मार्च 29, 2024

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प्रारंभिक पृथ्वी पर रासायनिक प्रतिक्रियाओं ने इसके महासागर को आकार दिया हो सकता है – आर्स टेक्निका

प्रारंभिक पृथ्वी पर रासायनिक प्रतिक्रियाओं ने इसके महासागर को आकार दिया हो सकता है – आर्स टेक्निका
अंतरिक्ष से पृथ्वी की तस्वीर

पानी ने पृथ्वी को वह बना दिया जो वह है – एक ऐसा ग्रह जो अपने नीले महासागरों के लिए जाना जाता है। पानी कटाव के माध्यम से पृथ्वी का निर्माण करता है और जीवन का समर्थन करने की पृथ्वी की क्षमता के लिए आवश्यक है। लेकिन हमें यह समझने में कठिनाई होती है कि पृथ्वी पर इतने सारे पानी का अंत कैसे हुआ, क्योंकि जिन बिल्डिंग ब्लॉक्स ने इसे बनाया था, वे सूख गए थे, और इन बिल्डिंग ब्लॉक्स को एक ग्रह में बदलने वाले टकरावों ने किसी भी सतह के पानी को अंतरिक्ष में धकेल दिया होगा। .

इसके गठन के बाद पृथ्वी पर पानी पहुंचाने के विभिन्न तरीके प्रस्तावित किए गए हैं। लेकिन एक नया अध्ययन एक्सोप्लैनेट्स की जांच से प्राप्त जानकारी लेता है और इसे पृथ्वी पर लागू करता है। परिणाम बताते हैं कि पृथ्वी के निर्माण के दौरान होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं ने दुनिया के महासागरों को भरने के लिए पर्याप्त पानी का उत्पादन किया होगा। और एक साइड बेनिफिट के रूप में, मॉडल पृथ्वी के कोर के कुछ अजीब घनत्व की व्याख्या करता है।

जलरोधक

ऐसा प्रतीत होता है कि पृथ्वी मुख्य रूप से आंतरिक सौर मंडल के पदार्थों से बनी है। न केवल वह सामग्री सही जगह पर थी, बल्कि क्षेत्र में क्षुद्रग्रहों की सामग्री ने उनके मौलिक और समस्थानिक रचनाओं के संदर्भ में एक अच्छा मेल प्रदान किया। लेकिन यह सामग्री भी बहुत शुष्क होती है। यह कोई आश्चर्य की बात नहीं है। इस क्षेत्र में तापमान ने पानी को एक ठोस में संघनित होने से रोक दिया होगा, क्योंकि यह पानी की “बर्फ रेखा” के रूप में ज्ञात बिंदु से परे सौर मंडल में मौजूद हो सकता है।

अंतरिक्ष में कोई भी पानी खो गया होगा, क्योंकि ऐसा माना जाता है कि ग्रह निर्माण की प्रक्रिया छोटे पिंडों के बीच टकराव से हुई, बड़े पिंड धीरे-धीरे बड़े होते गए क्योंकि छोटे पिंड उनसे टकराते रहे। इन वस्तुओं का अधिकांश पानी वाष्पित हो जाएगा और संभवतः अंतरिक्ष में खो जाएगा।

लेकिन तीन शोधकर्ताओं (एडवर्ड यंग, ​​​​अनत शाहर, और हिल्के श्लिचिंग) ने एक अतिरिक्त कारक पर ध्यान केंद्रित किया जो सौर मंडल के निर्माण के दौरान मौजूद हो सकता था: हाइड्रोजन। ऐसा माना जाता है कि ग्रह निर्माण की प्रारंभिक अवधि के दौरान हाइड्रोजन बड़ी मात्रा में मौजूद था, लेकिन केंद्रीय तारे के प्रज्वलित होने के बाद जारी विकिरण द्वारा इसे बाहर धकेल दिया जाता है। हमारे सौर मंडल में, इसका कुछ हिस्सा खो जाने से पहले बाहरी ग्रहों द्वारा कब्जा कर लिया गया था। लेकिन ऐसा लगता है कि हमारे आंतरिक ग्रहों का निर्माण उनके इतिहास के प्रारंभ में बहुत कम या बिना किसी तत्व के हुआ था।

