पृथ्वी के रॉक रिकॉर्ड से अन्य ग्रहों के विकास का पता चल सकता है

पृथ्वी जैसे ग्रह पर, जैसे कि चट्टान और पानी चक्रों और परिवर्तनों से गुजरते हैं, पिघलते हैं और ठंडा होते हैं और गलते और गलते हैं, चौड़ी घाटियों में छीन लिए जाते हैं और विशाल पहाड़ों में ढेर हो जाते हैं, अतीत की प्राकृतिक घटनाएं क्रस्ट में पीछे छूट जाती हैं ग्रह का। उदाहरण के लिए, प्राचीन बर्फ को बाहर निकालने से, वैज्ञानिक फंस गए कणों का अध्ययन कर सकते हैं और लाखों साल पहले वायुमंडलीय स्थितियों के बारे में जान सकते हैं। प्राचीन चट्टान में एम्बेडेड चुंबकीय खनिजों का अध्ययन करके, भूवैज्ञानिकों ने सीखा है कि ग्रह का चुंबकीय क्षेत्र ध्रुवों को उलट देता है - औसतन हर 250, 000 वर्षों में एक बार।

वैज्ञानिक अपनी पपड़ी की भूगर्भीय परतों से पृथ्वी के बारे में बहुत कुछ जान सकते हैं, लेकिन इससे भी अधिक जानकारी रॉक रिकॉर्ड के भीतर छिपी हो सकती है। कोलंबिया विश्वविद्यालय के भूविज्ञानी और जीवाश्म विज्ञानी पॉल ओल्सेन के अनुसार, न केवल हमारे ग्रह, बल्कि सौर मंडल और आकाशगंगा के इतिहास की कुंजी भी हमारे पैरों के नीचे पाई जा सकती है।

प्रोसीडिंग्स ऑफ द नेशनल एकेडमी ऑफ साइंस में आज प्रकाशित एक अध्ययन में, ओल्सेन और उनके सहयोगियों का तर्क है कि ग्रहों के खगोलीय चक्रों को स्थलीय रॉक परतों में मापा जा सकता है। जमीन से निकाले गए रॉक के बेलनाकार कोर, हजारों फीट फैले और लाखों वर्षों के इतिहास में, अन्य ग्रहों के गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव के सूक्ष्म निशान हो सकते हैं, जिससे वैज्ञानिकों को सैकड़ों लाखों साल पहले ग्रहों की ऐतिहासिक स्थिति का पता लगाने की अनुमति मिलती है। ।

ऑलसेन कहते हैं, "यह अनुभवजन्य आंकड़ों की एक नई दुनिया है जो बड़े पैमाने पर सौर प्रणाली सिद्धांत के परीक्षण की अनुमति देता है।" वह अपने मॉडल को जियोलॉजिकल ऑरेरी कहते हैं, जिसका नाम सोलर सिस्टम के 18 वीं सदी के मैकेनिकल मॉडल के नाम पर रखा गया है। यह काम न केवल एक स्वतंत्र डेटासेट प्रदान कर सकता है, जो कि ग्रहों की गति के मौजूदा मॉडलों का परीक्षण कर सकता है, बल्कि इसका उपयोग उन कक्षीय चक्रों को प्रकट करने के लिए भी किया गया है, जिन्हें पहले कभी नहीं मापा गया था। भूवैज्ञानिक ऑरेरी को विज्ञान में सबसे मूलभूत सिद्धांतों में से कुछ का परीक्षण करने के लिए एक नए उपकरण के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है, जैसे कि आइंस्टीन का सामान्य सिद्धांत सापेक्षतावाद, प्राचीन सौर मंडल में अतिरिक्त ग्रहों के संभावित अस्तित्व और यहां तक ​​कि अंधेरे पदार्थ के गुरुत्वाकर्षण प्रभाव भी। मिल्की वे में, ऑलसेन कहते हैं।

एरिज़ोना के पेट्रिफ़ाइड फ़ॉरेस्ट नेशनल पार्क में भूविज्ञानी पॉल ओल्सेन, जहां 200 मिलियन साल पुरानी चट्टानें अन्य ग्रहों की लंबी-लंबी गतियों को प्रकट करने में मदद कर रही हैं। (केविन क्रिकिक / अर्थ संस्थान, कोलंबिया विश्वविद्यालय)

