वैज्ञानिकों ने पृथ्वी पर जीवन की संभावित अंतरतारकीय उत्पत्ति की खोज की
Date : 24-Apr-2024
पृथ्वी पर जीवन से पहले, आवश्यक कार्बनिक अणुओं का निर्माण नाइट्रोजन, सल्फर, कार्बन और फास्फोरस जैसे दुर्लभ तत्वों से हुआ था। नए शोध से पता चलता है कि इन तत्वों से समृद्ध ब्रह्मांडीय धूल, पृथ्वी पर उच्च सांद्रता में जमा होकर प्रीबायोटिक रसायन विज्ञान में तेजी ला सकती है, विशेष रूप से बर्फ की चादर के पिघलने वाले छिद्रों में, जिससे संभावित रूप से जीवन के निर्माण खंडों का निर्माण हो सकता है। श्रेय: NASA/JPL-कैल्टेक
पृथ्वी पर जीवन के उद्भव से पहले, नाइट्रोजन, सल्फर, कार्बन और फास्फोरस के मौलिक निर्माण खंडों से कार्बनिक अणु बनाने के लिए आवश्यक रसायन विज्ञान आवश्यक था। संबंधित रासायनिक प्रतिक्रियाओं को शुरू करने और बनाए रखने के लिए, इन तत्वों को प्रचुर मात्रा में मौजूद होना चाहिए - और लगातार दोहराया जाना चाहिए। हालाँकि, पृथ्वी पर, ये तत्व कम आपूर्ति में थे और अभी भी हैं।
वास्तव में, जीवन के प्राथमिक निर्माण खंड इतने दुर्लभ थे कि रासायनिक प्रतिक्रियाएँ जल्दी ही समाप्त हो जातीं, यदि वे वास्तव में कभी भी चालू हो पातीं। पृथ्वी की घटक चट्टानों का क्षरण और अपक्षय जैसी भूवैज्ञानिक प्रक्रियाएं भी पर्याप्त आपूर्ति सुनिश्चित करने में असमर्थ थीं, क्योंकि पृथ्वी की पपड़ी में इन तत्वों की बहुत कम मात्रा थी। फिर भी, पृथ्वी के इतिहास के पहले 500 मिलियन वर्षों में, एक प्रीबायोटिक रसायन विकसित हुआ जिसने आरएनए , डीएनए , फैटी एसिड और प्रोटीन जैसे कार्बनिक अणुओं का उत्पादन किया , जिस पर सारा जीवन आधारित है।
सल्फर, फास्फोरस, नाइट्रोजन और कार्बन की आवश्यक मात्रा कहाँ से आई? भूविज्ञानी और नोमिस फेलो क्रेग वाल्टन आश्वस्त हैं कि ये तत्व मुख्य रूप से ब्रह्मांडीय धूल के रूप में पृथ्वी पर आए थे।
यह धूल अंतरिक्ष में बनती है, उदाहरण के लिए जब क्षुद्रग्रह एक दूसरे से टकराते हैं। आज भी, हर साल लगभग 30,000 टन धूल अंतरिक्ष से पृथ्वी पर गिरती है। हालाँकि, पृथ्वी के शुरुआती दिनों में, धूल बहुत अधिक मात्रा में बरसती थी, जिसकी मात्रा प्रति वर्ष लाखों टन थी। हालाँकि, सबसे बढ़कर, धूल के कणों में बहुत अधिक मात्रा में नाइट्रोजन, कार्बन, सल्फर और फास्फोरस होते हैं। इसलिए उनमें एक रासायनिक झरने को गति देने की क्षमता होगी।
हालाँकि, यह तथ्य कि धूल व्यापक रूप से फैलती है और किसी एक स्थान पर बहुत कम मात्रा में ही पाई जा सकती है, इसके विरुद्ध है। "लेकिन अगर आप परिवहन प्रक्रियाओं को शामिल करते हैं, तो चीजें अलग दिखती हैं," वाल्टन कहते हैं। हवा, बारिश या नदियाँ एक बड़े क्षेत्र में ब्रह्मांडीय धूल इकट्ठा करती हैं और इसे कुछ स्थानों पर केंद्रित रूप में जमा करती हैं।
यह पता लगाने के लिए कि क्या ब्रह्मांडीय धूल संभवतः वह स्रोत हो सकती है जिसने प्रीबायोटिक रसायन विज्ञान (प्रतिक्रियाओं) को शुरू किया, वाल्टन ने कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय के सहयोगियों के साथ मिलकर एक मॉडल विकसित किया।
मॉडल का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने अनुकरण किया कि हमारे ग्रह के इतिहास के पहले 500 मिलियन वर्षों में कितनी ब्रह्मांडीय धूल पृथ्वी पर गिरी और यह पृथ्वी की सतह पर कहाँ जमा हो सकती थी। उनका अध्ययन अब वैज्ञानिक पत्रिका नेचर एस्ट्रोनॉमी में प्रकाशित हुआ है ।
मॉडल को कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय के अवसादन विशेषज्ञों और खगोल भौतिकीविदों के सहयोग से विकसित किया गया था। ब्रिटिश शोधकर्ता ग्रहों और क्षुद्रग्रह प्रणालियों के अनुकरण में विशेषज्ञ हैं।
