करोड़ों साल पहले, पृथ्वी गंभीर हिमनद के दो प्रकरणों से गुज़री थी। ये दो एपिसोड- स्टर्टियन और यह मैरिनोअन हिमनद-पृथ्वी के दौरान हुआ क्रायोजेनियन अवधि . क्रायोजेनियन लगभग 720 मिलियन से 635 मिलियन वर्ष पूर्व तक रहा।
घटना को 'स्नोबॉल अर्थ' कहा जाता है और इसके दोनों उदाहरण बहुत जल्दी उत्तराधिकार में हुए। और जब बर्फ और बर्फ में घिरा एक ग्रह विनाशकारी लगता है, तो इन प्रकरणों ने मार्ग प्रशस्त किया हो सकता है जटिल जीवन का विकास .
सवाल यह है कि पृथ्वी इस तरह जमने का क्या कारण है?
वैज्ञानिक इन स्नोबॉल अर्थ एपिसोड के कारणों को समझने की कोशिश कर रहे हैं, लेकिन किसी भी स्पष्ट निष्कर्ष पर नहीं पहुंचे हैं। सोच यह है कि जलवायु में कुछ दहलीज होनी चाहिए जो भंग हो गई थी, जैसे कि एक टॉगल स्विच फ़्लिप हो गया था, जिससे पृथ्वी वैश्विक हिमनद में गिर गई। कुछ ने सुझाव दिया है कि सौर विकिरण या वायुमंडलीय CO2 में एक बूंद ऐसा कर सकती है।
लेकिन एक नए अध्ययन में कहा गया है कि कम सौर विकिरण और वायुमंडलीय CO2 ऐसा कर सकते थे, तंत्र में एक महत्वपूर्ण सीमा का उल्लंघन शामिल नहीं है। इसे बस थोड़े समय में जल्दी से गिरना है।
नए अध्ययन का शीर्षक है ' वैश्विक हिमनद के लिए मार्ग 'और यह पत्रिका में प्रकाशित हुआ है रॉयल सोसाइटी की कार्यवाही ए . मुख्य लेखक कॉन्स्टेंटिन डब्ल्यू। अर्न्शेड हैं, जो एमआईटी के पृथ्वी विभाग, वायुमंडलीय और ग्रह विज्ञान (ईएपीएस) में स्नातक छात्र हैं।
इस विषय को लेकर कुछ विवाद है। हर कोई इस बात से सहमत नहीं है कि स्नोबॉल अर्थ के दो एपिसोड थे। कुछ सबूत, जैसे कि उष्णकटिबंधीय पुरापाषाण काल में पाए जाने वाले संभावित हिमनदों की उत्पत्ति वाले तलछटी निक्षेप अभी भी मौजूद हैं बहस का विषय . और कुछ वैज्ञानिकों का कहना है कि विश्व स्तर पर हिमाच्छादित पृथ्वी का विचार संभव नहीं है, और आश्चर्य है कि पृथ्वी इससे कभी कैसे उबर सकती है। दूसरों का कहना है कि पृथ्वी कभी भी पूरी तरह से हिमाच्छादित नहीं हुई, और यह कि ' स्लशबॉल अर्थ 'अधिक संभावना है, जहां भूमध्य रेखा के आसपास का क्षेत्र ठोस रूप से स्थिर नहीं होता है।
लेकिन इस पेपर के लेखकों ने इस मुद्दे से निपटा है कि स्नोबॉल अर्थ कैसे हो सकता है।
इस काम के पीछे के शोधकर्ता इस बात की ओर इशारा करते हैं कि वे 'दर-प्रेरित हिमनदी' को वैश्विक हिमनदी के कारण के रूप में कहते हैं। उनके परिदृश्य में, आने वाले सौर विकिरण में गिरावट एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। लेकिन अन्य परिदृश्यों के विपरीत, जहां विकिरण एक विशेष सीमा से नीचे चला जाता है और हिमनदों का कारण बनता है, इस शोध से पता चलता है कि विकिरण कितनी जल्दी गिरता है, इसके बारे में अधिक है। यदि आने वाली धूप जल्दी कम हो जाती है, तो स्नोबॉल अर्थ जैसा अस्थायी हिमनद घटित होगा।
