लगभग 4.5 बिलियन साल पहले, हडियन इऑन के दौरान, दुनिया आज की तुलना में बहुत अलग जगह थी। यह इस समय के दौरान भी था कि बाहर निकलने और ज्वालामुखीय गतिविधि ने कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन और जल वाष्प से बना प्राइमर्डियल वातावरण का उत्पादन किया।
इस प्रधान वातावरण में से कुछ भी बना हुआ है, और भू-तापीय साक्ष्य बताते हैं कि पृथ्वी का वायुमंडल 4 बिलियन साल से अधिक समय से पहले बनने के बाद कम से कम दो बार पूरी तरह से तिरस्कृत हो सकता है। हाल तक, वैज्ञानिक अनिश्चित थे कि इस नुकसान के कारण क्या हो सकते हैं।
लेकिन MIT के एक नए अध्ययन, हिब्रू Univeristy, और Caltech इंगित करता है कि इस अवधि में उल्कापिंडों की तीव्र बमबारी जिम्मेदार हो सकती है।
यह उल्कापिंड बमबारी उसी समय के आसपास हुई होगी, जब चंद्रमा बना था। अंतरिक्ष चट्टानों के गहन बमबारी ने गैस के बादलों को पर्याप्त बल के साथ किक किया होगा जिससे वातावरण को अंतरिक्ष में स्थायी रूप से बाहर किया जा सके। इस तरह के प्रभावों ने अन्य ग्रहों को भी नष्ट कर दिया होगा, और यहां तक कि शुक्र और मंगल के वायुमंडल को भी छील दिया होगा।
वास्तव में, शोधकर्ताओं ने पाया कि छोटे ग्रहीमल्स बड़े प्रभावकों की तुलना में बहुत अधिक प्रभावी हो सकते हैं - जैसे कि थिया, जिसकी पृथ्वी के साथ टक्कर से चंद्रमा का गठन हुआ है - जिससे वायुमंडलीय नुकसान हो सकता है। उनकी गणना के आधार पर, यह अधिकांश वातावरण को फैलाने के लिए एक विशाल प्रभाव लेगा; लेकिन एक साथ लिया, कई छोटे प्रभावों का एक ही प्रभाव होगा।
एमआईटी के पृथ्वी, वायुमंडलीय और ग्रह विज्ञान विभाग में एक सहायक प्रोफेसर हिलके श्लिचिंग कहते हैं कि पृथ्वी के प्राचीन वातावरण के ड्राइवरों को समझने से वैज्ञानिकों को शुरुआती ग्रहों की स्थिति की पहचान करने में मदद मिल सकती है जो जीवन को बनाने के लिए प्रोत्साहित करते हैं।
"यह खोज] प्रारंभिक पृथ्वी के वातावरण के लिए सबसे अधिक संभावना की तरह एक बहुत अलग प्रारंभिक स्थिति निर्धारित करता है," श्लिचिंग कहते हैं। "यह हमें समझने की कोशिश करने के लिए एक नया प्रारंभिक बिंदु देता है कि वातावरण की संरचना क्या थी, और जीवन के विकास के लिए क्या परिस्थितियां थीं।"
क्या अधिक है, समूह ने इस बात की जांच की कि विशाल, मंगल-आकार और बड़े निकायों के साथ और 25 किलोमीटर या उससे कम मापने वाले छोटे प्रभावों के साथ वायुमंडल को कितना बनाए रखा और खो दिया है।
उन्होंने पाया कि मंगल के रूप में एक प्रभावकार के साथ टकराव, पृथ्वी के आंतरिक भाग के माध्यम से एक बड़े पैमाने पर झटका पैदा करने और ग्रह के वातावरण के एक महत्वपूर्ण अंश को संभावित रूप से खारिज करने का आवश्यक प्रभाव होगा।
हालाँकि, शोधकर्ताओं ने निर्धारित किया कि इस तरह के प्रभाव की संभावना नहीं थी, क्योंकि यह पृथ्वी के आंतरिक भाग को एक समरूप घोल में बदल देता था। पृथ्वी के आंतरिक भाग में देखे गए विविध तत्वों की उपस्थिति को देखते हुए, ऐसी घटना अतीत में नहीं हुई थी।
इसके विपरीत, छोटे प्रभावकों की एक श्रृंखला, मलबे और गैस के ढेर को छोड़ते हुए, विस्फोट का एक विस्फोट उत्पन्न करेगी। इन प्रभावों में से सबसे अधिक प्रभावकारी क्षेत्र के ऊपर वायुमंडल की सभी गैसों को बाहर निकालने के लिए पर्याप्त रूप से प्रबल होगा। इस वातावरण का केवल एक हिस्सा छोटे प्रभावों के बाद खो जाएगा, लेकिन टीम का अनुमान है कि दसियों हजारों छोटे प्रभावकों ने इसे खींच लिया है।
इस तरह के परिदृश्य की संभावना 4.5 अरब साल पहले हडियन ईऑन के दौरान हुई थी। यह अवधि गैलेटिक अराजकता में से एक थी, क्योंकि सौर प्रणाली के चारों ओर सैकड़ों हजारों अंतरिक्ष चट्टानें घूमती थीं और माना जाता है कि यह पृथ्वी से टकरा गई थी।
"निश्चित रूप से, हमारे पास ये सभी छोटे प्रभाव वापस आ गए थे," श्लिचिंग कहते हैं। "एक छोटे से प्रभाव से अधिकांश वातावरण से छुटकारा नहीं मिल सकता है, लेकिन सामूहिक रूप से, वे विशाल प्रभावों की तुलना में बहुत अधिक कुशल हैं, और पृथ्वी के सभी वातावरण को आसानी से अस्वीकार कर सकते हैं।"
