การหาอายุด้วยวิธี วงปีต้นไม้ (tree-ring dating) หรือเรียกแบบเป็นทางการว่า การหาอายุด้วยวิธีกาลานุกรมต้นไม้ (dendrochronology) เป็นหนึ่งในหลายๆ วิธี การหาอายุสัมบูรณ์ (absolute-age dating) โดยอาศัยหลักการเทียบเคียง คล้ายๆ กับ การหาอายุสัมพัทธ์ (relative-age dating) ที่ไล่เรียงอายุในเชิงเปรียบเทียบ อันไหนอยู่บนอยู่ล่าง อะไรแก่กว่าอ่อนกว่า แต่สุดท้ายได้อายุออกมาเป็นตัวเลขที่แน่นอน จึงถือได้ว่า การหาอายุด้วยวิธีวงปีต้นไม้ เป็นการหาอายุสัมบูรณ์ประเภทหนึ่ง

การหาอายุด้วยวิธีวงปีต้นไม้ ถูกนำเสนอเป็นครั้งแรกในช่วงทศวรรษที่ 1920 โดยนักดาราศาสตร์ที่ชื่อดักลาส (Douglass A.E.) ซึ่งเขาได้ใช้รูปแบบของความหนาของวงปีต้นไม้ที่เกิดซ้ำแล้วซ้ำเล่าทุกๆ ปี ในการเทียบเคียง เหมือนกับการใช้หลักฐานอื่นๆ ในการหาอายุโดยวิธีเทียบเคียงไม่ว่าจะเป็น ตะกอนถ้ำ (speleothem) ปะการัง (coral) และแท่งตัวอย่างน้ำแข็ง (ice core) เป็นต้น ซึ่งโดยหลักการถ้าเราสามารถหา คาบอุบัติซ้ำ (return period) ของการเกิดซ้ำของชั้นดินเลน ชั้นประการัง ชั้นตะกอนถ้ำหรือแม้กระทั่งแท่งน้ำแข็ง ว่าแต่ละชั้นนั้นใช้เวลากี่ปีในการสะสมตัว เช่นชั้นดินเลนหนึ่งชั้นใช้เวลา 10 ปี ดังนั้นหากเราต้องการรู้อายุชั้นดินเลนที่อยู่ล่างจากชั้นปัจจุบันลงไป 10 ชั้น ก็แค่นับย้อนหลัง 10 ชั้น x 10 ปี = 100 ปี ผ่านมาแล้ว

เพิ่มเติม : การหาอายุด้วยวิธีเทียบเคียง

ในกรณีการหาอายุจากวงปีของต้นไม้ อย่างที่เราทราบกันโดยทั่วไปว่า 1 วงปีต้นไม้ ใช้เวลาพัฒนาหรือมีอายุ 1 ปี ดังนั้นอายุหรือจำนวนปีในแต่ละช่วงของวงปีจึงสามารถประเมินได้จากการนับจำนวนวงปีของต้นไม้เช่นกัน

ชุดลำดับวงปีต้นไม้ (ring sequence)

นอกจากนี้ความหนา-บางของวงปีในแต่ละช่วงเวลา และแต่ละท้องถิ่นก็สามารถแปลความในเชิงสภาพภูมิอากาศในอดีตได้ โดยต้นไม้จะสร้างวงปีในฤดูที่มีอากาศชุ่มชึ้น และสามารถขยายลำต้นออกไปได้มากวงปีจึงกว้าง ในทางตรงข้ามกัน การประเมินปีใดมีความแห้งแล้งขาดความอุดมสมบูรณ์ทำให้ต้นไม้งอกงามได้ช้า ลำต้นขยายตัวได้น้อยวงปีก็จะแคบ

ซึ่งด้วยปัจจัยดังกล่าวถ้าเราศึกษาในรายละเอียดจะพบว่าในแต่ละช่วงวงปีจะมีความแคบกว้างต่างกัน ดังนั้นหากเรารวบรวมตัวอย่างชิ้นไม้ในพื้นที่ในช่วงเวลาต่างๆ กัน ก็จะสามารถนำแถบวงปีมาเทียบเคียงและต่อเนื่องกันได้สร้างเป็นตารางแทบวงปีมาตรฐาน หรือ ชุดลำดับวงปีต้นไม้ (ring sequence) ของพื้นที่เพื่อใช้สำหรับในการเทียบเคียงกับตัวอย่างที่สนใจที่จะศึกษาหาอายุ

