पृथ्वी के इतिहास के बारे में अभी भी अनसुलझी रहस्यों में से एक यह है कि अरबों साल पहले यह ग्रह ऑक्सीजन युक्त और सांस लेने योग्य कैसे हो गया। अब, एक नए अध्ययन में कहा गया है कि अपराधी पृथ्वी के बाहरी आवरण को बनाने वाला विशालकाय चट्टान है।
जैसा कि इन तथाकथित प्लेटों को स्थानांतरित किया गया था, प्लेट टेक्टोनिक्स नामक एक प्रक्रिया में, वे अन्य प्लेटों के नीचे मृत प्राणियों के कार्बन-समृद्ध अवशेषों को दफन कर देते थे, क्योंकि वे नीचे झुक गए थे। वैज्ञानिकों ने कहा कि पृथ्वी की केंचुली में, पपड़ी के नीचे, कार्बन ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम नहीं होगा, इस महत्वपूर्ण घटक को वातावरण में छोड़ देता है।
ग्रेट ऑक्सीजनेशन इवेंट तक, ग्रह का वातावरण नाइट्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड, जल वाष्प और मीथेन का मिश्रण था। फिर, 2.5 अरब साल पहले, एकल-कोशिका वाले जीवों के एक वर्ग ने उस कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करना शुरू किया और अपशिष्ट उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन का उत्पादन किया। लेकिन ऑक्सीजन अत्यधिक प्रतिक्रियाशील है; सतह के चट्टानों और कार्बन के साथ मृत जीवों के अवशेषों से रिसने वाली प्रतिक्रियाएं जल्दी से तत्व को समाप्त कर देंगी।
दफनाने वाली कार्बन
टेक्सास में राइस विश्वविद्यालय में मेगन डंकन और राजदीप दासगुप्ता द्वारा किए गए नए अध्ययन में कहा गया है कि मृत प्राणियों से कार्बन को ग्रेफाइट और प्राचीन हीरे बनाने के लिए पृथ्वी की पपड़ी के नीचे धकेल दिया गया या नष्ट कर दिया गया। जैसे, युगल ने कहा, महान ऑक्सीजन घटना, "आधुनिक" प्लेट टेक्टोनिक्स की शुरुआत से प्रेरित था, जिसमें पृथ्वी की पपड़ी विशाल प्लेटों में विभाजित होती है जो टकराती हैं, जोस्टल करती हैं, और एक दूसरे के ऊपर और नीचे स्लाइड करती हैं।
यह प्रक्रिया पर्याप्त रूप से कुशल थी कि कार्बन के पास ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करने का समय नहीं था, इसलिए ऑक्सीजन - उन सभी शुरुआती जीवों का अपशिष्ट उत्पाद - वायुमंडल में रहने और आज देखे गए स्तरों के पास जमा हुआ। परिणाम: भविष्य के ऑक्सीजन-बोध के लिए एक माहौल।
डंकन ने लाइव साइंस को बताया, "यह कार्य आज सबडक्शन जोन में होने वाली प्रक्रियाओं पर विचार करके शुरू किया गया है।" "और फिर सोच रहा था कि प्राचीन सबडक्शन ज़ोन में क्या हुआ था।"
डंकन ने कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के बीच प्रतिक्रिया दिखाते हुए वातावरण के एक कंप्यूटर मॉडल का उपयोग किया। जब दो प्रतिक्रिया करते हैं, तो वे आणविक ऑक्सीजन (दो ऑक्सीजन परमाणुओं से बना) और फॉर्मेल्डहाइड (कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन से बना एक यौगिक) बनाते हैं। फॉर्मलाडेहाइड जरूरी नहीं है कि जीवित प्राणी वास्तव में क्या पैदा करेंगे; डंकन ने कहा कि यह अधिक जटिल कार्बनिक कार्बन यौगिकों के लिए एक स्टैंड-इन है।
आमतौर पर, यह प्रतिक्रिया संतुलित है; ऑक्सीजन अधिक कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) और पानी बनाने के लिए वापस आ जाती है, जिससे ऑक्सीजन का वातावरण ख़राब हो जाता है। यही वह जगह है जहां प्लेट टेक्टोनिक्स आते हैं, शोधकर्ताओं ने कहा। नए अध्ययन के अनुसार, जस्टिंग प्लेट्स ने सभी फॉर्मेल्डिहाइड भूमिगत धकेल दिया, जिससे अधिक ऑक्सीजन के साथ हवा निकल गई। इस बीच, "संतुलित" रासायनिक प्रतिक्रिया के बिना फॉर्मलाडेहाइड को चलाए बिना, अतिरिक्त CO2 वायुमंडल में बनी रहेगी, जिससे CO2-बटर को बर्बाद करने और कचरे के रूप में और भी अधिक ऑक्सीजन का उत्पादन करने में मदद मिलेगी, शोधकर्ताओं ने अपने कंप्यूटर मॉडल में पाया।
