ใช้เวลานานแค่ไหนในการทำไม้กลายเป็นหิน?

และมันคืออะไร?

อุทยานแห่งชาติ Petrified Forest ในรัฐแอริโซนาตะวันออกเฉียงเหนือเป็นที่รู้จักและตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่แหล่งสะสมของไม้กลายเป็นหิน ป่าที่น่าประทับใจและงดงามมากจนถูกใช้เป็นฉากหลังของภาพยนตร์โรแมนติกระทึกขวัญเรื่อง “The Petrified Forest” ในปี 1936 ที่นำแสดงโดยเบตต์ เดวิส และฮัมฟรีย์ โบการ์ต

แต่อะไรคือไม้กลายเป็นหิน? มันถูกสร้างขึ้นมาอย่างไรและใช้เวลานานเท่าใดในการสร้าง?

David Sunderlin ศาสตราจารย์ด้านธรณีวิทยาที่เชี่ยวชาญด้านซากดึกดำบรรพ์และบรรพชีวินวิทยาที่ Lafayette College ในเพนซิลเวเนีย กล่าวว่า “ไม้กลายเป็นหินนั้นเป็นไม้ที่มีแร่ธาตุ”

ไม้กลายเป็นหินได้อย่างไร?

เพื่อให้ไม้กลายเป็นหิน จะต้องฝังอย่างรวดเร็วภายใต้โคลน ตะกอน หรือ เถ้า ภูเขาไฟก่อนที่จะเน่าเสีย ต้องฝังไว้ในตะกอนนี้เป็นระยะเวลานาน โดยปกติจะใช้เวลาหลายล้านปี และหาก พื้นดินที่ฝังไม้นั้นถูกบดอัดอย่างดีเป็นพิเศษ มันจะไม่สามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนหรือสิ่งมีชีวิตได้ ดังนั้นจะไม่สามารถสลายตัวได้ ในกรณีดังกล่าว สารอินทรีย์จะกลายเป็นฟอสซิล ในระหว่างกระบวนการนี้เรียกว่าการทำให้เป็นแร่ น้ำบาดาลที่อุดมไปด้วยแร่ธาตุจะไหลผ่านตะกอนและต้นไม้ที่ตายแล้ว ซึ่งแร่ธาตุของน้ำจะถูกแทนที่ด้วยไม้เมื่อเวลาผ่านไป ในกรณีของไม้กลายเป็นหิน แร่ธาตุเหล่านี้มักจะเป็นซิลิกา แคลไซต์ ไพไรต์ หรือวัสดุอนินทรีย์อื่นๆ เช่น โอปอล ตามที่Quekett Microscopic Club(เปิดในแท็บใหม่)ซึ่งเป็นหนึ่งในองค์กรที่เก่าแก่ที่สุดในโลกที่อุทิศให้กับกล้องจุลทรรศน์ 

ที่เกี่ยวข้อง: ป่าแรกของโลกเกิดขึ้นเมื่อไหร่?

ดังนั้นแม้ว่าวัสดุจะเรียกว่า “ไม้” ที่กลายเป็นหิน แต่จริงๆ แล้วไม่ใช่ไม้เลย ค่อนข้าง แร่ธาตุได้เข้ามาแทนที่ และลักษณะที่ปรากฏของไม้ที่ครั้งหนึ่งเคยมี

“การทำให้เป็นแร่อาจมาจากการตกตะกอนของแร่ในหรือระหว่างโครงสร้างเซลล์ของไม้หรือทั้งสองอย่างหรือบ่อยครั้งกว่านั้นหรือการเปลี่ยนแร่ของสารอินทรีย์ที่เกิดขึ้นจริงซึ่งครั้งหนึ่งเคยเป็นผนังเซลล์ของไม้” ซันเดอร์ลินกล่าว “กระบวนการเดิมเรียกว่า permineralization ในขณะที่กระบวนการหลังเรียกง่ายๆว่าการทดแทน” 

ไม้ใช้เวลานานเท่าใดจึงจะกลายเป็นหิน?

“[มัน] อาจใช้เวลานานมากในระดับเวลาของมนุษย์ แต่บางครั้งเราเห็นกรณีของการอนุรักษ์ไม้อย่างรวดเร็วอย่างน่าอัศจรรย์โดยกระบวนการทำให้เป็นแร่” ซันเดอร์ลินกล่าว “มีท่อนไม้ที่กลายเป็นหินบางส่วนที่เกิดขึ้นในท่อนไม้ที่ร่วงหล่นในบ่อน้ำพุร้อนแร่ เช่น ที่อุทยานแห่งชาติเยลโลว์สโตน ซึ่งสะสมแร่ธาตุจำนวนมากในเนื้อเยื่อที่เป็นไม้ทุกปี ไม้กลายเป็นหินส่วนใหญ่ที่เราเห็นในบันทึกของหิน แม้ว่าจะก่อตัวขึ้นในช่วงเวลาที่ยาวนานกว่าหลายพันปีถึงหลายล้านปี และในบางครั้ง แร่กลับคืนสู่สภาพเดิมในหลายขั้นตอน” 

ระยะเวลาที่แน่นอนในการทำให้ไม้กลายเป็นหินนั้นขึ้นอยู่กับสภาวะ สิ่งสำคัญคือน้ำบาดาลอุดมไปด้วยแร่ธาตุเช่นซิลิกาอย่างไร แต่โดยทั่วไปมีตั้งแต่หลายแสนปีจนถึงหลายล้านปี

ไม้กลายเป็นหินอยู่ที่ไหน?

