทะเลทรายอาจลดต่ำถึง 25 องศาเซลเซียส ความแตกต่างที่มากเช่นนี้เป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เกิดลมพายุทะเลทรายที่พัดรุนแรง และบ่อย นอกจากสาเหตุที่เกิดจากอุณหภูมิที่แตกต่างแล้ว ลักษณะของภูมิประเทศรอบทะเลทรายก็มีบทบาทในการกำหนดความเร็วของลมพายุทรายด้วย และอาจทำให้ความเร็วของลมพายุสูงถึง 80 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ด้วยความเร็วนี้ลมสามารถพัดพาเม็ดทรายไปตกในที่ไกลๆ ได้ เช่น พายุทะเลทรายในออสเตรเลีย สามารถหอบเม็ดทรายไปตกในนิวซีแลนด์ที่อยู่ไกลออกไปถึง 2,400 กิโลเมตรได้ หรือพายุทะเลทรายใน Sahara อาจหอบเม็ดทรายไปตกในพื้นที่ตอนเหนือของยุโรปได้เช่นกัน
ทะเลทรายของโลกที่มีชื่อเสียงมากที่สุดคือ Sahara เพราะมีอาณาเขตกว้างใหญ่ไพศาลที่สุด มีเนื้อที่ประมาณ 9.3 ล้านตารางกิโลเมตร (ประมาณเท่าสหรัฐอเมริกาทั้งประเทศ) และตั้งอยู่ทางตอนเหนือของทวีปแอฟริกา โดยมีอาณาเขตทางตะวันตกจรดมหาสมุทรแอตแลนติก อาณาเขตทางตะวันออกจรดทะเลแดง อาณาเขตทางเหนือจรดภูเขา Atlas กับทะเลเมดิเตอร์เรเนียน และอาณาเขตทางใต้จรดเส้นละติจูดที่ 15 องศาเหนือ และมีประเทศ Tunisia, Chad, Libya, Algeria, Sudan, Niger, Mali และ Egypt ตั้งอยู่โดยรอบ อุณหภูมิอากาศในเดือนกรกฎาคมสูงประมาณ 32 องศาเซลเซียส และอุณหภูมิในเดือนมกราคม สูงประมาณ 20 องศาเซลเซียส สถิติอุณหภูมิสูงสุดในเวลากลางวันคือ 57 องศาเซลเซียส ณ บริเวณชื่อ Isaouane-n-Tifernine ใน Algeria พายุทะเลทรายที่พัดรุนแรงและมีชื่อเสียง คือ พายุ Sirocco กับ Khamsin ตลอดทั่ว Sahara มีฝนตกอย่างไม่สม่ำเสมอไม่เกินปีละ 25 เซนติเมตร คืออาจตกแรงและสิ้นสุดอย่างรวดเร็ว จนทำให้ลำธารเล็กๆ ที่แฝงตัวอยู่ในหุบเขากลายเป็นแม่น้ำสายใหญ่ภายในเวลาไม่นาน
ภูมิศาสตร์ของ Sahara โดยทั่วไปเป็นที่ราบ แต่ก็มีภูเขาบ้าง เช่น ภูเขา Ahaggar ใน Algeria ที่สูง 3,300 เมตร โดยทั่วไปบริเวณทางเหนือมี oasis จำนวนมากกว่าทางใต้ และบริเวณโดยรอบสถานที่เหล่านี้มีการทำเกษตรกรรมปาล์ม มะกอก องุ่น ข้าวสาลี และข้าวบาเลย์ โดยอาศัยน้ำจากภูเขา Atlas ที่อยู่ไกลออกไป 400 เมตร นอกจากนี้ก็มีซากเมืองโบราณที่ถูกทรายทับถมอย่างสมบูรณ์หลายเมือง ทางด้านตะวันออกมีแม่น้ำไนล์ไหลผ่าน ทำให้มีการปลูกส้ม ผลไม้ และฝ้าย Sahara ยังมีบ่อน้ำมันด้วย ชาวสวนจึงสามารถใช้รถยนต์ในการคมนาคมแทนการใช้อูฐอย่างในสมัยโบราณ
เมื่อนักโบราณคดีขุดพบเมล็ดพืชอายุหลายพันปี นี่จึงเป็นหลักฐานที่แสดงให้เห็นว่าเมื่อ 9,000-6,000 ปีก่อน Sahara เคยเป็นสวนสวรรค์แห่ง Eden ที่มีทุ่งหญ้าเขียวขจี ต้นไม้และพืชอย่างอุดมสมบูรณ์ แต่ ณ วันนี้ Sahara จึงมีแต่ทรายกับทราย
