मर्करी का सल्फर रहस्य पृथ्वी के नियमों को चुनौती देता है

हाल ही में Geochimica et Cosmochimica Acta में प्रकाशित एक नया प्रयोगात्मक अध्ययन揭示 करता है कि बुध के गंधक-समृद्ध आंतरिक भाग का व्यवहार ग्रहों के विकास के लंबे समय से चले आ रहे पृथ्वी-आधारित मॉडलों को चुनौती देता है, जो चट्टानी दुनिया के जमने और विकसित होने के तरीके में एक नया दृष्टिकोण खोलता है।

एक ऐसा ग्रह जो पृथ्वी के नियमों का पालन करने से इनकार करता है

दशकों से, ग्रह वैज्ञानिकों ने चट्टानी ग्रहों के बनने और विकसित होने को समझने के लिए पृथ्वी को मानक के रूप में इस्तेमाल किया है। यह धारणा अब दबाव में है क्योंकि नई प्रयोगशाला सिमुलेशन सौर मंडल के सबसे रासायनिक रूप से न्यूनतम ग्रह बुध की चरम और असामान्य रसायन को पुन: उत्पन्न करती हैं। इसकी सतह लोहे में कमी और गंधक में प्रचुरता वाली है, जो किसी अन्य स्थलीय ग्रह से भिन्न संरचना प्रस्तुत करती है जिसका हमने विस्तार से अध्ययन किया है। इसी तरह की मॉडल चुनौतियाँ प्रारंभिक ब्रह्मांड अवलोकनों में दिखाई देती हैं, जैसा कि प्राचीन आकाशगंगाओं पर JWST के निष्कर्षों में देखा गया है।

“बुध की सतह पृथ्वी की तुलना में पूरी तरह भिन्न दिखती है,” राजदीप दासगुप्ता ने कहा, जो अर्थ सिस्टम्स साइंस में मॉरिस युइंग प्रोफेसर और राइस स्पेस इंस्टीट्यूट सेंटर फॉर प्लैनेटरी ओरिजिन्स टू हैबिटेबिलिटी के निदेशक हैं। “हम इसके मैग्माई विकास का अध्ययन पृथ्वी की समझ पर आधारित धारणाओं का उपयोग करके नहीं कर सकते थे, और मिशनों का डेटा व्याख्या करना कठिन है। हमें ग्रह को हमारे लैब के करीब लाने के तरीके ढूंढने पड़े, विशेष रूप से, इंदार्च उल्कापिंड के माध्यम से।”

इस दृष्टिकोण में यह बदलाव एक मोड़ का प्रतीक है। परिचित ढांचों में बुध को जबरदस्ती फिट करने के बजाय, शोधकर्ता अब इसके अपनी रसायन पर आधारित मॉडल बना रहे हैं। निहितार्थ एक ग्रह से कहीं आगे जाते हैं। यदि बुध इतने भिन्न आंतरिक नियमों के तहत विकसित हो सकता है, तो आकाशगंगा में चट्टानी ग्रहों की विविधता पहले सोचे गए से कहीं अधिक हो सकती है। यह कार्य ग्रह-विशिष्ट भू-रसायन की ओर संकेत करता है, जहां प्रत्येक दुनिया को पृथ्वी के रूपांतरण के रूप में नहीं बल्कि अपनी शर्तों पर व्याख्या किया जाता है। आगामी Roman Space Telescope जैसे उन्नत दूरबीनें ऐसी अद्वितीय ग्रहीय विशेषताओं को और प्रकट कर सकती हैं।

19वीं सदी की उल्कापिंड से प्रयोगशाला में बुध का पुनर्निर्माण

बुध के रहस्यों को अनलॉक करने की कुंजी एक अप्रत्याशित स्रोत से आई: इंदार्च, एक उल्कापिंड जो 1891 में अजरबैजान में गिरा था। इसकी रासायनिक संरचना बुध के लिए अनुमानित संरचना से निकटता से मेल खाती है, विशेष रूप से इसकी अत्यधिक न्यूनतम अवस्था और गंधक प्रचुरता। इंदार्च को प्रारंभिक बिंदु के रूप में उपयोग करके, वैज्ञानिक नियंत्रित प्रयोगशाला स्थितियों में बुध-जैसे मैग्मा का अनुकरण करने में सक्षम हुए। प्रारंभिक पृथ्वी रसायन अध्ययन, जैसे प्राचीन जीवन में मोलिब्डेनम की भूमिका पर, ऐसी उल्कापिंड-आधारित अंतर्दृष्टियों को प्रतिध्वनित करते हैं।

“इंदार्च रासायनिक रूप से बुध पर चट्टानों जितना ही न्यूनतम है,” यिशेन झांग ने कहा, जो दासगुप्ता की लैब में पोस्टडॉक्टोरल शोधकर्ता और Geochimica et Cosmochimica Acta में प्रकाशित अध्ययन के प्रथम लेखक हैं। “मान्यता है कि यह ग्रह का संभावित निर्माण खंड है।”

उच्च-दाब, उच्च-तापमान प्रयोगात्मक प्रणालियों के अंदर, शोधकर्ताओं ने बुध के आंतरिक भाग के तीव्र वातावरण को पुन: उत्पन्न किया। उन्होंने तापमान, दाब और रासायनिक संरचना को अंतरिक्ष यान अवलोकनों से मेल खाने के लिए सावधानीपूर्वक समायोजित किया, जो खगोलीय लेजर गाइड स्टार्स में स्पष्टता बढ़ाने वाली तकनीकों के समान है।

