ब्रह्माण्डमा पृथ्वी र पानीको रहस्य

उल्का पिण्ड, जसलाई सौर्यमण्डल निर्माण गर्ने सामग्रीको अवशेष मानिन्छ, यसले पृथ्वी ४.५ अर्ब वर्ष पहिले निर्माण भएको देखाउँछ 

सुन्दर जीवनको अस्तित्व कायम भएको ब्रह्माण्डमा ज्ञात एक मात्र ग्रह पृथ्वी हो । मानवलगायत, जीवजन्तु, वनस्पति प्रकृतिका सुन्दर सिर्जना हुन् । यो धरतीमा यिनको अस्तित्व कायम हुन, लाख या करोड होइन अर्बौँ वर्ष लागेको छ । हामीले यो पनि बुझेका छौँ कि पृथ्वीमा जब जीवनको सुरुवात भयो अक्सिजन अस्तित्वमा थिएन, तर जीवोत्पत्तिका लागि पानी महत्वपूर्ण तत्व थियो । जैविक विकास बाध्यकारी ऐतिहासिक कथाको एउटा हिस्सा हो, जसलाई वैज्ञानिकले विगत केही शताब्दीको अवधिमा लेखेका हुन् । वास्तवमा जीव विकासको कथा ब्रह्माण्ड, सौर्यमण्डल र पृथ्वीको गठनबाट सुरु हुन्छ, जसले आफ्नो निर्माणसँगै जीवन विकासका लागि आवश्यक सर्तसमेत निर्माण गर्न पुग्यो । यद्यपि, पृथ्वीमा जीव उत्पत्तिका बारेमा धेरै प्रश्नहरू अझै अनुत्तरित छन् । जीवनको उपस्थिति जैविक विकासको प्रक्रियामा समाहित हुनु र यो क्रम आजसम्म पनि जारी रहनु नै यसको कारण हो ।

पृथ्वीमा जीवनको कथा अत्यन्तै रोचक छ, यसबारे पछि कुनै वेला चर्चा गरौँला । तर, यो लेखको सन्दर्भ ब्रह्माण्ड, पृथ्वी र पानी भएकाले प्रसंग यसैतर्फ मोडौँ । जेफ्री एल बडा र एन्टोनियो लाजकानोले आफ्नो पुस्तकमा भनेका छन्– पृथ्वीमा जीवन कसरी सुरु भएको हुन सक्छ भनेर मूल्यांकन गर्न हामीले प्रारम्भिक इतिहासमा पृथ्वीको अवस्था कस्तो थियो र कुन अवस्थामा यो धरती जीवनको उत्पत्तिमा संलग्न भएको हो भन्ने विचार गर्नैपर्छ । धेरै वैज्ञानिकहरू भन्छन्– वास्तवमै ब्रह्माण्डको उत्पत्ति र निर्माणका क्रममै हाम्रो आकाशगंगा र सौर्यमण्डलले पृथ्वीमा जीवनको विकासका लागि आवश्यक सर्तहरू निर्धारण गरेको थियो । वैज्ञानिक त्रय सिगेनोरी मारुयामा, केन्कुरोकावा एन डी र सिकाजु एबिसुसाकीले आफ्नो वैज्ञानिक लेखमा भनेका छन्– पृथ्वीको उत्पत्ति एउटा जटिल कथा हो र यसको सतहले जीवनको लामो उद्विकास सँगसँगै लाखौँ वर्षदेखि अत्यन्तै परिवर्तन अनुभव गर्दै आएको छ ।