ในวารสาร Geophysical Reseach ฉบับที่ 26 หน้า 2037 ปี 2007 M.Claussen และคณะแห่ง Potsdam Institute for Climate Impact Research ในประเทศเยอรมนี ได้อธิบายสาเหตุการกลายสภาพของ Sahara ว่า
การวัดอายุของเมล็ดพืชทำให้รู้ว่าในอดีตเมื่อ 6,000-7,000 ปีก่อน Sahara เคยมีบรรยากาศอบอุ่น และมีป่า แต่อีก 2,000 ปีต่อมาได้เกิดภัยแล้งอย่างรุนแรงตลอดเวลานานร่วม 400 ปีทำให้ผู้คนที่อาศัยใน Sahara ต้องย้ายแหล่งทำมาหากิน Claussen ได้อธิบายสาเหตุที่ทำให้เกิดเหตุการณ์มหาภัยแล้งในครั้งนั้นว่า เกิดจากการที่แกนของโลกได้เปลี่ยนมุมเอียง คือ จาก 24.14องศามาเป็น 23.45 องศา ทำให้ฤดูร้อนในภูมิประเทศแถบซีกโลกเหนือมีอุณหภูมิลดลง เพราะปริมาณแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบผิวโลกส่วนนี้น้อยลง และเมื่อ Claussen นำข้อมูลอุณหภูมิที่เย็นลงนี้ป้อนเข้าเครื่องคอมพิวเตอร์ เพื่อคำนวณผลกระทบที่จะมีต่อภาวะการไหลของกระแสน้ำในมหาสมุทร และการเคลื่อนที่ของอากาศเหนือทวีปแอฟริกา รวมทั้งได้พิจารณาการมีลมมรสุมจากมหาสมุทรอินเดียที่นำฝนมาตกใน Sahara เขาก็พบว่า พายุฝนได้อ่อนแรงลงมาก จนไม่สามารถนำฝนมาตกใน Sahara ได้ การมีฝนตกน้อย ทำให้พืชในป่าล้มตาย และเมื่อป่าไม้ล่มสลาย ความสามารถในการเก็บความชื้นของดินก็ยิ่งน้อย เมื่อฝนตกน้อย ต้นไม้ก็ตาย วงจรเช่นนี้ในเวลา 400 ปีได้ทำให้ต้นไม้ใน Sahara ตายหมด และ Sahara ก็ได้กลายเป็นทะเลทรายในที่สุด
นอกจาก Sahara แล้ว โลกยังมีทะเลทรายอีกแห่งหนึ่งที่น่าสนใจ นั่นคือ ทะเลทราย Dasht–i Lut ในประเทศอิหร่าน ซึ่งมีชื่อเสียงว่าเป็นทะเลทรายที่ร้อนที่สุดในโลก
เมื่อ 93 ปีก่อนนี้ได้มีแพทย์ชาวออสเตรียคนหนึ่งชื่อ Alfons Gabriel ผู้ชอบการผจญภัยเป็นชีวิตและจิตใจ เขาเคยเดินทางด้วยอูฐข้ามทะเลทรายที่ตั้งอยู่ในปากีสถาน อัฟกานิสถาน และอิหร่าน เช่น ทะเลทรายแห่งความสิ้นหวัง (Dasht’ –i-Naumid) และทะเลทรายแห่งการมรณะ (Dasht’ –i-Margo) ในอิหร่านอย่างลำบากแสนสาหัส จนเอาชีวิตแทบไม่รอด เพราะได้เผชิญพายุทะเลทรายที่พัดรุนแรง ผ่านอากาศที่ร้อนจัด และต้องตกอยู่ในภาวะขาดแคลนน้ำเป็นเวลานาน
แต่เมื่อได้เดินทางถึงทะเลทราย Lut (Dasht–i- Lut) ซึ่งชื่อนี้แปลว่า ทะเลทรายแห่งความว่างเปล่า และเป็นที่เลื่องลือกันในบรรดานักผจญภัยว่าร้อนจัด จนสามารถทำให้ขนมปังที่วางไว้กลางแดดไหม้เกรียมได้ Gabriel ก็ต้องยอมยกเลิกการผจญภัย แต่อีก12 ปีต่อมา คือในเดือนมีนาคม ค.ศ.1937 Gabriel ได้หวนกลับไปเยือนทะเลทราย Lut อีกตามที่ได้เคยตั้งปณิฐานไว้ และได้ประจักษ์ชัดด้วยตัวเองว่า นี่คือ สถานนรกตัวจริงที่มีบนโลก
