मंगल ग्रह का आरंभिक वायुमंडल कभी कार्बन डाइऑक्साइड से भरा हुआ था, लेकिन समय के साथ यह घना वायुमंडल नाटकीय रूप से पतला हो गया। वह सारा कार्बन कहां गया? इसका उत्तर संभवतः मंगल ग्रह की सतह पर मौजूद चट्टानों और खनिजों में छिपा है।

मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के भूविज्ञानी जोशुआ मरे और ओलिवर जगौट्ज़ ने इस लंबे समय से चले आ रहे रहस्य का संभावित समाधान खोज निकाला है। साइंस एडवांसेज जर्नल में प्रकाशित उनके नए शोध से पता चलता है कि मंगल ग्रह पर लोहे और मैग्नीशियम से भरपूर चट्टानों के परिवर्तन से काफी मात्रा में अजैविक (गैर-जैविक) मीथेन उत्पन्न हो सकता है। यह मीथेन संभवतः मंगल ग्रह की पपड़ी में मिट्टी के खनिजों के भीतर फंस गई और संरक्षित हो गई, जो पहले से अज्ञात कार्बन भंडार का प्रतिनिधित्व करती है।

मरे बताते हैं, "पृथ्वी पर, हम जानते हैं कि अल्ट्रामैफ़िक चट्टानों के हाइड्रोथर्मल परिवर्तन से अजैविक मीथेन उत्पन्न हो सकता है।" "और हम यह भी जानते हैं कि मंगल ग्रह पर मिट्टी के खनिजों, जैसे कि स्मेक्टाइट, में कार्बनिक कार्बन यौगिकों को सोखने और उनकी रक्षा करने की उच्च क्षमता है। इसलिए हम यह पता लगाना चाहते थे कि क्या इस प्रक्रिया ने मंगल ग्रह के शुरुआती वायुमंडल के नुकसान में एक प्रमुख भूमिका निभाई हो सकती है।"

अनुमान है कि मंगल ग्रह के आरंभिक वायुमंडल में 0.25 से 4 बार कार्बन डाइऑक्साइड था - जो आज मौजूद 0.054 बार से कहीं ज़्यादा मोटा है। इस नाटकीय पतलेपन ने दशकों से ग्रह वैज्ञानिकों को हैरान कर रखा है, क्योंकि अंतरिक्ष में वायुमंडल के पलायन के मॉडल गायब कार्बन का पूरी तरह से हिसाब नहीं लगा सकते।

जगौट्ज़ कहते हैं, "चुनौती यह है कि अंतरिक्ष में कार्बन के नुकसान की ज्ञात दरें इतनी कम हैं कि इतनी अधिक मात्रा में CO2 के गायब होने की व्याख्या करना मुश्किल है।" "कुछ अन्य प्रमुख कार्बन सिंक होने चाहिए जिन्हें हम अनदेखा कर रहे हैं।"

मिट्टी के खनिजों में प्रवेश करें। जैसे-जैसे जल-चट्टान अभिक्रियाएँ मंगल ग्रह पर लौह और मैग्नीशियम से भरपूर अल्ट्रामैफ़िक चट्टानों को बदलती हैं, वे सर्पेन्टाइन (एक हरे रंग का हाइड्रस सिलिकेट खनिज) और स्मेक्टाइट मिट्टी दोनों का उत्पादन कर सकती हैं। इन मिट्टी में अविश्वसनीय रूप से उच्च सतह क्षेत्र होता है, जो कार्बनिक अणुओं को अवशोषित करने और उनकी रक्षा करने के लिए पर्याप्त अवसर प्रदान करता है।

मरे बताते हैं, "असल में, सर्पेंटिनाइजेशन के दौरान ओलिवाइन में लोहे के ऑक्सीकरण से हाइड्रोजन निकलता है, जो फिर CO2 के साथ प्रतिक्रिया करके मीथेन बना सकता है।" "और वह मीथेन मिट्टी के खनिजों के इंटरलेयर स्पेस में फंस सकता है और संरक्षित हो सकता है।"

द्रव्यमान संतुलन मॉडल का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने गणना की कि मात्र 2 किलोमीटर मोटी सर्पीन की एक वैश्विक परत वायुमंडलीय CO2 के लगभग 5 बार को मीथेन में कम कर सकती है। और इन अल्ट्रामैफ़िक चट्टानों, विशेष रूप से स्मेक्टाइट के परिवर्तन से बनने वाले मिट्टी के खनिजों में इस कार्बनिक कार्बन की एक चौंका देने वाली मात्रा को संग्रहीत करने की क्षमता है।