जीवन आदिम पृथ्वीमा तरल पानी र जैविक पोलिमरजस्तै न्युक्लिक एसिड र प्रोटिनको उपस्थितिमा निर्भर थियो भनेर पनि धेरै वैज्ञानिकहरू भन्छन् । वैज्ञानिकसँग अहिले उपलब्ध प्रमाणहरूले के सुझाब दिन्छ भने प्रारम्भिक चरणको अवधिमा स्थापित जैविक प्रणालीमा प्रोटिनको अभाव थियो र धेरै हदसम्म उत्प्रेरक र प्रतिकृतियुक्त पोलिराइबोन्युक्लियोटाइड्समा निर्भर थियो । तर, पानी त्यस्तो तत्व हो, जुन सुरुदेखि नै आवश्यक थियो । किनभने यसले जीवोत्पत्तिलगायत रासायनिक प्रतिक्रियाका लागि माध्यम प्रदान गर्छ । जहाँसम्म हामीलाई थाहा छ, यी आधारभूत अवयवहरूविना यो धरतीमा जीवन असम्भव छ र आहिलेसम्म भएका आमवैज्ञानिक अध्ययनबाट यो पनि पुष्टि भइसकेको छ कि पृथ्वीमा जीवनको सुरुवात पानीबाटै भएको हो ।

धूमकेतु सौर्यमण्डलको गठनको समयबाटै अस्तित्वमा आएका अस्थिर यौगिकको पुरानो सामग्री हो, जसले स्थलीय ग्रहमा वाष्पशीलताको पर्याप्त अंश आपूर्ति गरेको हुन सक्छ । पृथ्वीमा पानी यस स्रोतबाट पूर्ण रूपमा प्रदान भएको हुन सक्ने अनुमान छ ।

वैज्ञानिक निक लेनको न्यु साइन्टिस्ट पत्रिकामा प्रकाशित ‘पृथ्वीको शास्त्रीय कथा, उत्पत्ति, उद्विकास र विलुप्तता’ लेखमा भनिएको छ– ब्रह्माण्डमा सबैभन्दा धेरै पाइने पदार्थहरूमध्ये पानी र ओलिभिन पनि एक हो । जीवन उत्पत्तिको सन्दर्भमा सन् २०१५ मा सिड्नी लिचले आफ्नो पुस्तकमा लेखेका छन्– ठोस वा तरल पदार्थका रूपमा पानी, इन्टर स्टेलर मेडियमबाहेक विभिन्न खगोलीय स्थलहरू जस्तै ग्रह, उपग्रह, चन्द्रमा, पुच्छ्रेतारालगायत अन्य आकाशगंगाहरू समेतमा रहेको अनुमान छ । अब ब्रह्माण्डको विकास, पृथ्वीको उत्पत्ति, र उत्पत्तिपछिका परिवर्तनबारे छोटो चर्चा गरौँ । २०औँ शताब्दीमा ब्रह्माण्डमा पृथ्वीको स्थानको चित्रमा त्यति नै परिवर्तन भयो, जति १६औँ र १७औँ शताब्दीमा कोपर्निकसको तत्कालीन ब्रह्माण्डमा पृथ्वीकेन्द्रित सिद्धान्तलाई हटाउँदै सूर्यकेन्द्रित विवादास्पद मान्यतालाई अगाडि सारेका थिए । यसले विश्वमा ठूलो वैज्ञानिक हलचल ल्याएको थियो ।

