भूगर्भशास्त्राचा अभ्यास आपल्यासाठी का महत्वाचा आहे हे आपण प्रस्तावनेच्या भागात पाहिलं. त्यानंतर साहजिकच पहिला प्रश्न पडतो तो म्हणजे पृथ्वीचा जन्म कसा झाला? सध्या तरी उपलब्ध असलेल्या माहितीनुसार केवळ आपल्याच ग्रहावर सजीवसृष्टी आहे. ह्यामागचं कारण काय बरं असेल?
ह्या भागात आपण ह्याचाच थोडक्यात आढावा घेऊया.
सूर्यमालेची निर्मिती
13.7 Byrs म्हणजेच 13.7 अब्ज वर्षांपूर्वी एका क्षणी महास्फोटापासून ह्या विश्वाची निर्मिती झाली. त्या महास्फोटाच्या क्षणापासूनच काळ आणि अवकाशाला सुरुवात झाली. ह्या स्फोटापूर्वी एका अतिघन बिंदूमध्ये सगळी ऊर्जा आणि वस्तुमान सामावलं गेलं होतं. स्फोटानंतरच्या सुरुवातीच्या काही सेकंदांमध्ये नेमकं काय आणि कसं घडलं ह्याबद्दल संशोधकांमध्ये अजूनही संभ्रम आहे. त्यानंतरच्या सुरुवातीच्या काही अब्ज वर्षांबद्दल खगोलशास्त्रज्ञांना साधारण कल्पना आहे. या स्फोटामुळे एकत्र असलेले मूलकण प्रचंड वेगाने आणि विलक्षण तप्तावस्थेत सर्वत्र भिरकावले गेले. विश्व मोठ्या प्रमाणावर प्रसरण पावत होतं. प्रसारणामुळे थंडावत जाऊन ऊर्जा आणि तापमान कमी होत गेले. त्यातूनच पुढे मूलकण, धूलिकण आणि वायू एकत्र येऊन त्यातून दीर्घिका आणि ताऱ्यांची निर्मिती होत गेली.
Nebular Hypothesis
महास्फोटाच्या क्षणापासून सुरुवातीच्या दोन तृतीयांश (२/३) काळात आपल्या सूर्यमालेचं स्वतंत्र असं अस्तित्व नव्हतं. त्याची सुरुवात साधारण 4.5 अब्ज वर्षांपूर्वी झाली असं मानलं जातं. ह्या काळात विविध धूलिकण आणि वायूंपासून एक प्रचंड तेजोमेघ (सौर-तेजोमेघ) तयार झाला (तेजोमेघ =नेब्युला). सुरुवातीला प्रसरण पावणाऱ्या आणि परिवलन करणाऱ्या ह्या तेजोमेघाच्या प्रसरणाला तीव्र गुरुत्वाकर्षण बलामुळे खीळ बसली आणि त्यातूनच ह्या सौरमेघाच्या आकुंचनाला सुरुवात झाली. परिणामी त्यातल्या कणांचं त्वरण वाढून ह्या मेघाचा आकार एका तबकडीसारखा झाला. हीच आपल्या सूर्यमालेच्या जन्माची सुरुवात होती.
सूर्यनिर्मिती
तीव्र गुरुत्वाकर्षणामुळे, तेजोमेघाच्या केंद्राकडे वस्तुमान एकत्र होऊ लागले आणि आणि बाळ-सूर्य ( Proto- Sun : आपल्या सूर्याच्या निर्मितीआधीची ताऱ्यासारखी स्थिती) आकाराला येऊ लागला. ह्या पदार्थांच्या वजनामुळे, बाळ-सूर्याची घनता प्रचंड वाढली आणि तापमानसुद्धा. अंतर्गत तापमान लाखो अंशांपर्यंत वाढल्यामुळे अणु संमीलन प्रक्रियेला (Fusion) सुरुवात झाली. उच्च दाब आणि प्रचंड तापमानामुळे हायड्रोजनचे अणू एकत्र येऊन हिलियम तयार होऊ लागला आणि प्रचंड ऊर्जेचं उत्सर्जन सुरु झालं.
ग्रहनिर्मिती
बाळ-सूर्याच्या निर्मितीनंतरही त्याभोवतीच्या तबकडीमध्ये मोठ्या प्रमाणात धूलिकण आणि वायूंचं अस्तित्व होतं. उलट तापमानातल्या वाढीमुळे, तबकडी आणखीनच सपाट झाली हळूहळू जसं तापमान कमी होऊ लागलं तशी वेगवेगळी मूलद्रव्य द्रव-घन रूपात एकत्र आली. गुरुत्वाकर्षणामुळे धूलिकण आणि condensed matter एकत्र येऊन ग्रहासारखे आकार तयार होऊ लागलं. बाळ-सूर्याभोवतीचं हे मॅटर, गुरुत्वाकर्षण आणि इतर बलांमुळे त्याभोवती वेगवेगळ्या कक्षांमध्ये फिरू लागलं होतंच. त्यातूनच आजच्या ग्रहांच्या निर्मितीची प्रक्रिया सुरु झाली.
