अतिप्राचीन पाणी

जमिनीखाली खोलवर सापडलेल्या पाण्यात अनेकदा जीवाणू आढळतात. या जीवाणूंच्या वास्तव्याच्या जागा इतक्या खोलवर असतात की, त्या जागांचा जमिनीच्या पृष्ठभागाशी काहीच संपर्क नसतो. तरीही अशा ठिकाणी हे जीवाणू व्यवस्थितरीत्या जिवंत राहिलेले असतात. या जीवाणूंचं वास्तव्य असलेलं, जमिनीतलं खोलवरचं पाणी हे अत्यंत क्षारयुक्त असतं. अनेक ठिकाणचे जीवाणू या पाण्यात विरघळलेले सल्फेटयुक्त क्षार खाऊन जगत असल्याचं दिसून आलं आहे. हे जीवाणू क्षार खाऊन जगत असले तरी, त्यांच्या शरीरातील रासायनिक क्रिया घडून येण्यासाठी ऊर्जेची गरज असते. जमिनीखाली शेकडो मीटर खोलवर तर सूर्यप्रकाश पोचण्याचा प्रश्नच येत नाही. मग त्यांच्या शरीरातील, जगण्यासाठी आवश्यक असणाऱ्या रासायनिक क्रिया घडून येण्यास, ऊर्जा कुठून मिळते?

खोलवर सापडलेल्या पाण्यात अनेकवेळा मोठ्या प्रमाणात हायड्रोजन वायू विरघळलेला आढळतो. पाण्यात विरघळलेला हा हायड्रोजन वायू या जीवाणूंना ऊर्जा पुरवत असल्याची शक्यता संशोधकांना दिसून आली होती. असा हायड्रोजन वायू, खडकातल्या काही विशिष्ट खनिजांच्या पाण्याबरोबर होणाऱ्या रासायनिक क्रियांद्वारे निर्माण होऊ शकतो. तसंच ज्वालामुखीतील वायूंच्या एकमेकांतील रासायनिक क्रियांद्वारेही हा हायड्रोजन वायू ज्वालामुखीच्या पोटात निर्माण होऊ शकतो. परंतु हायड्रोजन निर्माण करू शकणारी विशिष्ट खनिजं अस्तित्वात नसताना किंवा त्या परिसरात कोणताही ज्वालामुखी नसतानासुद्धा, अनेक ठिकाणच्या खोलवरच्या पाण्यात मोठ्या प्रमाणात हायड्रोजन वायू आढळून आला आहे. त्यामुळे आता पुढचा प्रश्न होता तो – पाण्यात विरघळलेला हा हायड्रोजन वायू येतो कुठून? कॅनडातल्या टोरॅन्टो विद्यापीठातील बार्बरा शेरवूड लोलार आणि त्यांचे इतर सहकारी गेली अनेक वर्षं, या खोलवर दडलेल्या पाण्यावर संशोधन करीत आहेत. त्यांच्या संशोधनातून या प्रश्नांची उत्तरं आता मिळू लागली आहेत. या प्रश्नांची उत्तरं मिळण्याची शक्यता सुमारे तेरा वर्षांपूर्वी प्रथम दिसून आली.

अतिप्राचीन पाण्यावरील आपल्या संशोधनादरम्यान, २००९ साली बार्बरा शेरवूड लोलार आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांना, कॅनडातल्या किड क्रिक या जस्त आणि तांब्याच्या एका खाणीत २.४ किलोमीटर खोलीवर, ग्रॅनाइटच्या खडकातल्या फटींतून पाणी वाहत असलेलं आढळलं. मिनिटाला सुमारे दोन लीटर इतक्या मोठ्या प्रमाणात वाहत असलेलं हे पाणी, जमिनीच्या वरच्या थरांतून झिरपून खाली येत असण्याची शक्यता या संशोधकांना प्रथम वाटली. रासायनिक विश्लेषणानंतर, हे पाणी क्षारांनी जवळपास संपृक्त झालं असल्याचं दिसून आलं. या पाण्यातील क्षारांचं प्रमाण समुद्राच्या पाण्याच्या तुलनेत जवळपास दहापट इतकं मोठं होतं. या पाण्यात हायड्रोजन तसंच मिथेन, इथेनसारखे हायड्रोकार्बन वायू विरघळलेले होते; त्याचबरोबर या पाण्यात हेलिअम, निऑन, अर्‌गॉन, झेनॉन, हे निष्क्रिय वायूही विरघळलेल्या स्वरूपात अस्तित्वात होते.