अध्ययन से यह आंकड़ा ऊर्ध्वाधर अक्ष पर अपक्षय और क्षैतिज अक्ष पर आने वाले सौर विकिरण के साथ सामान्यीकृत ज्वालामुखीय आउटगैसिंग को दर्शाता है। सिस्टम स्थिर गर्म और स्थिर हिमाच्छादित राज्यों की संभावना प्रदर्शित करता है। पिछले कार्य अनुरूप, यह एक सीमा चक्र की संभावना को भी प्रदर्शित करता है, जिसमें प्रणाली गर्म और हिमाच्छादित अवस्थाओं के बीच दोलन करती है। छवि क्रेडिट: अर्न्शेड एट अल, 2020।
कई चीजें सूरज की रोशनी में तेज गिरावट का कारण बन सकती हैं। व्यापक ज्वालामुखी विस्फोट या तेजी से, जैविक रूप से प्रेरित बादल निर्माण इसे कर सकते हैं। लेकिन एक बार हिमाच्छादित होने के बाद, पृथ्वी का अल्बेडो ऊपर उठेगा और अधिक सौर विकिरण को वापस अंतरिक्ष में प्रतिबिंबित करेगा, हिमनद को खिलाएगा। यदि चीजें काफी दूर जाती हैं, तो इसका परिणाम वैश्विक हिमनद में होता है।
वैज्ञानिकों के बीच सामान्य सहमति है कि आने वाले सौर विकिरण, बर्फ-अल्बेडो प्रतिक्रिया, और वायुमंडलीय CO2 सभी की स्नोबॉल अर्थ में भूमिका होती है। लेकिन आम तौर पर, सोच सौर विकिरण थ्रेसहोल्ड पर केंद्रित होती है।
'इन वैश्विक हिमनदों के कारण के लिए बहुत सारे विचार हैं, लेकिन वे सभी वास्तव में आने वाले सौर विकिरण के कुछ निहित संशोधन के लिए उबालते हैं, ' प्रमुख लेखक अर्न्शेड ने एक में कहा प्रेस विज्ञप्ति . 'लेकिन आम तौर पर इसका अध्ययन एक सीमा पार करने के संदर्भ में किया गया है।'
लेकिन इस पेपर के पीछे शोधकर्ताओं की जोड़ी ने एक अलग कदम उठाया। उन दोनों ने पृथ्वी के गहरे अतीत की अन्य घटनाओं का अध्ययन किया है, जैसे कि सामूहिक विलुप्ति। इस तरह की घटनाओं में, जलवायु कारकों में परिवर्तन की गति या दर ही विलुप्त होने का कारण बनती है। उदाहरण के लिए, यदि महासागर बहुत जल्दी गर्म हो जाते हैं, तो जीवों के पास अनुकूलन करने और नए निचे खोजने का समय नहीं होता है। लेखकों को आश्चर्य हुआ कि क्या स्नोबॉल अर्थ के साथ भी ऐसा ही हुआ था।
यह दृष्टांत a . से विलुप्त होने पर अलग अध्ययन एक मॉडल (काली रेखा) और जीवाश्म रिकॉर्ड (नीले बिंदु) से अक्षांश द्वारा पर्मियन युग के अंत में पृथ्वी के सबसे खराब विलुप्त होने के दौरान विलुप्त होने वाले समुद्री जानवरों का प्रतिशत दिखाता है। ध्रुवों की तुलना में उष्ण कटिबंध में समुद्री जीवों का एक बड़ा प्रतिशत जीवित रहा। पानी का रंग तापमान परिवर्तन को दर्शाता है, जिसमें लाल सबसे गंभीर वार्मिंग और पीला कम गर्म होता है। इस नए काम के पीछे शोधकर्ताओं ने विलुप्त होने का अध्ययन किया है, और कितनी तेजी से परिवर्तन उन्हें पैदा कर सकता है, और आश्चर्य है कि स्नोबॉल अर्थ वैश्विक हिमनदों के दौरान जलवायु में कुछ ऐसा ही हुआ था। [अर्नस्ट हेकेल/विकिमीडिया द्वारा जीवाश्म चित्र शामिल हैं; वेंडी कैवेनी / फ़्लिकर द्वारा ब्लू केकड़ा फोटो; हंस-पीटर फजेल्ड / विकिमीडिया द्वारा अटलांटिक कॉड फोटो; जॉन व्हाइट/कैलफ़ोटोज़ द्वारा चेम्बर नॉटिलस फ़ोटो।]जस्टिन पेन और कर्टिस Deutsch/वाशिंगटन विश्वविद्यालय
'इस अभ्यास के दौरान, हमने महसूस किया कि स्नोबॉल अर्थ और रहने की क्षमता के लिए दर-प्रेरित टिपिंग के ऐसे विचारों को लागू करके एक गंभीर बिंदु बनाने का एक तत्काल तरीका था,' रोथमैन कहते हैं।
