भूपृष्ठाची निर्मिती

पृथ्वीचा जन्म धूळीच्या आणि वायूच्या एका मेघातून सुमारे साडेचार अब्ज वर्षांपूर्वी झाला. जन्मानंतर अतितप्त असणारा हा पृथ्वीचा गोळा वितळलेल्या स्वरूपातच होता. कालांतरानं पृथ्वीचा पृष्ठभाग थंड व्हायला लागून, त्याला घन स्वरूप प्राप्त होऊ लागलं. हळूहळू या घन पृष्ठभागाची जाडी वाढत गेली आणि पृथ्वीभोवती त्याचं घन स्वरूपातलं आवरण निर्माण झालं. हे आवरण ‘शिलावरण’ या नावे ओळखलं जातं. सुमारे शंभर-दीडशे किलोमीटर जाडीचं हे आवरण एकसंध मात्र नाही. ते सुमारे पंधरा लहान-मोठ्या तुकड्यांत विभागलं आहे. हे तुकडे स्थिर नाहीत, तर ते सतत सरकत असतात. या हालचालींचा पृथ्वीवरील वातावरणाच्या जडणघडणीशी आणि म्हणूनच, पृथ्वीवरील जीवनिर्मितीशीही संंबंध आहे. त्यामुळे पृथ्वीच्या भूशास्त्रीय उत्क्रांतीबद्दल संशोधकांना मोठं कुतूहल आहे. पृथ्वीवरचे, खनिजांचे सर्वांत जुने स्फटिक हे चार अब्ज वर्षांच्याही पूर्वी निर्माण झाले आहेत. मग आता एक प्रश्न उपस्थित होतो – पृथ्वीचा पृष्ठभाग जरी चार अब्ज वर्षांच्या अगोदर घट्ट होऊ लागला असला तरी, या पृष्ठभागाला आजचं स्वरूप नक्की केव्हा प्राप्त झालं असावं? ही खनिजं तयार होतानाच वा त्यानंतर? याअगोदरच्या संशोधनातून हा काळ तीन ते साडेतीन अब्ज वर्षांपूर्वीचा असल्याचं दिसून आलं होतं. परंतु त्यात अनिश्चितता होती. आता मात्र, अमेरिकेतील स्मिथ्सोनियन इन्स्टिट्यूशनच्या मायकल ॲकरसन आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी भूपृष्ठाच्या निर्मितीचा अधिक अचूक काळ शोधून काढला आहे. यासाठी, या संशोधकांनी मदत घेतली आहे ती जुन्या खनिजांचीच.

पृथ्वीचा पृष्ठभाग थंड होऊन घट्ट होऊ लागल्यांतर विविध खनिजांची आणि त्यांच्या स्फटिकांची निर्मिती सुरू झाली. यापैकी सर्वांत प्रथम निर्माण झालेल्या स्फटिकांपैकी, आपल्याला माहीत असलेले स्फटिक आहेत ते झिर्‌कॉन या खनिजाचे. झिर्‌कॉन हे खनिज म्हणजे झिरकोनियम या मूलद्रव्याच्या अणूंचं सिलिकॉन आणि ऑक्सिजनच्या अणूंबरोबर तयार झालेलं संयुग आहे. या झिर्‌कॉनच्या स्फटिकांत इतर अनेक मूलद्रव्यंही आढळतात. उदाहरणार्थ, थोरियम, युरेनियम, हाफनियम, इट्रियम, इत्यादी. यातील थोरियम, युरेनियम ही मूलद्रव्यं किरणोत्सारी असल्यामुळे त्यांचा सतत ऱ्हास होत असतो. या ऱ्हासातून इतर मूलद्रव्यं निर्माण होत असतात. ऱ्हासाद्वारे निर्माण होणाऱ्या या मूलद्रव्यांचं प्रमाण काळानुरूप बदलत असतं. त्यामुळे या मूलद्रव्यांच्या प्रमाणावरून त्या-त्या स्फटिकाचं वय काढता येतं. झिर्‌कॉनच्या स्फटिकांचं वय काढण्यासाठी युरेनियम व त्यापासून निर्माण झालेल्या मूलद्रव्यांचं प्रमाण उपयुक्त ठरतं. आतापर्यंत संशोधकांना झिर्‌कॉनचे, वेगवेगळ्या काळात निर्माण झालेले स्फटिक सापडले आहेत. यातील खोलवर निर्माण झालेले स्फटिक हे अर्थातच नंतरच्या काळात, भूगर्भीय उलथापालथीमुळे जमिनीखालून वर आले आहेत. या स्फटिकांपैकी, सर्वांत जुने स्फटिक हे ऑस्ट्रेलियातील जॅक हिल्स या परिसरात सापडले असून त्यांचं वय जवळजवळ ४.४ अब्ज वर्षं इतकं आहे. झिर्‌कॉनचे स्फटिक रासायनिकदृष्ट्या अतिशय स्थिर असल्यानं, अतिप्राचीन काळातले झिर्‌कॉनचे स्फटिकसुद्धा आज आपलं अस्तित्व टिकवून आहेत.