"यह पेपर खगोलविदों और भूवैज्ञानिकों के लिए एक बहुत ही कठिन और विकराल समस्या को हल करने का प्रयास है, जो सौर मंडल के इतिहास में रुचि रखते हैं, और इसने पृथ्वी की प्रणाली को प्रभावित किया है- जलवायु, अवसादन, वगैरह, " स्पेंसर लुकास, ए प्राकृतिक इतिहास और विज्ञान के न्यू मैक्सिको संग्रहालय में भूविज्ञानी और जीवाश्म विज्ञानी जो अध्ययन में शामिल नहीं थे। "ये खगोलीय चक्र सैकड़ों लाखों वर्षों के लिए विकसित हुए हैं, और उस विकास में एक निश्चित मात्रा में अराजकता है, इसलिए यह भूवैज्ञानिकों और खगोलविदों के लिए हमेशा एक बड़ी चुनौती रही है कि वे समझने की कोशिश करें कि इन चक्रों का क्या हुआ।"

पृथ्वी की पपड़ी की परतें पिछले मौसमों के एक रिकॉर्ड का प्रतिनिधित्व करती हैं, और वे जलवायु मिलनकोविच चक्र नामक खगोलीय आंदोलनों से प्रभावित थे। सर्बियाई भूभौतिकीविद् और खगोलविद मिलुटिन मिलनकोविच के लिए नामित, ये चक्र पृथ्वी के अन्य ग्रहों के साथ गुरुत्वाकर्षण संबंधों का परिणाम हैं जो सूर्य के चारों ओर पृथ्वी के प्रक्षेपवक्र को प्रभावित करते हैं, जिसमें इसके अण्डाकार पथ (सनकीपन) का आकार शामिल है, साथ ही साथ झुकाव (तिरछापन) और wobling (पूर्वगामी) ग्रह की धुरी।

पृथ्वी की कक्षा में परिवर्तन ग्रह की जलवायु को प्रभावित करते हैं, और जैसा कि ओल्सेन ने पहली बार 1986 में विज्ञान के पेपर में तर्क दिया था, पिछले जलवायु का एक रिकॉर्ड इसलिए अन्य ग्रहों की स्थिति और गति का अनुमान लगाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

लेकिन अन्य ग्रहों के प्रक्षेपवक्र का पता लगाने के लिए मिट्टी के अवशेषों को खोदने की परेशानी और खर्च से क्यों गुजरना पड़ता है? कक्षीय यांत्रिकी के नियमों का उपयोग करते हुए, वैज्ञानिक अंतरिक्ष में हमारे छोटे सौर पड़ोस के इतिहास का अध्ययन करने के लिए गणितीय मॉडल बना सकते हैं।

ऐसे मॉडल, हालांकि, केवल एक बिंदु के लिए विश्वसनीय हैं, ओल्सेन कहते हैं। कोई भी सरल गणितीय समीकरण निश्चित रूप से उच्च डिग्री के साथ अंतरिक्ष में दो से अधिक चलती निकायों की गतियों का वर्णन नहीं करता है। आठ ग्रहों और सूर्य के साथ, सौर मंडल के लाखों छोटे निकायों का उल्लेख नहीं करने के लिए, खगोलविद दूर के अतीत में ग्रहों की सटीक गति का वर्णन करने के लिए विश्लेषणात्मक समाधान विकसित नहीं कर सकते हैं। इसके बजाय, शोधकर्ता एक समय में ग्रहों की पूर्व कक्षाओं की एक छोटी वृद्धि करते हैं। पेरिस ऑब्जर्वेटरी के शोध निदेशक और नए पेपर के एक उप-निदेशक जैक्स लास्कर के काम के अनुसार, हर बार अंतराल पर त्रुटियां जमा होती हैं, जैसे कि अनुमान लगभग 60 मिलियन वर्षों से बेकार हो जाते हैं - 4.5 बिलियन में बहुत लंबे समय तक नहीं- सौर प्रणाली का वर्ष इतिहास।