ช่วงเวลาที่ยาวนานเหล่านี้หมายถึงไม้กลายเป็นหินในสภาพแวดล้อมและสถานที่บางแห่งได้ดีกว่าในบางสภาพแวดล้อม

“สถานที่ไม้กลายเป็นหินที่มีชื่อเสียงที่สุดในโลกหลายแห่งอยู่ในหินตะกอนที่เผยให้เห็นซึ่งถูกสะสมในสภาพสิ่งแวดล้อมยุคก่อนวัยอันควรและน้ำในลำธาร” ซันเดอร์ลินกล่าว พื้นที่เหล่านี้เป็นพื้นที่ที่ครั้งหนึ่งเคยเป็นที่ราบน้ำท่วมถึงในสมัยโบราณหรือระบบทะเลสาบที่ระดับออกซิเจนละลายน้ำต่ำป้องกันการสลายตัวของจุลินทรีย์ เมื่อฝังไม้ในสถานที่เหล่านี้แล้ว น้ำบาดาลก็ให้ตะกอนที่จำเป็นในการทำให้ไม้กลายเป็นหินและกำจัดอินทรียวัตถุดั้งเดิมของต้นไม้ในที่สุด

“เรามีไม้กลายเป็นหินในบันทึกฟอสซิลในสภาพแวดล้อมเหล่านี้และสภาพแวดล้อมยุคดึกดำบรรพ์อื่น ๆ นับตั้งแต่ยุคดีโวเนียนเมื่อกว่า 350 ล้านปีก่อน” ซันเดอร์ลินกล่าว

แล้วคุณค่าทางวิทยาศาสตร์ของไม้กลายเป็นหินล่ะ? การศึกษาสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าได้หรือไม่?

“เช่นเดียวกับการศึกษาวงแหวนการเจริญเติบโตในไม้สมัยใหม่ ไม้กลายเป็นหินจะมีประโยชน์มากในการเรียนรู้เกี่ยวกับสภาพการเจริญเติบโตของต้นไม้ที่เคยประสบในสมัยโบราณ” ซันเดอร์ลินกล่าว “เมื่อการเก็บรักษาถูกต้อง ไม้กลายเป็นหินสามารถบอกถึงสภาวะทางนิเวศวิทยาและภูมิอากาศของสิ่งแวดล้อมเมื่อนานมาแล้ว” 

นักวิทยาศาสตร์สามารถมองหาลายเซ็นของปริมาณน้ำฝนที่อุดมสมบูรณ์หรือ ความ แห้งแล้งซึ่งสะท้อนถึงลักษณะของวงแหวนไม้และอาจสังเกตเห็นหลักฐานของไฟป่าหรือแมลงรบกวน Sunderlin กล่าว ในบางกรณี กายวิภาคของไม้ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดี เมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างสมัยใหม่ นักวิจัยสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ “ลักษณะเฉพาะของวิวัฒนาการชีวภูมิศาสตร์ และนิเวศวิทยาของเชื้อสายนั้น” เขากล่าวเสริม

แม้ว่าไม้กลายเป็นหินจะใช้เวลาหลายล้านปีกว่าจะก่อตัวขึ้นในโลกธรรมชาติ แต่นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบวิธีที่จะทำซ้ำกระบวนการที่จำเป็นในห้องปฏิบัติการ และขณะนี้สามารถสร้างไม้กลายเป็นหินได้ในเวลาไม่กี่วัน

ตามที่Live Science รายงานในปี 2548นักวิทยาศาสตร์จาก Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) ได้สร้างขึ้นมาใหม่ภายใต้สภาวะของห้องปฏิบัติการ โดยการแปลงไม้เป็นเซรามิก กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการตัดไม้เป็นก้อนเล็กๆ แช่ชิ้นไม้ในกรดไฮโดรคลอริกเป็นเวลาสองวัน แล้วนำไปแช่ในสารละลายซิลิกาอีกสองวัน เมื่อผึ่งลมแล้ว ชิ้นส่วนเหล่านั้นจะถูกวางลงในเตาเผาที่เต็มไปด้วยก๊าซอาร์กอน ให้ความร้อนที่ประมาณ 1,550 องศาฟาเรนไฮต์ (1,400 องศาเซลเซียส) และอบเป็นเวลาสองชั่วโมง 

ตามคำสั่ง PNNL(เปิดในแท็บใหม่)ฉลองผลลัพธ์ “[วิธีการ] ให้ผลผลิตที่เหมือนกันและเป็นบวกของไม้”

เผยแพร่ครั้งแรกใน Live Science เมื่อวันที่ 30 พฤศจิกายน 2555 และเขียนใหม่เมื่อวันที่ 20 กรกฎาคม พ.ศ. 2565 

หน้าแรก