वैज्ञानिकले सन् १९२० को दशकमा लस एन्जलसभन्दा बाहिर माउन्ट विल्सनमा स्थापित एउटा नयाँ टेलिस्कोपले आकाशमा छरिएका धेरै उज्यालो धुवाँलाई निक्र्योल गर्दै हाम्रो आफ्नै मिल्की वे ग्यालक्सीमा यिनीहरू नेबुला होइनन् भनेर पत्ता लगाए । बरु, यो अवलोकनले तिनीहरू छुट्टै आकाशगंगाहरू हुन् र यी प्रत्येक आकाशगंगामा अर्बौँ तारा छन् भनेर स्पष्ट पार्यो । यिनै ताराहरूद्वारा उत्सृजित प्रकाशको अध्ययन गरेर खगोल वैज्ञानिकले आकाशगंगाहरू एकअर्काबाट विभिन्न दिशामा टाढा जाँदै छन्, जसले ब्रह्माण्डको विस्तार हुँदै छ भन्ने अर्को उल्लेखनीय निष्कर्ष निकाल्न सहयोग पुर्यायो । यो अवलोकनले वैज्ञानिकलाई पहिलोपटक रोमन क्याथोलिक पादरी जर्ज लेमाएत्रेले प्रस्ताव गरेको परिकल्पनाको नजिकमा पुर्यायो । लेमाएत्रेले भनेका थिए ब्रह्माण्डको उत्पत्ति अहिले ‘बिग ब्यांङ अर्थात् महा–विस्फोटन’ भनेर चिनिने घटनाबाट भएको हो । ‘बिग ब्यांङ’ धारणाले ब्रह्माण्डमा सुरुमा सबै ऊर्जा र पदार्थ एकल रूपमा चिनिने असीम सानो, असीमित घन र तातो वस्तुमा संकुचित भएको अवस्थामा थियो भनेर व्याख्या गर्छ ।

सूर्य र यससँगै अन्य ग्रहहरू ब्रह्माण्डीय पदार्थ र ग्यासबाट करिब ४.५ अर्ब वर्षअघि निर्माण भएका थिए । ताराहरूको अघिल्लो पुस्ता केवल हाइड्रोजन र हिलियम मात्र नभई थोरै मात्रामा कार्बन र अन्य तत्वले बनेका थिए भनेर वैज्ञानिकहरू भन्छन् । सन् २०१७ मा जियोसाइन्स फ्रन्टियरमा प्रकाशित एक अनुसन्धान पत्रमा वैज्ञानिक नोरियो कितादै र सिगेनोरी मारुयामाले पृथ्वी लगभग ४.५३ अर्ब वर्ष पहिले ठूलो संख्याका १० किलोमिटर आकारका वस्तुहरूको गुरुत्वाकर्षण वृद्धिद्वारा बनेको थियो भनेर बताएका छन् । तर, चन्द्रमा बन्ने प्रक्रिया भने अत्यन्त ढिलो मात्र होइन, सबैभन्दा विनाशकारी घटनाका रूपमा थियो । ‘महाविस्फोटन’पछि ब्रह्माण्डको विस्तारसँगै क्रमशः चिसिने क्रम पनि बढ्दै गयो । फलतः पदार्थ बनाउने प्राथमिक कणहरू स्थिर भए । पछिका उपग्रहको विभिन्न अवलोकनले पनि ब्रह्माण्डको पृष्ठभूमिका विकिरणमा पनि ठिक त्यस्तै गुण छन्, जुन ‘बिग ब्यांङ’ का लागि गरिएका पूर्वानुमानमा थियो भनेर थप स्पष्ट गरेको छ ।