लस्कर के पहले कम्प्यूटेशनल मॉडल ने भी सबूत दिए कि आंतरिक ग्रह (बुध, शुक्र, पृथ्वी और मंगल) अराजक व्यवहार कर सकते हैं। या दूसरे शब्दों में, इन चार ग्रहों की स्थिति को प्रारंभिक स्थितियों से काफी हद तक निर्धारित किया जा सकता है, जिससे आज देखी गई स्थितियों और दिशाओं के आधार पर केवल अनुमान लगाना लगभग असंभव है।

"ऑलसेन कहते हैं, " जलवायु परिवर्तन के ये रॉक रिकॉर्ड सौर प्रणाली वास्तव में क्या कर रहे हैं, यह पता लगाने की कुंजी है।

लगभग 40, 000 वर्षों के दौरान मध्य न्यू जर्सी में नेवार्क बेसिन से निकाले गए झील तलछट के रॉक कोर। (पॉल ऑलसेन)

अपने भूवैज्ञानिक ऑरेरी की व्यवहार्यता का प्रदर्शन ऑलसेन के लिए प्यार का एक आजीवन श्रम रहा है। अपने 1986 के पेपर में, उन्होंने मेसोज़ोइक नेवार्क सुपरग्रुप से कोर का विश्लेषण किया - लगभग 200 से 227 मिलियन वर्ष पहले मध्य न्यू जर्सी में चट्टानों का एक संयोजन। इस चट्टान में उष्णकटिबंधीय मानसूनी वर्षा के परिमाण के साथ झीलों के बढ़ने और गिरने का रिकॉर्ड था, जो कि पृथ्वी की कक्षा और स्पिन अक्ष द्वारा निर्धारित सूर्य के प्रकाश की मात्रा के अनुसार अलग-अलग होता है।

ओल्सेन ईमेल के माध्यम से कहते हैं, "हम कोर में जो कुछ देखते हैं वह पानी की गहराई की भौतिक अभिव्यक्तियाँ हैं।" "जब झील अपने सबसे गहरे स्थान पर थी, तो शायद 100 मीटर से अधिक गहरी, काले पतले टुकड़े टुकड़े वाली मिट्टी जमा हो गई थी, और जब यह बहुत उथला था और यहां तक ​​कि मौसमी रूप से सूखा था, प्रचुर मात्रा में निर्जन दरारें वाले लाल मिट्टी को नीचे रखा गया था।"

ऑलसेन ने फूरियर विश्लेषण का उपयोग किया- सरल साइनसोइडल घटकों में जटिल तरंगों का प्रतिनिधित्व करने के लिए एक विधि - यह दिखाने के लिए कि भूगर्भीय रिकॉर्ड में पृथ्वी की जलवायु में चक्रीय परिवर्तन आकाशीय यांत्रिकी के मिलानकोविच चक्रों से मेल खाते हैं। लेकिन एक विषमता थी।

ऑलसेन कहते हैं, "ऑर्बिटल साइकल में उस समय साइकिल को किसी भी चीज से सीधे नहीं जोड़ा जाता था।" "यह लगभग दो मिलियन साल लंबा था, और मुझे नहीं पता था कि यह क्या था।"

1990 के दशक में नेशनल साइंस फाउंडेशन (NSF) का अनुदान प्राप्त करने के बाद, नेवार्क सुपरग्रुप, ओल्सेन और उनके सहयोगियों के भीतर सात साइटों से लगभग 22, 600 फीट की निरंतर खुदाई करने और उनका विश्लेषण करने के बाद पता चला कि रहस्यमय चक्र एक लंबे समय तक कक्षीय चक्र था। मंगल और पृथ्वी के बीच की बातचीत। रॉयल सोसाइटी द्वारा प्रकाशित 1999 के शोधपत्र में रटगर्स विश्वविद्यालय के भूगर्भशास्त्र के प्रोफेसर और नए शोध के सह-वैज्ञानिक ओल्सेन और डेनिस केंट ने "आंतरिक ग्रहों के अराजक व्यवहार का पहला भूवैज्ञानिक प्रमाण प्रदान किया है।"