बार्बरा शेरवूड लोलार आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी या पाण्याचं ‘वय’ जाणण्यासाठी, या पाण्याचे नमुने इंग्लंडमधील ऑक्सफर्ड विद्यापीठाकडे पाठवले. या पाण्यातील निष्क्रिय वायूंच्या विविध समस्थानिकांच्या एकमेकांसापेक्ष प्रमाणावरून, हे पाणी इथे तब्बल १.६ अब्ज वर्षांपूर्वी जमा झाल्याचं दिसून आलं. म्हणजे, हे पाणी जमिनीच्या वरच्या भागातून झिरपून येत असलेलं पाणी नव्हतं; तर हे पाणी प्रदीर्घ काळ तिथल्या खडकांत दडलेलं अतिप्राचीन पाणी होतं. इतकं प्राचीन पाणी प्रथमच शोधलं गेलं होतं. बार्बरा शेरवूड लोलार आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांना या हायड्रोजनयुक्त अतिप्राचीन पाण्यात सजीवांचं अस्तित्व असणं, आता अपेक्षित होतं. काही वर्षांच्या अखंड संशोधनानंतर या पाण्यातल्या सजीवांच्या खुणा शोधण्यात या संशोधकांना यश आलं. हे पाणी जीवाणूंच्या वाढीला पोषक असल्याचं तर दिसून आलंच, परंतु त्याशिवाय या पाण्यात जीवाणूंच्या पेशीही आढळल्या.

खडकांमध्ये अनेकवेळा कमी-अधिक प्रमाणात युरेनिअम, थोरिअम, यासारखी किरणोत्सर्गी मूलद्रव्यं आढळतात. स्वतःच्या किरणोत्सर्गामुळे या मूलद्रव्यांचा सतत ऱ्हास होत असतो. या ऱ्हासातून हेलिअम, निऑन, अर्‌गॉन, क्रिप्टॉन, झेनॉन, या निष्क्रिय वायूंची निर्मिती होत असते. त्याचबरोबर किरणोत्सर्गाद्वारे उत्सर्जित होणाऱ्या अल्फा, बीटा, गामा यासारख्या किरणांद्वारे पाण्याचे विघटन होऊन त्यातून हायड्रोजन वायूची निर्मिती होत असते. किड क्रीक खाणीतील अतिप्राचीन पाण्याच्या रासायनिक स्वरूपावरून बार्बरा शेरवूड लोलार आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांना, खोलवरील सजीवांना तारणाऱ्या हायड्रोजनचं उगमस्थान हा किरणोत्सर्गच असल्याचं लक्षात आलं. क्रिड क्रीक खाणीतल्या अडीच किलोमीटर खोलीवरच्या पाण्यातील सजीवांना, पाण्यात विरघळलेले क्षार खाद्य पुरवत होते आणि किरणोत्सर्गाद्वारे निर्माण झालेला हायड्रोजन ऊर्जा पुरवत होता.

किड क्रीक खाणीत सापडलेलं अतिप्राचीन पाणी हे अपवादामत्मक उदाहरण नसून, असे साठे पृथ्वीवर इतर ठिकाणीही अस्तित्वात असल्याची खात्री होणं आता जरूरीचं होतं. यासाठी बार्बरा शेरवूड लोलार आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी अशा साठ्यांचा आपला शोध पुढे चालू ठेवला. आणि तीन वर्षांपूर्वी या संशोधकांना दक्षिण आफ्रिकेतील एका सोन्याच्या आणि युरेनिअमच्या खाणीत असा मोठा, अतिप्राचीन पाण्याचा साठा सापडला! मोआब खोत्सॉन्ग या नावानं ओळखली जाणारी ही खाण जोहान्सबर्गपासून सुमारे १६० किलोमीटर अंतरावर वसली आहे. तीन किलोमीटर खोल असणारी ही खाण, जगातील अत्यंत खोल खाणींपैकी एक खाण आहे. याच खाणीत सुमारे तीन किलोमीटर खोलीवर या संशोधकांना खडकातून झिरपणारं अतिप्राचीन पाणी सापडलं.