Gabriel ได้เล่าประสบการณ์ของเขาในที่ประชุมของสมาคม Royal Geographical Society ที่ลอนดอน เมื่อกลับมาว่า บ่ายวันหนึ่งคณะเดินทางของเขาได้เห็นเมฆในท้องฟ้าเริ่มเปลี่ยนสีจากสีขาวเป็นสีแดง หลังจากนั้นไม่นานก็ได้ยินเสียงพายุทะเลทราย พัดมาจากที่ไกล สมาชิกทุกคนในกองคาราวานจึงทรุดตัวลงนอนคว่ำแล้วกางแขนเหยียดขนานเพื่อยึดพื้นทราย ในเวลาเดียวกันทุกคนก็ได้ยินเสียงพายุพัดกระหน่ำเหมือนเสียงคลื่นคำรามในทะเล กองคาราวานต้องนอนพังพาบนิ่งเป็นเวลาหลายชั่วโมง จนพายุสงบ จึงลุกขึ้นยืนเพื่อเดินทางต่อ และได้เห็นภาพลวงตาจำนวนมาก จนทำให้รู้สึกว่า การเดินทางต่อไม่ปลอดภัย จึงหยุดการผจญภัย แล้วมุ่งหน้ากลับออสเตรีย
แม้จะเป็นสถานที่เลื่องลือและโจษจรรย์กันทั่วไปว่าเต็มไปด้วยภัยอันตราย แต่ทะเลทราย Lut ก็ยังมีนักสำรวจที่เดินทางไปเยือนในเวลาต่อมาอีกมาก การมีเอกลักษณ์หลายประการที่โดดเด่นไม่เหมือนทะเลทรายอื่น ทำให้ Lut ได้รับคัดเลือกให้เป็นดินแดนมรดกโลกเมื่อวันที่ 17 กรกฎาคม ค.ศ.2516 ในฐานะที่มีชื่อเสียงว่าเป็นสถานที่มีอุณหภูมิสูงที่สุดในโลก เพราะร้อนยิ่งกว่าที่ Death Valley ในแคลิฟอร์เนียของอเมริกา และ Sahara ในแอฟริกา เสียอีกทั้งนี้จากรายงานที่ได้จากการสำรวจระยะไกลด้วยดาวเทียมของ NASA แสดงว่าอุณหภูมิของ Lut สูงถึง 70.7 องศาเซลเซียส
ทะเลทราย Lut ตั้งอยู่ทางทิศตะวันออกเฉียงใต้ของกรุง Tehran ซึ่งเป็นเมืองหลวงของประเทศอิหร่าน โดยอยู่ห่างประมาณ 1,000 กิโลเมตร มีความยาว 480 กิโลเมตร และกว้าง 320 กิโลเมตร จึงมีพื้นที่ประมาณ 51,800 ตารางกิโลเมตร ทำให้เป็นทะเลทรายที่ใหญ่เป็นอันดับ 25 ของโลก มีโอเอซิส 3 แห่งชื่อ Shaddad, Keshit และ Bam ซึ่งตั้งอยู่ในบริเวณขอบของทะเลทราย ในทะเลทรายยังมีภูเขาหินจำนวนมาก การวิเคราะห์สภาพของหินและทรายแสดงให้รู้ว่า เมื่อ 10 ล้านปีก่อน Lut เคยจมอยู่ใต้ทะเล
เมื่อเดือนเมษายน ค.ศ.2015 คณะสำรวจซึ่งมี Morteza Djamali จากสถาบัน Mediteranean Institute of Marine and Terrestrial Biodiversity and Ecology ของฝรั่งเศสเป็นหัวหน้าพร้อมผู้ร่วมเดินทางอีก 10 คน และอุปกรณ์สำรวจครบครันได้เดินทางเข้าไปสำรวจและถ่ายภาพทะเลทราย Lut โดยมีนักพฤกษศาสตร์ชาวอิหร่านชื่อ Hassein Akhani เป็นหัวหน้าร่วม เพราะ Akhani คิดว่าในสภาพอากาศที่ร้อนจัดเช่น Lut คงไม่มีสิ่งมีชีวิตใดๆ สามารถอาศัยอยู่ได้อย่างแน่นอน