रॉक रिकॉर्ड में इन चक्रों का और पता लगाने के लिए, ओल्सेन और उनकी टीम ने 2013 में एक और NSF अनुदान के साथ कोलोराडो पठार कोरिंग परियोजना शुरू की। उन्होंने एरिजोना के पेट्रिफाइड फॉरेस्ट पार्क में चिनल फॉर्मेशन के ट्राइसिक सेक्शन के माध्यम से 1, 640 फीट से अधिक लंबे कोर को ड्रिल किया। चिनल कोर में जिक्रोन खनिजों के साथ ज्वालामुखीय राख की परतें हैं जो रेडियोमेट्रिक रूप से दिनांकित हो सकती हैं।

पेट्रिफ़ाइड फ़ॉरेस्ट नेशनल पार्क, एरिज़ोना में चिनल फॉर्मेशन से एक कोर निकालने के लिए स्थापना। (पॉल ऑलसेन)

नेवार्क कोर में चिनल फॉर्मेशन सैंपल कोर में पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के उत्क्रमण के मिलान से, शोधकर्ताओं ने अन्य ग्रहों के गुरुत्वाकर्षण के कारण जलवायु चक्रों की सटीक तारीखों का पता लगाने में सक्षम थे। उनके विश्लेषण से पता चला कि जुपिटर और शुक्र के कारण खगोलीय यांत्रिकी में 405, 000 साल का चक्र है जो कि 200 मिलियन वर्षों से मौजूद है, ठीक वैसा ही आज भी है।

अपने सबसे हाल के पेपर में, ओल्सेन और उनकी टीम ने अपने नमूने में अतिरिक्त माप को जोड़ा, स्ट्रैटिग्राफिक रंग पैमाने का उपयोग करके कोर के नमूने के साथ-साथ कोर छेद के प्राकृतिक माप (प्राकृतिक रेडियोधर्मिता, रॉक घनत्व और ध्वनि वेग) को मापा गया। )। टीम ने एक्स-रे पुष्पक्रम डेटा के लिए कोर को स्कैन किया, जो न्यूएयर गठन में दिखाई देने वाले सभी खगोलीय चक्रों का सावधानीपूर्वक विश्लेषण करने के लिए था।

भले ही मापों का उपयोग किया गया था, चट्टान में समान ग्रहों के प्रभाव की पहचान की गई थी। “जब वे बाहर काम करते हैं तो इन चीजों को काम करते देखना वाकई रोमांचकारी होता है। यह आपको वास्तविकता का एहसास दिलाता है ... जब इतनी सारी अनुचित चीजें काम करती हैं, "ओल्सेन कहते हैं। "यह वास्तव में काफी आश्चर्यजनक है।"

हालाँकि, भूवैज्ञानिक ऑरेरी के संभावित दूरगामी शोध निहितार्थ हैं, लेकिन ओल्सेन के साहसिक विचार कुछ संदेह के साथ मिले हैं। उनके मॉडल पृथ्वी की जलवायु (अपने आप में एक जटिल प्रणाली) पर अन्य ग्रहों के प्रभाव के लिए रॉक रिकॉर्ड को जोड़ने के लिए कारकों की एक असाधारण संख्या के लिए खाते का प्रयास करते हैं।

लुकास ने परियोजना को "कार्ड का एक बहुत ही जटिल घर कहा जाता है जो एक ध्वनि वैज्ञानिक आधार पर आराम नहीं कर रहा है।" उनका कहना है कि नेवार्क गठन में अंतराल हैं, इसलिए यह 25 मिलियन-वर्ष की अवधि का पूरा कालक्रम नहीं है कि ओल्सन समूह का अध्ययन किया। (ओल्सेन और केंट, हालांकि, पिछले साल एक अध्ययन में यूरेनियम-सीड डेटिंग का इस्तेमाल किया और नेवार्क अनुक्रम में भूवैज्ञानिक रिकॉर्ड प्रासंगिक समय के लिए पूरा हो गया है।) चिनल रिकॉर्ड भी अधूरा है, लुकास कहते हैं, क्योंकि यह द्वारा जमा किया गया था। नदियों और अवसादन दर दो वर्गों के बीच "बेहद अलग" हैं, जिससे नेवार्क रॉक में तिथियों को मज़बूती से जांचने के लिए चिनले का उपयोग करना मुश्किल हो जाता है।