हालांकि, श्लिचिंग और उनकी टीम ने महसूस किया कि वायुमंडलीय नुकसान ड्राइविंग में छोटे प्रभावों का योग बहुत अधिक कुशल हो सकता है। अन्य वैज्ञानिकों ने शुक्र और मंगल की तुलना में पृथ्वी की वायुमंडलीय संरचना को मापा है; शुक्र की तुलना में, पृथ्वी की कुल गैसों को 100 गुना कम किया गया है। यदि इन ग्रहों को उनके प्रारंभिक इतिहास में छोटे प्रभावकों के एक ही हमले के लिए उजागर किया गया था, तो शुक्र का आज कोई माहौल नहीं होगा।
वह और उसके सहयोगी ग्रह-वायुमंडल में इस अंतर के लिए प्रयास करने और हिसाब करने के लिए छोटे प्रभाव वाले परिदृश्य पर वापस गए। आगे की गणना के आधार पर, टीम ने एक दिलचस्प प्रभाव की पहचान की: एक बार जब आधे ग्रह का वायुमंडल खो गया है, तो छोटे प्रभावकारों के लिए बाकी गैस को बाहर निकालना बहुत आसान हो जाता है।
शोधकर्ताओं ने गणना की कि शुक्र के वायुमंडल को बनाए रखने के लिए शुक्र के वायुमंडल को पृथ्वी के वायुमंडल की तुलना में केवल बड़े पैमाने पर शुरू करना होगा, ताकि छोटे प्रभावकारक पृथ्वी के पहले हिस्से को नष्ट कर सकें। उस बिंदु से, श्लिचिंग घटना को "भगोड़ा प्रक्रिया" के रूप में वर्णित करता है - एक बार जब आप पहली छमाही से छुटकारा पाने का प्रबंधन करते हैं, तो दूसरी छमाही भी आसान होती है। "
इसने एक और महत्वपूर्ण प्रश्न को जन्म दिया: आखिरकार पृथ्वी के वायुमंडल को क्या बदला? आगे की गणनाओं पर, श्लिचिंग और उनकी टीम ने एक ही प्रभावकारी तत्व पाया कि गैस को बाहर निकालने से नई गैसों, या ज्वालामुखियों का भी परिचय हो सकता है।
"जब एक प्रभाव होता है, तो यह ग्रह को पिघला देता है, और इसके वाष्पशील वातावरण में जा सकते हैं," श्लिचिंग कहते हैं। "वे न केवल ख़राब हो सकते हैं, बल्कि वायुमंडल के हिस्से को फिर से भर सकते हैं।"
समूह ने वाष्पशील की मात्रा की गणना की जो किसी दिए गए संरचना और द्रव्यमान की एक चट्टान द्वारा जारी की जा सकती है, और पाया कि दसियों हजार अंतरिक्ष चट्टानों के प्रभाव से वातावरण का एक महत्वपूर्ण हिस्सा फिर से भर सकता है।
"हमारी संख्या यथार्थवादी है, यह देखते हुए कि हमारे पास मौजूद विभिन्न चट्टानों की अस्थिर सामग्री के बारे में क्या पता है," श्लिचिंग नोट।
पर्ड्यू विश्वविद्यालय में पृथ्वी, वायुमंडलीय और ग्रह विज्ञान के एक प्रोफेसर जे मेलोश कहते हैं, श्लिचिंग का निष्कर्ष एक आश्चर्यजनक है, क्योंकि अधिकांश वैज्ञानिकों ने माना है कि पृथ्वी का वातावरण एक एकल, विशाल प्रभाव से विहीन था। अन्य सिद्धांत, वे कहते हैं, सूरज से पराबैंगनी विकिरण का एक मजबूत प्रवाह, साथ ही साथ "असामान्य रूप से सक्रिय सौर हवा"।
रिसर्च के लिए योगदान नहीं करने वाले मेलोश कहते हैं, "पृथ्वी ने कैसे अपने मूल वातावरण को खो दिया है, यह एक लंबे समय से चली आ रही समस्या है और यह पेपर इस रहस्य को सुलझाने की दिशा में एक लंबा रास्ता तय करता है।" "इस समय के बारे में पृथ्वी पर जीवन शुरू हो गया, और इसलिए इस सवाल का जवाब देना कि वातावरण कैसे खो गया था, हमें इस बारे में बताता है कि जीवन की उत्पत्ति के बारे में क्या हो सकता है।"
आगे बढ़ते हुए, श्लिचिंग उम्मीद करता है कि पृथ्वी के प्रारंभिक गठन की अंतर्निहित परिस्थितियों की अधिक बारीकी से जांच करेगा, जिसमें छोटे प्रभावकों से और पृथ्वी के प्राचीन मैग्मा महासागर से वाष्पशील की रिहाई के बीच का अंतर भी शामिल है।
"हम इन भूभौतिकीय प्रक्रियाओं को यह निर्धारित करने के लिए कनेक्ट करना चाहते हैं कि शून्य के समय वायुमंडल की सबसे अधिक संभावित संरचना क्या थी, जब पृथ्वी बस बनी थी, और उम्मीद है कि जीवन के विकास के लिए परिस्थितियों की पहचान करेगा," श्लिचिंग कहते हैं।
श्लिचिंग और उनके सहयोगियों ने इकारस पत्रिका के फरवरी संस्करण में अपने परिणाम प्रकाशित किए हैं।