लेकिन एक्सोप्लैनेट पर एक नजर डालने से पता चलता है कि यह एक अपरिहार्य भाग्य नहीं है। हमें कई सुपर-चट्टानी ग्रह मिले हैं जिनमें हाइड्रोजन-समृद्ध वायुमंडल की कमी प्रतीत होती है। लेकिन पृथ्वी की त्रिज्या के लगभग दोगुने अंतराल पर हम युवा नेप्च्यून को देखते हैं, जो शायद एक घने, शायद हाइड्रोजन युक्त वातावरण को बनाए रखता है। इसने सुझाव दिया है कि सभी चट्टानी ग्रह हाइड्रोजन समृद्ध वातावरण में शुरू होते हैं और उसी से अपना पहला वायुमंडल बनाते हैं। लेकिन एक निश्चित आकार के नीचे, यह हाइड्रोजन बाद में उनके इतिहास में खो गया। इन ग्रहों पर मौजूद कोई भी वायुमंडल संभवतः द्वितीयक गठन का परिणाम है।

इसे अपने तार्किक निष्कर्ष पर ले जाते हुए, हो सकता है कि पृथ्वी की शुरुआत हाइड्रोजन युक्त वातावरण से भी हुई हो। इसलिए, नए अध्ययन में शामिल शोधकर्ताओं ने यह देखने का फैसला किया कि इस परिदृश्य के क्या परिणाम हो सकते हैं।

ग्रह रसायन

इस विचार का पता लगाने के लिए, शोधकर्ताओं ने अनिवार्य रूप से प्रारंभिक पृथ्वी के अधिकांश घटकों से भरे एक विशाल रासायनिक रिएक्टर को तैयार किया और पृथ्वी के एक बड़े अग्रदूत (वर्तमान पृथ्वी के आधे आकार) के आकार तक विस्तारित किया। इसमें आयरन के ऑक्साइड, सोडियम, विभिन्न सिलिकेट्स, कार्बन डाइऑक्साइड, मीथेन, ऑक्सीजन और बहुत कुछ शामिल हैं। यह सब एक हाइड्रोजन समृद्ध वातावरण के तहत रखा गया था और ग्रह निर्माण के दौरान होने वाली बार-बार होने वाली टक्करों से मैग्मा के महासागरों को प्रतिबिंबित करने के लिए गर्म किया गया था।

यह अवधि संभवतः लाखों वर्षों तक चली, क्योंकि हाइड्रोजन वायुमंडल बहुत अच्छी तरह से गर्मी बनाए रखता है (वे ग्रीनहाउस गैस के रूप में कार्य कर सकते हैं)। यह होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं को देता है – जिनमें से 18 को शोधकर्ताओं ने ट्रैक किया – संतुलन तक पहुंचने का समय और घनत्व के आधार पर ग्रह के आंतरिक भाग में विभिन्न सामग्रियों को विभाजित करने के लिए पर्याप्त समय।

एक चीज जो होती है वह यह है कि आयरन कोर में ऑक्सीजन, सिलिकॉन और हाइड्रोजन सहित कई तत्व शामिल होते हैं। चूँकि ये सभी लोहे की तुलना में कम घने हैं, इसका प्रभाव शुद्ध लोहे की तुलना में कोर को कम घना बनाने का है – जो कि वास्तविक पृथ्वी के लिए सही है।

कुछ प्रतिक्रियाओं में, हाइड्रोजन के संलयन में ऑक्सीजन का विस्थापन शामिल होता है, और इन प्रतिक्रियाओं का उपोत्पाद पानी होता है। यहां खोजी गई स्थितियों के तहत, प्रतिक्रियाएं उसी मात्रा का उत्पादन करती हैं जो पृथ्वी के वर्तमान महासागरों में पाई जाती हैं। “भले ही आंतरिक सौर मंडल में चट्टानें पूरी तरह से सूखी हों,” शोधकर्ताओं ने लिखा, एच।2 वायुमंडल और मैग्मा महासागर प्रचुर मात्रा में एच उत्पन्न करेंगे2ओ। एच के अन्य स्रोत2ओ संभव है, लेकिन आवश्यक नहीं है।