अपने पेपर में, लेखक लिखते हैं कि 'यह अच्छी तरह से समझा जाता है कि पृथ्वी जैसे ग्रहों पर हिमाच्छादन शुरू हो सकता है जब विकिरण प्रवाह या सीओ में परिवर्तन होता है।2प्रवाह एक महत्वपूर्ण सीमा से अधिक है। यहां, हमने एक अतिरिक्त संभावना का प्रदर्शन और व्याख्या की है: हिमाच्छादन तब शुरू होता है जब विकिरण प्रवाह में परिवर्तन एक महत्वपूर्ण दर से अधिक हो जाता है।'
'... यह हमें सिखाता है कि हमें उस गति से सावधान रहना चाहिए जिस पर हम पृथ्वी की जलवायु को संशोधित कर रहे हैं, न कि केवल परिवर्तन की परिमाण।'
कॉन्स्टेंटिन डब्ल्यू। अर्न्शेड, प्रमुख लेखक, एमआईटी के पृथ्वी विभाग, वायुमंडलीय और ग्रह विज्ञान (ईएपीएस) में स्नातक छात्र।
उनका काम सिमुलेशन के इर्द-गिर्द घूमता है, और उन सिमुलेशन में दो कारक महत्वपूर्ण हैं: विकिरण प्रवाह, या पृथ्वी तक पहुंचने वाले सूर्य के प्रकाश की मात्रा में परिवर्तन, और कार्बोनेट-सिलिकेट चक्र . कार्बोनेट-सिलिकेट चक्र को अकार्बनिक कार्बन चक्र भी कहा जाता है, और यह वर्णन करता है कि वायुमंडलीय कार्बन को वापस चट्टान में कैसे अनुक्रमित किया जाता है, और ज्वालामुखी गतिविधि द्वारा इसे फिर से वायुमंडल में कैसे छोड़ा जाता है। भूवैज्ञानिक समय के पैमाने में, अकार्बनिक कार्बन चक्र का जलवायु पर बड़ा प्रभाव पड़ता है।
शोधकर्ताओं ने एक मॉडल बनाया जिसमें आने वाले और बाहर जाने वाले सौर विकिरण, पृथ्वी की सतह का तापमान, वायुमंडलीय CO2 और अकार्बनिक कार्बन चक्र दोनों शामिल थे। उन्होंने इनमें से प्रत्येक पैरामीटर को यह देखने के लिए ट्यून किया कि किन परिदृश्यों के परिणामस्वरूप स्नोबॉल अर्थ हुआ।
उनकी प्राथमिक खोज यह थी कि वैश्विक हिमनद आने वाले सौर विकिरण का परिणाम था जब आने वाली विकिरण बहुत तेज़ी से गिर गई। उनका मॉडल पृथ्वी की जलवायु का एक आवश्यक सरलीकरण है, इसलिए जब यह निर्धारित करने की बात आती है कि वास्तव में कितनी जल्दी है, तो अनिश्चितता है। लेकिन एक सामान्य निष्कर्ष के रूप में, लेखकों का अनुमान है कि अगर आने वाले सौर विकिरण में लगभग 10,000 वर्षों में 2% की गिरावट आई है, तो पृथ्वी वैश्विक हिमनद में गिर जाएगी।
'यह वायुमंडलीय सीओ के विकिरण संतुलन और संतुलन के बीच समय-सीमा के विपरीत का परिणाम है'2कार्बोनेट-सिलिकेट चक्र द्वारा, 'लेखक अपने पेपर में लिखते हैं। 'दर-प्रेरित हिमनद के दौरान, गर्म स्थिर जलवायु राज्य स्थिरता नहीं खोता है; यह हिमनदी के लिए दो गतिशील रूप से भिन्न मार्गों की हमारी पहचान को प्रेरित करता है।'
कागज में वे स्नोबॉल अर्थ के लिए दो अलग-अलग मार्गों की रूपरेखा तैयार करते हैं। ज्वालामुखी विस्फोट में तेजी से वृद्धि होनी चाहिए, और/या आने वाले सौर विकिरण में तेजी से कमी होनी चाहिए, जिसके परिणामस्वरूप अधिक बर्फ कवरेज और उच्च अल्बेडो होता है।