यहां तक ​​कि चार्ल्स डार्विन ने भूवैज्ञानिक रिकॉर्ड की अपूर्णता पर अफसोस जताया, और भूवैज्ञानिकों ने व्यापक रूप से स्वीकार किया कि रिकॉर्ड में अंतराल है, या वैज्ञानिक समानता है, "असंबद्धता"। मौलिक प्रश्न यह है कि अपूर्ण भूवैज्ञानिक रिकॉर्ड से कितनी जानकारी विश्वसनीय रूप से ली जा सकती है।

ऑलसेन कहते हैं, "बहुत सारे भूवैज्ञानिक इस बात से शुरू करते हैं कि आपको कुछ भी समझने से पहले सब कुछ देखना होगा।" "मेरा मोडस ऑपरेंडी है कि रॉक रिकॉर्ड और पेलियोन्टोलॉजिकल रिकॉर्ड में क्या उपयोगी है, जहां तक ​​आप इसे इतिहास से बाहर की चीजों को प्राप्त करने के लिए धक्का दे सकते हैं जो आपको किसी अन्य तरीके से नहीं मिल सकते हैं।"

जियोलॉजिकल ऑरेरी में उपयोग किए जाने वाले मुख्य ग्रहों के साथ रात में पूर्व की ओर अंतरिक्ष से पृथ्वी के एक कल्पित दृश्य के पॉल ओल्सेन द्वारा एक पेंटिंग। नीचे से ऊपर तक: बृहस्पति, मंगल (लाल रंग), शुक्र और चंद्रमा सभी एक साथ। (पॉल ऑलसेन)

यहां तक ​​कि रॉक रिकॉर्ड में अंतराल के साथ, कुछ वैज्ञानिक सोचते हैं कि ऑलसेन कुछ पर है। "ये डेटा जो पॉल ओल्सेन कई सालों से काम कर रहे थे, वे अब तक के सबसे अच्छे डेटा में से कुछ हैं, " वर्जीनिया के जॉर्ज मेसन विश्वविद्यालय के भूविज्ञानी लिंडा हिनोव कहते हैं, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे।

हिन्नोव का कहना है कि अब चुनौती लगभग 50 से 200 मिलियन साल पहले के अंतर को भरने की है। वर्तमान में, भूवैज्ञानिक डेटा और खगोलीय मॉडल का मिलान 0 से लगभग 50 मिलियन वर्ष पहले किया गया है, साथ ही लगभग 200 से 225 मिलियन वर्ष पहले का है। जियोलॉजिकल ऑरेरी का विस्तार करने के लिए, इन दो अवधियों के बीच की खाई को "उन आंकड़ों से भरा जाना चाहिए जो कम से कम उस डेटा के रूप में अच्छे हैं जो यहां प्रस्तुत किए गए हैं, " हिन्नोव कहते हैं।

हालांकि वह ओल्सेन की टीम के कुछ विशिष्ट निष्कर्षों पर संदेह कर रहा है, लुकास इस बात से सहमत है कि इस प्रकार के काम, रॉक रिकॉर्ड को आकाश में आकाशीय पिंडों से जोड़ते हुए, आज सबसे बड़ी वैज्ञानिक समस्याओं में से एक को हल करने के लिए महत्वपूर्ण होने जा रहा है, यह समझना कि नियंत्रण क्या है पृथ्वी की जलवायु। "हम इन खगोलीय चक्रों, पिछले मौसमों और समय के माध्यम से चक्र कैसे बदल गए हैं, के बीच संबंधों के बारे में पर्याप्त नहीं समझते हैं, " वे कहते हैं। "इस तरह की कोई भी चीज़ जो पृथ्वी की जलवायु प्रणाली के बारे में हमारी समझ में योगदान करती है, भविष्य की जलवायु को बेहतर ढंग से समझने में हमारी मदद करने की क्षमता रखती है, जो कि वास्तव में हम भविष्यवाणी करने के बारे में बात कर रहे हैं।"

भूवैज्ञानिक ऑरेरी अधूरा हो सकता है, और ग्रह प्रणालियों के कम्प्यूटेशनल मॉडल की तरह, यह केवल एक बिंदु तक सटीक हो सकता है। लेकिन ब्रह्मांड के चमत्कारों के बीच, हम सीखना शुरू कर रहे हैं कि करोड़ों मील दूर और लाखों साल पहले आकाशीय पिंडों की गतियों ने किस दुनिया को आकार दिया है।