मॉडलिंग की सीमाएं

प्लस साइड पर, सिमुलेशन तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ काम करता है – यह ग्रह को पिघलने के लिए पर्याप्त गर्मी लेता है जबकि यहां वर्णित प्रक्रियाएं संतुलन तक पहुंचती हैं। यह विभिन्न आकारों के अग्रदूतों के लिए भी काम करता है, लेकिन यदि अग्रदूत बहुत छोटा है तो यह विफल हो जाता है। यह मंगल और बुध की अत्यधिक शुष्कता के अनुरूप है। प्राथमिक चर उत्पादित होने वाले पानी की मात्रा के साथ समाप्त होता है; यदि अधिक हाइड्रोजन कोर में समाप्त हो जाए, तो यह आसानी से आज के महासागरों के आकार का तीन गुना बड़ा जल संसार बना सकता है।

जबकि मॉडल प्रारंभिक स्थितियों में कई परिवर्तनों के लिए मजबूत है, प्रारंभिक पृथ्वी के रसायन शास्त्र की पूरी तस्वीर नहीं होने से यह सीमित है। यह ध्यान देने योग्य है कि सल्फर और नाइट्रोजन ने पृथ्वी के रसायन विज्ञान में प्रमुख भूमिकाएँ निभाई हैं।

लेकिन मॉडल में बड़ा अंतर यह है कि पानी बनने के बाद क्या होता है। क्योंकि मैग्मा का एक महासागर है, यह वायुमंडल में समाप्त हो जाएगा, जहां इसे सौर विकिरण से अलग किया जा सकता है और अगर सौर मंडल में हाइड्रोजन वास्तव में नष्ट हो जाता है तो खो जाएगा। ग्रह को गर्म करने वाले किसी भी परिणाम के बारे में भी यही सच है, जैसे कि विशाल प्रभाव जिसने चंद्रमा को आकार दिया। यदि अभी भी पर्याप्त हाइड्रोजन है, तो यह कोई समस्या नहीं है क्योंकि पानी इसे ठीक कर सकता है। शोधकर्ता शोध का हवाला देते हुए दिखाते हैं कि पानी से भरपूर वातावरण बड़े पैमाने पर प्रभाव से भी बच सकता है। अंत में, आप उन स्थितियों की कल्पना कर सकते हैं जिनमें पानी की एक प्रारंभिक अतिरिक्त उत्पादन किया गया था, लेकिन इन प्रक्रियाओं के माध्यम से पृथ्वी को अपनी वर्तमान स्थिति में छोड़ने के लिए पर्याप्त खो गया था।

इसलिए, पानी का उत्पादन करते समय परिस्थितियों को ठीक करने की आवश्यकता नहीं है, इसे बनाए रखना हो सकता है।

लेकिन हमारे अपने से बाहर की दुनिया के लिए निहितार्थ थोड़ा बड़ा लगता है। इन परिणामों से संकेत मिलता है कि प्रारंभिक स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला ने चट्टानी ग्रहों के निर्माण के दौरान पानी का उत्पादन किया होगा। इसलिए, जब हम एक्सोसिस्टम्स में ग्रहों के बारे में सोचते हैं, तो यह पूछने के लिए अधिक संदेहास्पद हो सकता है कि क्या उन्होंने ऐसी परिस्थितियों का अनुभव किया है जिसके कारण उन्हें पानी की कमी हो सकती है, यह पूछने के लिए कि क्या उनके पास पहले स्थान पर कोई हो सकता था।

प्रकृति, 2023। डीओआई: 10.1038/स41586-023-05823-0 (डीओआई के बारे में)।