उनके सिमुलेशन से पता चलता है कि प्रारंभिक पृथ्वी पर ब्रह्मांडीय धूल की अत्यधिक उच्च सांद्रता वाले स्थान हो सकते थे। और उस आपूर्ति की पूर्ति अंतरिक्ष से लगातार की जाती रही। हालाँकि, पृथ्वी के निर्माण के बाद धूल की बारिश तेजी से और तेज़ी से कम हो गई: 500 मिलियन वर्षों के बाद, धूल का प्रवाह शून्य वर्ष की तुलना में कम परिमाण का एक क्रम था। शोधकर्ता कभी-कभी ऊपर की ओर बढ़ने वाले क्षुद्रग्रहों को जिम्मेदार मानते हैं जो टूट गए और धूल की एक पूंछ पृथ्वी की ओर भेज दी।
अधिकांश वैज्ञानिक, बल्कि आम लोग भी मानते हैं कि पृथ्वी लाखों वर्षों से मैग्मा महासागर से ढकी हुई थी; इससे लंबे समय तक ब्रह्मांडीय धूल के परिवहन और जमाव को रोका जा सकेगा। वाल्टन कहते हैं, "हालाँकि, हाल के शोध में इस बात के प्रमाण मिले हैं कि पृथ्वी की सतह बहुत तेज़ी से ठंडी और ठोस हो गई और बर्फ की बड़ी चादरें बन गईं।"
सिमुलेशन के अनुसार, ये बर्फ की चादरें ब्रह्मांडीय धूल के संचय के लिए सबसे अच्छा वातावरण हो सकती थीं। ग्लेशियर की सतह पर पिघले छेद - जिन्हें क्रायोकोनाइट छेद के रूप में जाना जाता है - ने न केवल तलछट बल्कि अंतरिक्ष से धूल के कणों को भी जमा होने दिया होगा।
समय के साथ, संबंधित तत्व धूल के कणों से मुक्त हो गए। जैसे ही हिमानी पानी में उनकी सांद्रता एक महत्वपूर्ण सीमा मूल्य तक पहुंच गई, रासायनिक प्रतिक्रियाएं अपने आप शुरू हो गईं, जिससे कार्बनिक अणुओं का निर्माण हुआ जो जीवन की उत्पत्ति हैं।
यह बहुत संभव है कि पिघले छिद्रों में मौजूद बर्फीले तापमान पर भी रासायनिक प्रक्रियाएं चल रही हों: "ठंड कार्बनिक रसायन विज्ञान को बाधित नहीं करती है - इसके विपरीत: उच्च तापमान की तुलना में कम तापमान पर प्रतिक्रियाएं अधिक चयनात्मक और विशिष्ट होती हैं," वाल्टन कहते हैं. अन्य शोधकर्ताओं ने प्रयोगशाला में दिखाया है कि सरल अंगूठी के आकार के राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए) ठंड के आसपास के तापमान पर ऐसे पिघले पानी के सूप में स्वचालित रूप से बनते हैं और फिर खुद को दोहराते हैं। तर्क में एक कमजोर बिंदु यह हो सकता है कि कम तापमान पर, कार्बनिक अणुओं के निर्माण के लिए आवश्यक तत्व धूल के कणों से बहुत धीरे-धीरे घुलते हैं।
वाल्टन ने जो सिद्धांत सामने रखा है वह वैज्ञानिक समुदाय में निर्विवाद नहीं है। वाल्टन कहते हैं, "यह अध्ययन निश्चित रूप से एक विवादास्पद वैज्ञानिक बहस को जन्म देगा," लेकिन यह जीवन की उत्पत्ति के बारे में नए विचारों को भी जन्म देगा।
18वीं और 19वीं शताब्दी की शुरुआत में, वैज्ञानिक आश्वस्त थे कि उल्कापिंड "जीवन के तत्व" लाते हैं, जैसा कि वाल्टन उन्हें कहते हैं, पृथ्वी पर। फिर भी, शोधकर्ताओं ने अंतरिक्ष से चट्टानों में इन तत्वों की बड़ी मात्रा पाई, लेकिन पृथ्वी की आधारशिला में नहीं। "तब से, हालांकि, शायद ही किसी ने इस विचार पर विचार किया है कि प्रीबायोटिक रसायन विज्ञान मुख्य रूप से उल्कापिंडों द्वारा गति में स्थापित किया गया था," वाल्टन कहते हैं।
वाल्टन बताते हैं, "उल्कापिंड का विचार आकर्षक लगता है, लेकिन इसमें एक दिक्कत है।" एक अकेला उल्कापिंड केवल सीमित वातावरण में ही इन पदार्थों की आपूर्ति करता है; जहां यह जमीन से टकराता है वह यादृच्छिक है, और आगे की आपूर्ति की गारंटी नहीं है। "मुझे लगता है कि यह संभव नहीं है कि जीवन की उत्पत्ति चट्टान के कुछ व्यापक और बेतरतीब ढंग से बिखरे हुए टुकड़ों पर निर्भर हो," वे कहते हैं। "दूसरी ओर, समृद्ध ब्रह्मांडीय धूल, मुझे लगता है कि एक प्रशंसनीय स्रोत बनती है।"
वाल्टन का अगला कदम अपने सिद्धांत का प्रयोगात्मक परीक्षण करना होगा। प्रयोगशाला में, वह उन स्थितियों को फिर से बनाने के लिए बड़े प्रतिक्रिया वाहिकाओं का उपयोग करेगा जो आदिम पिघले छिद्रों में मौजूद हो सकती हैं, फिर उन प्रारंभिक स्थितियों को निर्धारित करेगा जो संभवतः चार अरब साल पहले क्रायोकोनाइट छिद्र में मौजूद थीं - और, अंत में, देखने के लिए प्रतीक्षा करें क्या जैविक रूप से प्रासंगिक अणुओं का उत्पादन करने वाली इस तरह की कोई रासायनिक प्रतिक्रिया वास्तव में विकसित होती है।
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