कार्बन को रोक कर रखना
अपनी परिकल्पना की जांच करने के लिए, शोधकर्ताओं ने प्राचीन क्रस्ट और लैब प्रयोगों में कार्बन के दोनों पुराने मापों का उपयोग किया। कुछ प्राचीन हीरों में, उदाहरण के लिए, कार्बन -13 की एक निश्चित मात्रा होती है, जो जीवित जीवों के ऊतकों में पाया जाता है। शोधकर्ताओं ने कहा कि डेटा से पता चला है कि कुछ मात्रा में कार्बनिक कार्बन ने इसे स्पष्ट रूप से मेंटल (पृथ्वी की पपड़ी के नीचे) बनाया है, शोधकर्ताओं ने कहा।
अगला सवाल यह था कि क्या कार्बन वहाँ रहेगा। डंकन ने सिलिकेट ग्लास का एक टुकड़ा पिघलाया और उसमें ग्रेफाइट मिलाया। डंकन ने कहा कि कांच ने प्राचीन पपड़ी की नकल की, और ग्रेफाइट ने जीवों से कार्बन का प्रतिनिधित्व किया। उसने तब दबाव और तापमान में वृद्धि की, जो दबाव के कुछ 14,800 वायुमंडलों पर शुरू हुआ और इसे बढ़ाकर 29,000 वायुमंडल कर दिया (जो कि लगभग 435,000 पाउंड प्रति वर्ग इंच है)। अध्ययनों में कहा गया है कि कार्बन पृथ्वी की प्रारंभिक स्थिति में मौजूद परिस्थितियों में चट्टान में घुल सकता है। अध्ययन में कहा गया है कि परिणाम से पता चलता है कि कार्बन लाखों वर्षों तक क्रस्ट के नीचे रहने की संभावना थी, ज्वालामुखी इसे फिर से बाहर निकाल देता है।
डंकन ने कहा, महान ऑक्सीकरण घटना के लिए सटीक तंत्र को कम करना आसान नहीं है, और संभवत: इसमें कई तंत्र शामिल हैं, न कि केवल एक। एक चुनौती यह है कि जब सबडक्शन शुरू हुआ तो टाइमलाइन है।
डंकन ने कहा, "अगर आधुनिक प्लेट टेक्टोनिक प्रक्रियाएं हमेशा कार्रवाई में रही हैं, तो यह काम नहीं करता है।" डंकन ने कहा कि साक्ष्य की अन्य पंक्तियों से पता चलता है कि प्रारंभिक पृथ्वी में शुरू में प्लेट विवर्तनिकी नहीं हो सकती थी और बाद में प्रक्रिया शुरू हुई।
डंकन ने एक ईमेल में लिखा है, "यह इस बात पर भी निर्भर करता है कि सतह से कितना कार्बनिक कार्बन निकाला गया था।" "कितना कार्बनिक कार्बन ने इसे समुद्र तल पर बनाया (जो कि प्राचीन महासागर रसायन विज्ञान पर निर्भर करता है)। हम जानते हैं कि यह आज भी होता है। हम बाहर जा सकते हैं और इसे माप सकते हैं। हम इसे प्राचीन चट्टानों में देखते हैं, और संभवतः हीरों में। मानते हैं कि ऑर्गेनिक कार्बन पृथ्वी के इतिहास में मौजूद था और उसका अपहरण कर लिया गया था। ”
उन्होंने कहा कि समस्या कितनी और कितनी तेज है, इसकी सटीक सीमा बताई जा रही है।
कैलिफोर्निया रिवरसाइड विश्वविद्यालय में बायोगैकेमिस्ट्री के प्रोफेसर टिम लियोन ने सहमति व्यक्त की कि इस मॉडल को चट्टानों में ज्ञात रिकॉर्ड से जोड़ना एक चुनौती है। "मेरा एक सवाल यह है कि क्या उन डेटा को अपहरण के इतिहास के लिए एक मजबूत रिकॉर्ड से जोड़ा जा सकता है," लियोन्स ने कहा।
डंकन ने कहा, "GOE के कारण कई तंत्र प्रस्तावित किए गए हैं; कोई भी, अपने दम पर, ओ 2 वृद्धि के परिमाण को फिर से नहीं बना सकता है," डंकन ने कहा। "यह इन तंत्रों में से कई का संयोजन था, जिसमें सबडक्शन भी शामिल था, जिसने ओ 2 के स्तर को बढ़ने दिया और पृथ्वी के शेष इतिहास के लिए बनाए रखा गया।"
यह अध्ययन नेचर जियोसाइंस जर्नल में प्रकाशित हुआ (25 अप्रैल)।