मोआब खोत्सॉन्ग खाणीत सापडलेल्या या पाण्याची क्षारता समुद्राच्या पाण्याच्या तुलनेत आठपट होती. या पाण्यातही हायड्रोजन, मिथेन, इथेन, हेलिअम, निऑन, अर्‌गॉन, क्रिप्टॉन, झेनॉन यासारखे वायू आढळून आले. हे पाणी युरेनिअमच्या खाणीत सापडल्यानं इथल्या पाण्यात, युरेनिअमच्या ऱ्हासापासून निर्माण होणाऱ्या या निष्क्रिय वायूंचं प्रमाण अर्थातच मोठं होतं. या निष्क्रिय वायूंच्या समस्थानिकांच्या एकमेकांसापेक्ष प्रमाणावरून या पाण्याचं वय काढलं गेलं. हे पाणीही अतिप्राचीन असल्याचं स्पष्ट झालं. हे पाणी सुमारे १.२ अब्ज वर्षांपूर्वी या खडकांत जमा झालं होतं. बार्बरा शेरवूड लोलार आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांचा, मोआब खोत्सॉन्ग खाणीतल्या अतिप्राचीन पाण्याचा हा शोध ‘नेचर कम्युनिकेशन्स’ या शोधपत्रिकेत अलीकडेच प्रसिद्ध झाला आहे. इथल्या पाण्यातही या संशोधकांना सजीवांच्या अस्तित्वाच्या खुणा आढळल्या आहेत.

कॅनडातील क्रिड क्रीक खाणीत सापडलेल्या आणि दक्षिण आफ्रिकेतल्या मोआब खोत्सॉन्ग खाणीत सापडलेल्या पाण्यातील विविध मूलद्रव्यांचं प्रमाण वेगवेगळं असलं तरी, या दोन्ही ठिकाणच्या पाण्याचं सर्वसाधारण स्वरूप हे सारखंच आहे. मोआब खोत्सॉन्ग खाणीतलं पाणीसुद्धा सजीवांच्या वाढीला पोषक आहे. ज्या काळात पृथ्वीचा बहुतांश पृष्ठभाग हा समुद्राच्या पाण्यानं व्यापला होता, त्या काळात हे पाणी या खडकांत साठलं असावं. त्याकाळी हे खडक पाण्याखाली झाकले गेले होते. सजीवांना खाद्य आणि ऊर्जा पुरवणारं, अशा प्रकारचं अतिपुरातन पाणी इतर अनेक ठिकाणीसुद्धा सापडण्याची शक्यता संशोधकांना वाटते आहे. या इतर ठिकाणच्या पाण्यातही जीवाणू सापडू शकतील. जमिनीवरच्या सृष्टीशी कसलाही संबंध नसणारे हे असे अतिप्राचीन पाण्याचे साठे आणि त्यातले जीवाणू म्हणजे स्वतंत्र परिसंस्था आहेत. या परिसंस्था पाण्यांतील क्षारांवर आणि हायड्रोजननं पुरवलेल्या उर्जेवर अक्षरशः अब्जावधी वर्षं जगताहेत.

आपल्या या संशोधनावरून बार्बरा शेरवूड लोलार यांनी आणखी एका गोष्टीकडे लक्ष वेधलं आहे. मंगळावर आज जीवसृष्टी अस्तित्वात नाही. परंतु मंगळ काही अब्ज वर्षांपूर्वी वसतियोग्य ग्रह होता. मंगळावरची आजची परिस्थिती जरी जीवसृष्टीच्या वाढीसाठी फारशी पोषक नसली तरी, एके काळी तिथे प्राथमिक स्वरूपाची जीवसृष्टी कदाचित अस्तित्वात आलीही असेल. बार्बरा शेरवूड लोलार यांच्या म्हणण्याप्रमाणे, मंगळावर जर अशी जीवसृष्टी निर्माण झाली असली, तर ती तिथल्या जमिनीखालील खोलवरच्या पाण्यात तग धरून राहिलीही असेल. त्यामुळे भविष्यात जर मंगळावरच्या जमिनीत खोलवर अशी जीवसृष्टी सापडलीच, तर आश्चर्य वाटायला नको!

— डॉ. राजीव चिटणीस.

छायाचित्रं सौजन्य: J. Telling, University of Toronto, Tullis Onstott / Princeton University – IAC