“चट्टान को पकाने की यह प्रक्रिया हमें बता सकती है कि बुध के अंदर रासायनिक रूप से क्या हुआ,” झांग ने कहा। “अंतरिक्ष यान अवलोकनों और मॉडलों से प्राप्त तापमान, दाब और रासायनिक बाधाओं का उपयोग करके, हम बुध-जैसे स्थितियों को पुन: बनाते हैं ताकि समझ सकें कि वहां मैग्मा कैसे बनते और विकसित होते हैं,यहां तक कि ग्रह से सीधे नमूनों के बिना भी।”

इन प्रयोगों ने कुछ आश्चर्यजनक प्रकट किया। गंधक मैग्मा के क्रिस्टलीकरण प्रारंभ होने के तापमान को नाटकीय रूप से कम कर देता है। इसका मतलब है कि बुध के मैग्मा पृथ्वी पर समान सामग्रियों की तुलना में बहुत लंबे समय तक गलित रह सकते हैं और कम तापमान पर। यह एकल अंतर वैज्ञानिकों के ग्रह के आंतरिक शीतलन, ज्वालामुखी इतिहास और सतह निर्माण के बारे में सोचने के तरीके को बदल देता है।

गंधक ऑक्सीजन की भूमिका निभाता है और सब कुछ बदल देता है

पृथ्वी पर, चट्टानों की संरचना ऑक्सीजन द्वारा प्रभुत्व प्राप्त है, जो सिलिकॉन और अन्य तत्वों से बंधकर स्थिर सिलिकेट नेटवर्क बनाती है। ये नेटवर्क मैग्मा के व्यवहार, इसके शीतलन और चट्टान में जमने को परिभाषित करते हैं। बुध इस पैटर्न को मौलिक रूप से तोड़ता है।

क्योंकि ग्रह में बहुत कम लोहा है, गंधक पृथ्वी या मंगल की तरह लोहे के यौगिकों में बंद नहीं होता। इसके बजाय, गंधक मैग्नीशियम और कैल्शियम जैसे प्रमुख चट्टान-निर्माण तत्वों से बंधता है, जो प्रभावी रूप से ऑक्सीजन द्वारा आमतौर पर निभाई जाने वाली संरचनात्मक भूमिका में कदम रखता है।

“चूंकि इंदार्च बुध की प्रोटो-ग्रह अवस्था का प्रतिनिधित्व कर सकता है,” झांग ने कहा, “ये प्रयोग दिखाते हैं कि बुध संभवतः गंधक के साथ बना था जो पृथ्वी पर ऑक्सीजन की संरचनात्मक स्थिति पर कब्जा करता है। यह ग्रह के मेंटल के जमने के तरीके को मौलिक रूप से बदल देता है।”

यह प्रतिस्थापन समग्र खनिज संरचना को कमजोर कर देता है, क्रिस्टलीकरण तापमान को कम करता है और मैग्मा की भौतिक गुणों को बदल देता है। परिणाम एक ऐसा ग्रहीय आंतरिक भाग है जो पृथ्वी-जैसे स्थितियों के तहत असंभव होगा। यह यह भी सुझाव देता है कि बुध का मेंटल पूरी तरह भिन्न समयरेखा पर शीतलित और जम सकता है, जो ज्वालामुखीय गतिविधि से लेकर क्रस्ट निर्माण तक सब कुछ प्रभावित करता है।

विदेशी दुनिया को समझने के लिए एक नया ढांचा

Geochimica et Cosmochimica Acta में प्रकाशित निष्कर्ष बुध से परे विस्तारित होते हैं। वे चट्टानी ग्रहों के लिए पृथ्वी को सार्वभौमिक टेम्पलेट के रूप में उपयोग करने की सीमाओं को उजागर करते हैं और विविध रासायनिक वातावरणों को ध्यान में रखने वाले अधिक लचीले ढांचे की ओर इशारा करते हैं। NASA के MESSENGER मिशन डेटा (NASA.gov) और राइस यूनिवर्सिटी प्रेस रिलीज प्रमुख संदर्भ प्रदान करते हैं।

“यह बुध के अपने अद्वितीय वर्तमान सतह रसायन के रूप में ग्रह के रूप में विकसित होने का एक आकर्षक झलक है,” दासगुप्ता ने कहा। “इससे भी महत्वपूर्ण बात, यह हमें ग्रहों के बारे में सोचने का तरीका प्रदान करता है न कि पृथ्वी के बनने के आधार पर, बल्कि उनकी अपनी अद्वितीय रसायन और बहुत भिन्न स्थितियों के तहत मैग्माई प्रक्रियाओं के आधार पर। पृथ्वी के मैग्माई विकास पर पानी या कार्बन जो करता है, बुध पर गंधक वही करता है।”

यह दृष्टिकोण वैज्ञानिकों के वर्तमान और भविष्य के मिशनों से डेटा व्याख्या करने के तरीके को बदल देता है, जिसमें बुध, मंगल और दूर के तारों की परिक्रमा करने वाले चट्टानी एक्सोप्लैनेट्स को लक्षित करने वाले शामिल हैं। एक ग्रह का रसायन अब मामूली विवरण नहीं है। यह उसकी भूवैज्ञानिक पहचान का केंद्रीय चालक बन जाता है।

जैसे-जैसे शोधकर्ता इन मॉडलों को परिष्कृत करना जारी रखते हैं, बुध आंतरिक सौर मंडल का सबसे छोटा ग्रह होने के बावजूद ग्रहीय विज्ञान में सबसे बड़े धारणाओं को चुनौती दे सकता है, और दुनिया के अंदर से बाहर तक बनने के तरीके पर पुनर्विचार करने को मजबूर कर सकता है।

संदर्भ:

• Geochimica et Cosmochimica Acta
• NASA MESSENGER Mission (NASA.gov)
• Rice University Press Release