जगौट्ज़ कहते हैं, "हमारा अनुमान है कि 0.07 से 1.7 बार के बीच CO2 को मंगल ग्रह की पपड़ी में अवशोषित मीथेन के रूप में संग्रहित किया जा सकता है।" "यह एक बहुत बड़ा संभावित भंडार है, जो गायब कार्बन को समझाने में बहुत मददगार हो सकता है।"

लेकिन इस काम के निहितार्थ सिर्फ़ कार्बन चक्र से कहीं आगे तक फैले हुए हैं। शोधकर्ताओं ने यह भी दिखाया है कि इस अजैविक मीथेन के निर्माण और संरक्षण ने समय के साथ मंगल के वायुमंडल की समस्थानिक संरचना को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित किया होगा।

मरे बताते हैं, "मीथेन निर्माण में हल्के कार्बन-12 आइसोटोप को प्राथमिकता दी जाती है।" "इसलिए जैसे-जैसे वायुमंडलीय CO2 मीथेन में परिवर्तित होती है और भूपर्पटी में दबती जाती है, आप उम्मीद करेंगे कि शेष CO2 धीरे-धीरे भारी कार्बन-13 आइसोटोप में समृद्ध होती जाएगी।"

दरअसल, टीम के मॉडल संकेत देते हैं कि मिट्टी की मात्रा के उनके "सर्वोत्तम अनुमान" के लिए, वायुमंडलीय δ13C (कार्बन-13 से कार्बन-12 का अनुपात) 1.9 से 14 प्रति मिल तक समृद्ध हो सकता है। यह आधुनिक मंगल ग्रह के वायुमंडल के माप के साथ उल्लेखनीय रूप से मेल खाता है, जो δ13C का मान 48 प्रति मिल दिखाता है - जो ग्रह की आदिम मेंटल संरचना के लिए अपेक्षित -30 से -20 प्रति मिल सीमा से बहुत दूर है।

जगौट्ज़ कहते हैं, "यह तथ्य कि हमारा अजैविक मीथेन मॉडल इस आइसोटोपिक संवर्धन के एक बड़े हिस्से के लिए ज़िम्मेदार हो सकता है, वास्तव में रोमांचक है।" "यह मंगल ग्रह के भू-रसायन विज्ञान में लंबे समय से चले आ रहे इस रहस्य के लिए एक संभावित स्पष्टीकरण प्रदान करता है।"

महत्वपूर्ण बात यह है कि शोधकर्ताओं ने पाया कि कार्बनिक कार्बन भंडार के आकार के बारे में उनके अनुमान रूढ़िवादी हैं। मिट्टी के खनिजों, विशेष रूप से स्मेक्टाइट में मीथेन के अलावा ध्रुवीय कार्बनिक अणुओं को सोखने और उनकी रक्षा करने की और भी अधिक क्षमता होती है।

मरे बताते हैं, "मीथेन एक अपेक्षाकृत सरल, गैर-ध्रुवीय यौगिक है।" "लेकिन हम जानते हैं कि मंगल के मडस्टोन में कहीं ज़्यादा जटिल कार्बनिक तत्व हैं। अगर उन तरह के यौगिकों को मिट्टी की सतह पर भी स्थिर किया जा रहा होता, तो कुल कार्बनिक कार्बन भंडार और भी बड़ा हो सकता था।"

इसका न केवल मंगल के अतीत के बारे में हमारी समझ के लिए, बल्कि भविष्य के अन्वेषण और संभावित संसाधन उपयोग के लिए भी दिलचस्प प्रभाव है। यदि मंगल ग्रह की सतह में कार्बनिक कार्बन की पर्याप्त मात्रा वास्तव में संग्रहित है, तो यह भविष्य के रोबोट और मानव मिशनों के लिए एक मूल्यवान ईंधन स्रोत प्रदान कर सकता है।

जगौट्ज़ कहते हैं, "मीथेन अंतरिक्ष यान के लिए एक अविश्वसनीय रूप से उपयोगी प्रणोदक है।" "और अगर हम इन दबे हुए कार्बनिक कार्बन भंडारों का उपयोग कर सकें, तो यह मंगल ग्रह के दीर्घकालिक अन्वेषण का समर्थन करने के लिए पृथ्वी से लॉन्च करने के लिए आवश्यक सामग्री की मात्रा को नाटकीय रूप से कम कर सकता है।"