सूर्यापासूनच्या अंतरातील फरकामुळे, प्रत्येक ग्रहाच्या घटक पदार्थांमध्ये आणि तयार होण्याच्या पद्धतीत खूप फरक पडत गेला. त्यामुळेच अंतर्ग्रह आणि बहिर्ग्रहांच्या रचनेत, आकारमानात मोठा फरक आहे.
सर्वसाधारणपणे ~4.56 Byrs च्या सुमारास ही ग्रहनिर्मितीची प्रक्रिया चालू होती.
त्यातलाच सूर्यापासूनचा तिसरा ग्रह म्हणजेच आपली पृथ्वी!
चांदोबाचा जन्म
ह्याच कालखंडात पृथ्वीची एका प्रचंड आकारमानाच्या खगोलीय वस्तूशी (object) टक्कर झाली. त्यामुळेच तापमान वाढून बरंचसं debris अवकाशात फेकलं गेलं. परंतु पृथ्वी आणि सूर्याच्या गुरुत्वाकर्षण बलामुळे, ते एकत्र होऊन पृथ्वीभोवती परिभ्रमण करू लागलं. ह्या आघातामुळे अर्थातच पृथ्वीचं वस्तुमान बदललं आणि अक्षही कलला (साडेतेवीस अंश) मात्र पृथ्वीचं विघटन(decomposition) न होता, पुनर्निर्माण होऊन मॅग्माचा (magma) अथांग महासागर पृष्ठभागावर तयार झाला.
नंतरच्या अपोलो मोहिमेत गोळा केलेल्या चंद्रावरील खडकांचं वय (4.47 Byrs) मोजून ह्या घटनेचा कालावधी साधारण 4.51 Byrs असा निश्चित केला गेला आहे!
पृथ्वीची निर्मिती : Earth Differentiates
ग्रहांसारख्या आकारमानांच्या सुरुवातीच्या निर्मितीच्या काळात, बाळ-सूर्याचं तापमान वाढत होतं आणि सध्याच्या स्वरूपातल्या सूर्यनिर्मितीची प्रक्रिया सुरु होती. ह्याच काळात ग्रहांदरम्यानचे धूलिकण आणि वायू सौरवाऱ्यांमुळे आपल्या सूर्यमालेच्या बाहेर फेकले गेले. सुरुवातीच्या काळात पृथ्वीचा पृष्ठभाग आजच्या चंद्राच्या पृष्टभागासारखाच उजाड आणि प्रचंड उल्कापात सोसणारा असावा. परंतु कालांतराने काही प्रक्रियांमुळे पृथ्वीच्या अंतर्गत उष्णता हळूहळू वाढू लागली.
त्यातल्या तीन महत्वपूर्ण प्रक्रिया कोणत्या ते पाहूया -
- पृथ्वीच्या अंतर्भागात युरेनियम, थोरियम, पोटॅशिअम- ४० ह्यांच्या आण्विक विघटनास सुरुवात झाली.
- पूर्णपणे घन स्वरूप (dense) प्राप्त न झालेल्या पृथ्वीवर प्रचंड गुरुत्वाकर्षण दाब पडू लागला. Compaction च्या प्रक्रियेदरम्यान गुरुत्वीय स्थितिज ऊर्जेचं उष्णतेत रूपांतरण होतं. Gravitational potential energy is converted into heat energy during compaction.
- पृष्ठभागावर होणाऱ्या सततच्या उल्कावर्षावाची परिणती उष्णतेच्या निर्मितीत होऊन पृष्ठभागाचे तापमान प्रचंड वाढले. (घर्षण आणि टक्करीतून ऊर्जा निर्मिती होते ती येथे उष्णतेच्या रूपात झाली)
ह्या पृथ्वीवरच्या उष्णता वाढीचे आजच्या आपल्या ग्रहाच्या रचनेसाठी फार दूरगामी परिणाम होणार होते. कसे ते आपण पाहूया.
उष्णता वाढीदरम्यान, तापमानाने लोहाचा द्रवणांक ओलांडल्यानंतर, सुरुवातीपासून एकत्र असलेले विविध मूलद्रव्यांची धूळ आणि वायू ह्यांच्या विलगीकरणाला सुरुवात झाली. घनतेनुसार पदार्थांचे थर तयार होऊ लागले.
ह्या प्रक्रियेला भूगर्भतज्ज्ञ ‘लोह घटना’ (Iron Event) ह्या नावाने संबोधतात. ह्या घटनेमुळेच आजच्या पृथ्वीच्या अंतरंगातली वेगवेगळ्या मिश्रण घटकांनी बनलेली well defined ‘थरांची रचना’ निर्माण होण्याला सुरुवात झाली.
सूची :
| महास्फोट - Big bang | वजन - Weight |
|---|---|
| काळ - time | केंद्र - Core |
| अवकाश - Space | अणू-संमीलन - Nuclear Fusion |
| घनता - Density | उत्सर्जन - Dissipation |
| मूलकण - Elementary particles | अंतर्ग्रह - Inner Planets |
| त्वरण - Acceleration | बहिर्ग्रह - Outer Planets |
| वस्तुमान - Mass | उल्कावर्षाव - Meteorite Shower |
| प्रसरण - Expansion | द्रवणांक - Melting Point |
| परिवलन - Rotation | गुरुत्वाकर्षण - Gravitational Force |
*Citation : All cartoons & images from UES 201 Notes of Dr. Kusala R. (2013)