मायकल ॲकरसन व त्यांच्या सहकाऱ्यांनी जॅक हिल्स येथून झिर्‌कॉनयुक्त खडकांचे नमुने गोळा केले, त्यांचा दळून भुगा केला व त्या भुग्यातून झिर्‌कॉनचे स्फटिक वेगळे केले. झिर्‌कॉनचे स्फटिक हे आकारानं अतिशय छोटे असतात – जवळपास केसाच्या जाडीइतकेच. परंतु त्याचबरोबर अत्यंत कठीणही असल्यानं ते सहज दळले जात नाहीत. त्यामुळे या खडकांच्या भुग्यातून झिर्‌कॉनच्या स्फटिकांना वेगळं करणं, सहजशक्य असतं. ॲकरसन आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी झिर्‌कॉनचे असे शेकडो स्फटिक वेगळे करून त्यांची वयं काढली व त्याचबरोबर या स्फटिकांचं रासायनिक पृथक्करणही केलं. त्यानंतर त्यांनी या सर्व स्फटिकांच्या वयाची त्यांच्या रासायनिक स्वरूपाशी तुलना केली. या तुलनेत या संशोधकांना एक महत्त्वाची गोष्ट आढळली. अतिजुन्या झिर्‌कॉनच्या स्फटिकांत ॲल्युमिनियमचं प्रमाण नगण्य होतं. मात्र सुमारे ३.६ अब्ज वर्षांपासून त्यानंतरच्या काळातील स्फटिकांत हे प्रमाण अचानक लक्षात येण्याइतकं वाढलं होतं. झिर्‌कॉनचे ॲल्युमिनियमयुक्त स्फटिक निर्माण होण्यासाठी, तापमान व दाब यांच्या आत्यंतिक परिस्थितीची आवश्यकता असते. अशी परिस्थिती पृथ्वीच्या पृष्ठभागाखाली खोलवर, जिथे खडक वितळू शकतात अशा ठिकाणी आढळते. याचा अर्थ, हे ॲल्युमिनियमयुक्त स्फटिक जमिनीखाली खूप खोलवर निर्माण झाले होते. इतकंच नव्हे तर, हे स्फटिक निर्माण होण्याच्या काळात ॲल्युमिनियम इतक्या खोलवर अस्तित्वात होतं. ॲल्युमिनियम हे मुख्यतः खडकांत आढळणारं मूलद्रव्य आहे. ॲल्युमिनियमचा एवढ्या खोलीवरचा हा आढळ, ३.६ अब्ज वर्षांपूर्वी या खोलीवरही खडक असल्याचं दर्शवतो.

पृथ्वीचा असा खोलपर्यंत घट्ट झालेला हा जाड पृष्ठभाग म्हणजेच आजचं शंभर-दीडशे किलोमीटर जाडीचं पृथ्वीभोवतीचं घन स्वरूपातलं भूपृष्ठ! या भूपृष्ठाच्या निर्मितीच्या वेळी पृथ्वीचं वय होतं जवळजवळ एक अब्ज वर्षं. पृथ्वीवर खनिजांची निर्मिती होऊ लागली पृथ्वीच्या जन्मानंतर सुमारे दहा-पंधरा कोटी वर्षांनी; त्यानंतर आणखी सुमारे ऐंशी कोटी वर्षांनी पृष्ठभागाला आजचं स्वरूप प्राप्त झाल्याचं यावरून दिसून येतं. पृथ्वीच्या आयुष्यातील एक महत्त्वाचा टप्पा केव्हा गाठला गेला, हे मायकल ॲकरसन आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांच्या या संशोधनावरून स्पष्ट झालं आहे. यामुळे नंतरच्या काळात घडलेल्या, पृथ्वीच्या जीवसृष्टीशी संबंधित क्रियाही अधिक अचूकपणे जाणण्यास संशोधकांना मदत होणार आहे.

चित्रवाणीः https://www.youtube.com/embed/V21hFmZP5zM?rel=0

— डॉ. राजीव चिटणीस.

छायाचित्र सौजन्य: Ars Electronica – www.flickr.com