वास्तवमा खगोलीय पिण्डहरू ब्रह्माण्डको विस्तारका क्रममा पदार्थबीचमा भएको गुरुत्वाकर्षण र अन्य प्रक्रियाद्वारा एकीकृत हुन थाल्यो र विशाल संरचनामा आकाशगंगा बन्न पुग्यो । यी संरचनाहरूमा पदार्थका धेरै साना झुण्डहरू ग्यास र धुलोको घुमाउरो बादलमा खस्न पुगे । जब बादलको बीचमा रहेका पदार्थहरू गुरुत्वाकर्षणले पर्याप्त संकुचित भए र ती बादलमा हाइड्रोजनका परमाणुहरू हिलियमका परमाणुमा ‘फ्युजन’ हुन थाले, जसका कारण प्रकाश र अन्य विकिरण उत्पादन भए र अन्ततः सूर्यजस्तो ताराको उत्पत्ति हुन पुग्यो । गुरुत्वाकर्षणको प्रभावमा ग्यास र धुलोबाट कोरिएको प्रारम्भिक चरणदेखि नै पृथ्वी गतिशील ग्रह भएको छ । क्षुद्रग्रह र तातो भित्री केन्द्रबाट बमतुल्य विस्फोट हुनुको अर्थ पृथ्वीको सबैभन्दा पुरानो वातावरण अत्यन्तै अराजक थियो भन्ने नै हो । भूगर्भविद्हरू ४.५ अर्ब वर्षअघिको पृथ्वीको प्रारम्भिक गठनदेखिको अवस्थालाई हाडेयन युगको रूपमा सुरु भएको समयलाई संकेत गर्छन् । हाडेयन शब्द युनानी (ग्रिक) देव हाडेसबाट लिइएको हो, जसले अधबैँसे संसारमा शासन गर्थे भन्ने प्रचलन छ । उमेरका हिसाबले पृथ्वी साढे चार अर्ब वर्षभन्दा पुरानो मानिन्छ । खगोल भौतिकविज्ञ र भूवैज्ञानिकले ब्रह्माण्ड, हाम्रो आकाशगंगा, सौर्यमण्डल र पृथ्वीको युग मापन गर्न विभिन्न विधि अपनाएका छन् । आकाशगंगा र तिनीहरू अलग भइरहेको गति बीचको दूरी मापन गरेर खगोलविद्ले बिग ब्यांङपछि कति समय बित्यो भनेर गणना गर्न सक्छन् । वैज्ञानिक मापनबाट निस्किएको परिमाणले ब्रह्माण्ड लगभग १४ अर्ब वर्ष पुरानो हो भन्ने संकेत गर्छ ।

बिग ब्यांगले ब्रह्माण्डको पृष्ठभूमिमा छोडेको विकिरणको नापको प्रयोग गरेर ब्रह्माण्डको उमेर अनुमान गर्ने एक अर्को पद्धति छ । यसले पनि उही तथ्य देखाएको छ । अन्य अवलोकन र गणनाले के सुझाब दिन्छ भने हाम्रो आकाशगंगा बिग ब्यांङको केही करोड वर्षपछि निर्माण भएको हो । त्यसैले मिल्की वे पनि ब्रह्माण्डजत्तिकै पुरानो हो भनेर वैज्ञानिक भन्छन् । हाम्रो सौर्यमण्डल मिल्की वेभित्र हालसालै गठन भएको मान्यता वैज्ञानिकको छ । उल्का पिण्ड, जसलाई सौर्यमण्डल निर्माण गर्ने सामग्रीको अवशेष मानिन्छ, यिनै पिण्डमा विद्यमान रेडियोधर्मी तत्वको मापनले पनि पृथ्वी ४.५ देखि ४.६ अर्ब वर्ष पहिले निर्माण भएको देखाउँछ । क्षुद्र ग्रह र धूमकेतुले पृथ्वीमा बमजसरी नै लगातार विस्फोट गरेपछि पृथ्वीको सतह बारम्बार पग्लँदै गएको वैज्ञानिक मान्यता छ । विभिन्न वैज्ञानिक अध्ययनले भन्छन्, पृथ्वीमा ठोकिएका कतिपय पिण्ड अत्यन्तै ठूला थिए जसले पृथ्वीको कक्षमा यति धेरै पदार्थ छरपस्ट पार्यो कि त्यसबाट चन्द्रमा नै निर्माण हुन पुग्यो । चन्द्रमाबाट संकलन गरी ल्याइएको सबैभन्दा पुरानो चट्टानको वैज्ञानिक अध्यनले चन्द्रमाको उमेर पनि ४.४ देखि ४.५ अर्ब वर्ष नै भएको देखाउँछ । 