แต่คณะสำรวจกลับผิดคาด เพราะได้พบแมลง สัตว์เลื้อยคลาน และซากนกจำนวนมาก โดยเฉพาะตั๊กแตนทะเลทรายซึ่งเป็นสัตว์ที่ดุร้ายมาก เพราะทันทีที่มันเห็นนกร่วงตกจากฟ้าเพราะสู้อากาศร้อนไม่ได้ ฝูงตั๊กแตนจะบินเข้าแทะลำตัวสดๆ ของนก จนเหลือแต่โครงกระดูกภายในเวลาไม่นาน
และที่หุบเขา Zabone Mar ซึ่งกว้าง 15 เมตรและมีหน้าผาสูง 30 เมตร ทีมวิจัยได้พบซากนกที่อพยพเข้ามาอาศัย เพื่อหลบแดดเป็นการชั่วคราว แต่เมื่อไม่มีน้ำให้ดื่ม มันจึงล้มตายในอีกไม่นาน และข้อดีของการเสียชีวิต คือ นกตายเป็นอาหารหลักของสุนัขจิ้งจอกทะเลทราย คำถามที่ยังไม่มีคำตอบมีว่า ทั้งๆ ที่รู้ว่าอากาศแถวนั้นร้อนมาก แล้วเหตุใดมันจึงบินเข้ามา
นอกจากนกแล้ว แมลงก็เป็นส่วนหนึ่งของโซ่อาหารสำหรับสัตว์ในทะเลทรายด้วย เพราะแมลงชอบกินพืชที่ขึ้นริมทะเลทราย มันจึงถูกแมงมุมและสัตว์เลื้อยคลาน เช่น ตุ๊กแกจับกินเป็นอาหาร และสัตว์เหล่านี้ก็ตกเป็นอาหารของสุนัขจิ้งจอกอีกทอดหนึ่ง
ปริศนาอีกประเด็นหนึ่ง คือ แมลงสามารถดำรงชีพในทะเลทรายได้อย่างไร และคำตอบของปัญหานี้ได้มาจากการใช้ดาวเทียมถ่ายภาพระยะไกลที่ส่งคลื่นไมโครเวฟลงกระทบพื้นดิน และพบว่า บางส่วนของพื้นมีความชื้น ซึ่งเกิดจากน้ำที่ไหลซึมมาจากภูเขาที่อยู่ไม่ไกลจากที่นั่นเวลามีฝนตก
ถึงวันนี้สภาวะอากาศที่เปลี่ยนแปลงเพราะโลกร้อน ทำให้อากาศมีอุณหภูมิสูงขึ้นๆ นั่นหมายความว่า ต้นไม้และพืชที่ขึ้นบริเวณริมขอบทะเลทรายได้ล้มตายไปๆ ทะเลทรายจึงกำลังขยายพื้นที่ตลอดเวลาอย่างเงียบๆ และช้าๆ จนคนทั่วไปไม่รู้ สึกไม่เหมือนกับกรณีลมเฮอริเคน ที่มีการเตือนล่วงหน้าให้ผู้คนอพยพหนี เพื่อให้เกิดความหายนะน้อยที่สุด แต่ในกรณีผู้คนที่กำลังถูกทะเลทรายคุกคามนี้ ประชาชนที่อยู่ห่างจากทะเลทรายมักไม่รู้ตัว ซึ่งพอรู้ ผลกระทบที่เกิดจากความเสื่อมโทรมของสิ่งแวดล้อม และสิ่งมีชีวิตก็อาจจะมากเกินที่จะแก้แล้ว
ในปี 2015 คณะนักวิจัยด้านอุตุนิยมวิทยาได้ให้คำจำกัดความของดัชนีอุณหภูมิของความร้อน (heat index-temperature) ว่า ถ้าบริเวณใดมีอุณหภูมิสูงกว่า 35 องศาเซลเซียสติดต่อกันนานกว่า 6 ชั่วโมง บริเวณนั้น คนอยู่ไม่ได้ ตามคำจำกัดความนี้ Sahara จะพออยู่ได้ แต่ในกรณี Lut คนจะอยู่ไม่ได้เลย
อ่านเพิ่มเติมจาก Sand: A Journey through Science and Imagination โดย Michael Welland จัดพิมพ์โดย Oxford University Press ปี 2009
เกี่ยวกับผู้เขียน สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" จาก "ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน" ได้ทุกวันศุกร์