अध्ययन से यह आंकड़ा दो पथ दिखाता है जो स्नोबॉल अर्थ, ए और बी की ओर ले जा सकते हैं। ज्वालामुखीय आउटगैसिंग (वीजी) ऊर्ध्वाधर अक्ष है, और आने वाली सौर विकिरण (एसजी) क्षैतिज अक्ष है। शोधकर्ताओं का कहना है कि वे इस स्थान पर वायुमंडलीय कार्बन और सूर्य के प्रकाश में किसी भी बदलाव का पता लगा सकते हैं। उदाहरण के लिए, बढ़ा हुआ अपक्षय कम ज्वालामुखी विस्फोट से मेल खाता है, और बढ़ा हुआ अल्बेडो कम आने वाले सौर विकिरण से मेल खाता है। पथ A, Vg और/या Sg में तेज़ी से घटने के कारण स्नोबॉल अर्थ की ओर जाता है, जबकि पथ B, Sg में तेज़ी से पर्याप्त कमी के कारण स्नोबॉल अर्थ की ओर जाता है। अधिक विवरण के लिए, अध्ययन देखें। छवि क्रेडिट: अर्न्शेड एट अल, 2020।
'यह मानना उचित है कि पिछले हिमनदों को सौर विकिरण में भूगर्भीय रूप से त्वरित परिवर्तनों से प्रेरित किया गया था, ' अर्न्शेड कहते हैं।
वास्तव में आने वाली धूप में इस तेज गिरावट का क्या कारण हो सकता है, यह अभी भी बहस के लिए है। ऊँची ज्वालामुखी गतिविधि एक संभावित कारण है, जैसा कि परावर्तक बादल हैं जो आदिम शैवाल द्वारा बनाए गए हो सकते हैं। यदि यह शोध सही है, तो वे दोनों उम्मीदवार कारण हैं।
'भले ही मानवता हमारे वर्तमान जलवायु प्रक्षेपवक्र पर एक स्नोबॉल हिमस्खलन को ट्रिगर नहीं करेगी, वैश्विक स्तर पर इस तरह के 'दर-प्रेरित टिपिंग पॉइंट' का अस्तित्व अभी भी चिंता का कारण बना रह सकता है,' अर्न्शेड बताते हैं। 'उदाहरण के लिए, यह हमें सिखाता है कि हमें उस गति से सावधान रहना चाहिए जिस पर हम पृथ्वी की जलवायु को संशोधित कर रहे हैं, न कि केवल परिवर्तन के परिमाण से। ऐसे अन्य दर-प्रेरित टिपिंग बिंदु हो सकते हैं जो मानवजनित वार्मिंग से ट्रिगर हो सकते हैं। इनकी पहचान करना और उनकी महत्वपूर्ण दरों को सीमित करना आगे के शोध के लिए एक सार्थक लक्ष्य है।'
यह शोध हमें ग्रहों और रहने की क्षमता के बारे में भी कुछ बता सकता है।
'यह जो हाइलाइट करता है वह यह धारणा है कि आदत की अवधारणा में बहुत अधिक बारीकियां हैं।'
कॉन्स्टेंटिन डब्ल्यू। अर्न्शेड, लीड लेखक, एमआईटी के पृथ्वी विभाग, वायुमंडलीय और ग्रह विज्ञान (ईएपीएस) में स्नातक छात्र।
एक्सप्लैनेट रिसर्च में एक महत्वपूर्ण अवधारणा रहने योग्य क्षेत्र है, एक ऐसा क्षेत्र जो बहुत करीब नहीं है और एक तारे से बहुत दूर नहीं है जो किसी ग्रह की सतह पर तरल पानी बहने की अनुमति देता है। इस शोध से पता चलता है कि एक रहने योग्य क्षेत्र में एक ग्रह भी वैश्विक हिमनद का अनुभव कर सकता है यदि वह तेजी से पर्याप्त परिवर्तनों का अनुभव करता है। आखिरकार, पृथ्वी ने स्नोबॉल अर्थ के दो एपिसोड का अनुभव किया है, जबकि यह सूर्य के रहने योग्य क्षेत्र के अंदर है।
'आपके पास एक ऐसा ग्रह हो सकता है जो शास्त्रीय रहने योग्य क्षेत्र के भीतर अच्छी तरह से रहता है, लेकिन अगर आने वाली धूप बहुत तेजी से बदलती है, तो आपको स्नोबॉल अर्थ मिल सकता है,' प्रमुख लेखक अर्न्शेड कहते हैं। 'यह जो हाइलाइट करता है वह यह धारणा है कि आदत की अवधारणा में बहुत अधिक बारीकियां हैं।'
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