सन् २०१७ मा जियोसाइन्स फ्रन्टियरमा प्रकाशित एक अनुसन्धानपत्रमा कितादै र मारुयामाले लेखेका छन्– विशाल ब्रह्माण्डीय प्रभावबाट चन्द्रमाको निर्माणपछि नै आदिम पृथ्वीको सतहको चट्टान पग्लने र तापमान द्रुत गतिमा घट्न थालेको हो । फलस्वरूप आजभन्दा ४.३ अर्ब वर्ष पहिले धरतीमा जलमण्डल र महादेशीय पाप्रो बन्यो । अब पृथ्वीमा विद्यमान पानीको प्रसंगतर्फ लागौँ । वैज्ञानिकहरूले पृथ्वीमा पानी पहिलोपटक तरलका रूपमा देखा नपरेको अनुमान गरेका छन् । न्यु साइन्टिस्ट पत्रिकामा प्रकाशित लेखमा निक लेनले भनेका छन्– पृथ्वीमा जीवनको अस्तित्व थुप्रै भाग्यशाली घटनाको उपजजस्तो देखिन्छ । ४.५ अर्ब वर्षअघि सूर्यबाट जन्मेको पृथ्वीले आफ्नो पहिलो दुई अर्ब वर्ष वा त्योभन्दा बढी वर्ष जमेको बरफको भकुण्डोको रूपमा बिताएको हुनुपर्छ । सन् १९६१मा स्पेनिस रसायनविद् जोन ओरोले एउटा विचार अघि सारे– धूमकेतु सौर्यमण्डलको गठनको समयबाटै अस्तित्वमा आएका अस्थिर यौगिकको पुरानो सामग्री हो, जसले स्थलीय ग्रहमा वाष्पशीलताको पर्याप्त अंश आपूर्ति गरेको हुन सक्छ । पृथ्वीमा पानी यस स्रोतबाट पूर्ण रूपमा प्रदान भएको हुन सक्ने उनको भनाइ थियो । र यसैमा विद्यमान जैविक यौगिकले नै पृथ्वीमा जीवन उत्पत्तिका लागि पनि भूमिका खेलेको हुन सक्छ भन्ने विचार उनले राखेका थिए । 

तर, धूमकेतु ह्याली, ह्याकु–ताके र हेल–बपमा पानीको ड्युटेरियम सामग्रीको भर्खर गरिएको मापनले के संकेत गर्छ भने धूमकेतुले यसको केही अंश मात्र वितरण गर्यो, जबकि सबैभन्दा ठूलो अंश त अघिल्लो महाविस्फोटनपछि सहवृद्धि वा अभिवृद्धि चरणमा फसेको अवस्थामा वा विशाल ग्यास निष्कासनमार्फत वितरित भएको थियो । सिड्नी लिचले एक पुस्तकमा चर्चा गरेका छन्– जीवन विकासका लागि अनुकूल तरल पानी तापमान उपयुक्त हुँदा चट्टानी ग्रहको सतहमा पाइने अपेक्षा गरिएको हुन्छ । यसका लागि गतिलो उदाहरण त हाम्रो पृथ्वी नै हो । सँगसँंगै उच्च तापक्रम र दबाबमा ग्रहीय पिण्डको भित्री भागमा समेत पानी उपलब्ध हुन्छ भन्ने उदाहरण पनि हाम्रो पृथ्वीले नै दिएको छ । पृथ्वीमा फेला परेका सबैभन्दा पुरानो ठोस सामग्री जिर्कोनमा अक्सिजन आइसोटपहरू छन्, जसले यो पानीको वातावरणमा बनेको हो भनेर देखाउँछ । सोही क्षेत्रमा ३.५ अर्ब वर्षअघिको अनुमान गरिएको सूक्ष्म जीव समुदायबाट बनेका जीवावशेषका संरचना पनि छन् । जसले पृथ्वीमा पानीको अस्तित्व अत्यन्त पुरानो रहेको र जीवोत्पत्तिका लागि महत्पूर्ण भूमिका खेलेको प्रमाणित गर्छ । किनकि पृथ्वीमा जीवोत्पत्तिको लाखौँ वर्षपछि मात्र अक्सिजनको विकास भएको थियो ।