इसके अलावा, टीम के निष्कर्षों ने उन मूलभूत प्रक्रियाओं पर भी नई रोशनी डाली है जो चट्टानी ग्रहों की रहने की क्षमता को व्यापक रूप से आकार देती हैं। पृथ्वी पर, वायुमंडल, महासागरों और क्रस्ट के बीच कार्बन का चक्रण प्लेट टेक्टोनिक्स के संचालन से घनिष्ठ रूप से जुड़ा हुआ है - एक ऐसी प्रक्रिया जो सतह को लगातार नवीनीकृत करती है और कार्बन को पुनर्चक्रित करती है।

लेकिन मंगल ग्रह पर सक्रिय प्लेट टेक्टोनिक्स की कमी के कारण ऐसा प्रतीत होता है कि इसने एक बहुत ही अलग कार्बन चक्र विकसित किया है। यहाँ, अल्ट्रामैफ़िक चट्टानों में परिवर्तन और उसके बाद मिट्टी के खनिजों में कार्बनिक कार्बन का फंसना एक अर्ध-स्थायी सिंक का प्रतिनिधित्व कर सकता है, जिसका ग्रह के जलवायु विकास पर प्रभाव पड़ सकता है।

मरे कहते हैं, "हम मंगल ग्रह पर जो देख रहे हैं, वह प्लेट टेक्टोनिक्स के बिना चट्टानी ग्रह पर क्या हो सकता है, इसका एक स्नैपशॉट है।" "मिट्टी की सतहों पर कार्बनिक कार्बन का अवशोषण ग्रहों के वायुमंडलीय विकास में एक मौलिक प्रक्रिया हो सकती है, जो ग्रह के भूविज्ञान की प्रकृति से घनिष्ठ रूप से जुड़ी हुई है।"

बदले में, ब्रह्मांड में कहीं और जीवन की खोज के लिए इसके गहरे निहितार्थ हैं। आखिरकार, जैविक यौगिकों का संरक्षण जीव विज्ञान के उद्भव और स्थायित्व के लिए एक महत्वपूर्ण शर्त है। और मंगल जैसे टेक्टोनिक रूप से निष्क्रिय दुनिया में, खनिज-संरक्षित कार्बनिक कार्बन ऐसे संरक्षण के लिए कुछ रास्तों में से एक का प्रतिनिधित्व कर सकता है।

जगौट्ज़ कहते हैं, "अगर हमें मंगल ग्रह के मिट्टी के पत्थरों में जटिल कार्बनिक अणुओं के सबूत मिलते हैं, तो यह इस बात का एक आकर्षक संकेत हो सकता है कि शायद कभी वहाँ जीवन पनपा हो।" "लेकिन जीवविज्ञान की अनुपस्थिति में भी, ये अजैविक कार्बनिक भंडार अपने आप में आकर्षक हैं, जो स्थलीय ग्रहों के प्रारंभिक विकास की एक झलक प्रदान करते हैं।"

जैसे-जैसे पर्सिवियरेंस रोवर जेज़ेरो क्रेटर का अन्वेषण करना जारी रखता है और क्यूरियोसिटी रोवर नए कार्बनिक संकेतों को उजागर करता रहता है, मंगल ग्रह के कार्बन की खोज अभी शुरू ही हुई है। लेकिन अजैविक मीथेन उत्पादन और मिट्टी के खनिज अवशोषण के इस नए मॉडल के साथ, ग्रह वैज्ञानिकों के पास अब यह समझने के लिए एक शक्तिशाली ढांचा है कि अरबों वर्षों में उस कार्बन का भाग्य कैसा रहा होगा।

मरे ने निष्कर्ष निकाला कि "मंगल ग्रह किसी ग्रह के भूविज्ञान, जलवायु और जीवन की संभावना के सह-विकास का अध्ययन करने के लिए एक अविश्वसनीय प्राकृतिक प्रयोगशाला है।" "और पानी, चट्टानों और कार्बन के बीच जटिल नृत्य को सुलझाकर, हम मंगल की उल्लेखनीय कहानी को एक साथ जोड़ने के करीब पहुंच रहे हैं।"

संदर्भ

1. मरे और जगौट्ज़, विज्ञान एडव. 10, eadm8443 (2024) 25 सितंबर 2024

संबंधित लेख देखने के लिए टैग पर क्लिक करें:

मार्स