โดยหากพบหลักฐานการต่อเนื่องหรือเหลื่อมกันของวงปีย้อนกลับไปอย่างต่อเนื่อง จะขยายตารางเวลาของการหาอายุได้ โดยปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์สามารถเทียบเคียงความสัมพันธ์ของวงปีต้นไม้จากไม้ในสถานที่ต่างๆ ย้อนกลับไปได้ประมาณ 2,000 ปี โดยเฉพาะในทวีปอเมริกาเหนือและทวีปยุโรป ซึ่งหากต้องการหาอายุตัวอย่างไม้ ก็สามารถเทียบเคียงรูปแบบวงปีกับตารางเวลามาตรฐานวงปี ในแต่ละพื้นที่ และได้อายุเป็นตัวเลขที่แน่นอน คล้ายกับหลักการการนำรูปแบบของสนามแม่เหล็กจากตัวอย่างหินที่ต้องการหาอายุไปเทียบกับตารางมาตรฐานสนามแม่เหล็กโลกที่มีการจัดทำขึ้นไว้ก่อนหน้านี้ซึ่งค่าหินตัวอย่างมีรูปแบบการกลับขั้วสนามแม่เหล็กคล้ายกับช่วงเวลาใดนั่นหมายความว่าตัวอย่างนั้นมีอายุโดยประมาณตามช่วงเวลาดังกล่าว

เพิ่มเติม : การหาอายุทางธรณีวิทยาและโบราณคดีจากสัญญาณสนามแม่เหล็กโลกบรรพกาล

ป่าผี กับการหาอายุด้วยวิธีวงปีต้นไม้

ป่าผี (Ghost Forest) คือป่าแห่งหนึ่งที่อยู่ในรัฐโอเรกอน ทางฝั่งตะวันตกของประเทศสหรัฐอเมริกา ซึ่งมีต้นไม้ขนาดใหญ่ยืนต้นตาย ยกโขยงทั้งป่า จากการเข้าไปสำรวจ นักวิทยาศาสตร์พบว่าสภาพของป่าผีนั้น มีประเด็นน่าสนใจหรือข้อสงสัยอยู่หลายอย่าง ได้แก่ 1) ไม่พบหลักฐานการเกิดไฟไหม้ป่า 2) ต้นไม้ใหญ่บางต้นถูกดินทับถมสูงขึ้นมากว่าโคนต้น 3) บางต้นอยู่ในสภาพถูกน้ำท่วมขังอยู่ในพื้นที่ลุ่มต่ำในป่า และ 4) มิหนำซ้ำบางต้นเหลือแต่ตอ ตายซากอยู่ริมทะเล นอกจากนี้ 5) ที่ริมแม่น้ำในป่าผีนักวิทยาศาสตร์ยังพบฐานรากต้นไม้ 2 ระดับ นอนอยู่ในพื้นที่ป่าเดียวกัน โดยฐานรากของต้นไม้ด้านล่าง คือต้นไม้ที่ยืนต้นตายอยู่ในป่า ส่วนรากต้นไม้ฐานบน คือต้นไม้ที่เติบโตอยู่ในปัจจุบัน

ในทาง ธรณีแปรสัณฐาน (tectonic) บริเวณเขตมุดตัวของเปลือกโลกจะมีการ ยก-ยุบตัว ของพื้นที่ จากกระบวนการ ยึดติด-เลื่อนตัว (แผ่นดินไหว) อยู่ตลอดเวลา ตัวอย่างเช่นแผ่นดินไหวขนาด 9.2 ที่เคยเกิดขึ้นในรัฐอลาสก้า เมื่อวันที่ 27 มีนาคม พ.ศ. 2507 เป็นต้น โดยกลไกหรือพฤติกรรมการยกและยุบของพื้นที่ในช่วงที่มีการเกิดแผ่นดินไหว สามารถศึกษาเพิ่มเติมได้ในบทความเรื่อง การปรับระดับพื้นโลก-ภัยพิบัติระยะยาวจากแผ่นดินไหว

โดยจากแนวคิดการยกและยกตัวของแผ่นดินดังกล่าว ถ้าเราลองกลับมาดูสภาพแวดล้อมทางธรณีแปรสัณฐานบริเวณแถบป่าผี ฝั่งตะวันตกของสหรัฐอเมริกา จะพบว่ามีแผ่นเปลือกโลกเล็กๆ อยู่ ที่เรียกว่า แผ่นเปลือกโลกฮวนเดฟูกา (Juan De Fuca Plate) โดยปัจจุบัน แผ่นเปลือกโลกฮวนเดฟูกากำลังมุดเข้าไปใต้แผ่นอเมริกาเหนือ

ด้วยเหตุนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงตั้งสมมติฐานว่า ปาผีหรือป่าที่ต้นไม้ร่วมใจกันตายในแถบรัฐโอเรกอน น่าจะเกิดจากการที่แผ่นเปลือกโลกฮวนเดฟูกา มุดเข้าไปใต้แผ่นเปลือกโลกอเมริกาเหนือ โดยบริเวณหรือโซนที่มีการมุดกันของทั้ง 2 แผ่นเปลือกโลกดังกล่าว เรียกว่า เขตมุดตัวแคสเคเดีย (Cascadia Subduction Zone) ทำให้มีโอกาสเกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ และมีการปรับระดับพื้นโลก ยก-ยุบ ของพื้นที่ อยู่หลายต่อหลายครั้ง จึงทำให้พื้นที่ป่าที่เคยอุดมสมบูรณ์ เกิดการทรุดตัว มีน้ำทะเลเข้ามาลุกล้ำ และเกิดการยืนต้นตายของต้นไม้ในป่า

เพื่อที่จะพิสูจน์ว่าพื้นที่นั้นเคยมีการเกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ และมีการยกและยุบของพื้นที่เมื่อใด นักวิทยาศาสตร์จึงพยายามสืบหาหลักฐานหรือหลักคิดทางวิทยาศาสตร์ที่พอจะหาได้ในป่า โดยเมื่อนักวิทยาศาสตร์ลองพิจารณารูปแบบของวงปีต้นไม้ที่ตายซากอยู่ในป่า เปรียบเทียบกับลักษณะของวงปีต้นไม้ที่ยังมีชีวิตอยู่ (ค.ศ. 1075-2000) พบว่ารูปแบบวงปีของต้นไม้ตายเหมือนกับบาร์โค้ดที่ต่อกันได้อย่างแนบสนิทกับต้นไม้ที่ยังมีชีวิตอยู่ โดยสัมพันธ์กับรูปแบบวงปีที่อยู่ในช่วงปี ค.ศ. 1320-1699 (Atwater และ Hemphill-Haley, 1997) รวมทั้งผลการกำหนดอายุด้วยวิธีคาร์บอน-14 ก็บ่งชี้ว่าต้นไม้ที่เคยมีชีวิตอยู่ นั้นตายกลายเป็นผี ในช่วง ค.ศ. 1700±20 นักวิทยาศาสตร์จึงแปลความว่า ซากต้นไม้ฐานล่างนั้นเกิดขึ้นในปี ค.ศ. 1320 และเจริญเติบโตเรื่อยมาเกือบ 380 ปี จึงเกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่และแผ่นดินทรุดตัวในช่วงปี ค.ศ. 1699 ทำให้เกิดน้ำท่วมขัง จนต้นไม้ตายและหยุดการสร้างวงปี

เพิ่มเติม : สึนามิกำพร้า – ป่าผี

นอกจากการค้นพบซากแผ่นดินไหวใหญ่ที่น่าจะเกิดขึ้นในปี ค.ศ. 1700 แล้ว บริเวณโซนการมุดตัวแคสเคเดีย ยังพบหลักฐานการยกๆ-ยุบๆ อีกหลายครั้งจากชั้นฐานของรากไม้ต่างเจเนอเรชั่นกัน (Atwater และคณะ, 2005) โดยจากการกำหนดอายุของซากต้นไม้ในแต่ละชั้นต่างเจเนอเรชั่นกัน พบว่ามีการตายของตั้นไม้อยู่ในหลายช่วงปี ค.ศ. 1700, 1310, 810, และ ค.ศ. 400 เป็นต้น

และนี่ก็คือตัวอย่างการประยุกต์ใช้การหาอายุโดยวิธีวงปีต้นไม้กับงานการศึกษาด้านธรณีวิทยาแผ่นดินไหวและสึนามิ ซึ่งจะเห็นได้ว่าการหาอายุโดยวิธีดังกล่าวมีประโยชน์อย่างมากในการไขข้อสงสัยช่วงเวลาของการเกิดเหตุการณ์ใดๆ ที่ผู้วิจัยสนใจ

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth