लगभग 4.5 अरब साल पहले अपने गठन के बाद से, पृथ्वी का घूर्णन धीरे-धीरे धीमा हो रहा है, और परिणामस्वरूप इसके दिन उत्तरोत्तर लंबे होते गए हैं।
जबकि पृथ्वी की मंदी मानव समय के पैमाने पर ध्यान देने योग्य नहीं है, यह युगों में महत्वपूर्ण बदलाव लाने के लिए पर्याप्त है। उन परिवर्तनों में से एक शायद सबसे महत्वपूर्ण है, कम से कम हमारे लिए: 2021 के एक अध्ययन के अनुसार, लंबे दिन पृथ्वी के वायुमंडल के ऑक्सीजनेशन से जुड़े हुए हैं।
विशेष रूप से, नीले-हरे शैवाल (या साइनोबैक्टीरिया) जो लगभग 2.4 अरब साल पहले उभरे और बढ़े, चयापचय उप-उत्पाद के रूप में अधिक ऑक्सीजन का उत्पादन करने में सक्षम होंगे क्योंकि पृथ्वी के दिन लंबे हो गए।
मिशिगन विश्वविद्यालय के माइक्रोबायोलॉजिस्ट ग्रेगरी डिक ने 2021 में बताया, “पृथ्वी विज्ञान में एक स्थायी प्रश्न यह रहा है कि पृथ्वी के वायुमंडल को ऑक्सीजन कैसे मिलती है, और जब यह ऑक्सीजनीकरण होता है तो कौन से कारक नियंत्रित होते हैं।”
“हमारे शोध से पता चलता है कि जिस दर से पृथ्वी घूम रही है – दूसरे शब्दों में, इसकी दिन की लंबाई – का पृथ्वी के ऑक्सीजनेशन के पैटर्न और समय पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ सकता है।”
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इस कहानी में दो प्रमुख घटक हैं, जिनका पहली नज़र में एक-दूसरे से बहुत अधिक लेना-देना नहीं लगता है। पहला यह कि पृथ्वी की परिक्रमा धीमी हो रही है।
पृथ्वी की परिक्रमा धीमी होने का कारण यह है कि चंद्रमा ग्रह पर गुरुत्वाकर्षण खिंचाव डालता है, जिससे घूर्णन में मंदी होती है क्योंकि चंद्रमा धीरे-धीरे दूर जा रहा है।
जीवाश्म रिकॉर्ड के आधार पर हम जानते हैं कि 1.4 अरब साल पहले दिन केवल 18 घंटे लंबे होते थे, और 70 मिलियन साल पहले आज की तुलना में आधे घंटे छोटे होते थे। साक्ष्य बताते हैं कि हम प्रति शताब्दी 1.8 मिलीसेकंड प्राप्त कर रहे हैं।
दूसरे घटक को महान ऑक्सीकरण घटना के रूप में जाना जाता है – जब साइनोबैक्टीरिया इतनी बड़ी मात्रा में उभरा कि पृथ्वी के वायुमंडल में ऑक्सीजन में तेज, महत्वपूर्ण वृद्धि का अनुभव हुआ।
इस ऑक्सीकरण के बिना, वैज्ञानिक सोचते हैं कि जीवन, जैसा कि हम जानते हैं, उत्पन्न नहीं हो सकता था; इसलिए, हालाँकि आज सायनोबैक्टीरिया को थोड़ी-सी अनदेखी का सामना करना पड़ सकता है, लेकिन सच तो यह है कि हम शायद उनके बिना यहाँ नहीं होते।
इस घटना के बारे में अभी भी बहुत कुछ है जो हम नहीं जानते हैं, जिसमें ऐसे ज्वलंत प्रश्न भी शामिल हैं जैसे कि ऐसा तब क्यों हुआ जब यह हुआ था और पृथ्वी के इतिहास में कुछ समय पहले नहीं हुआ था।
बिंदुओं को जोड़ने के लिए वैज्ञानिकों को सायनोबैक्टीरियल रोगाणुओं के साथ काम करना पड़ा। ह्यूरन झील के मध्य द्वीप सिंकहोल में, माइक्रोबियल मैट पाए जा सकते हैं जिन्हें महान ऑक्सीकरण घटना के लिए जिम्मेदार साइनोबैक्टीरिया का एक एनालॉग माना जाता है।
बैंगनी सायनोबैक्टीरिया जो प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं और सफेद रोगाणु जो सल्फर का चयापचय करते हैं, झील के तल पर एक माइक्रोबियल चटाई में प्रतिस्पर्धा करते हैं।
रात में, सफेद रोगाणु माइक्रोबियल चटाई के शीर्ष पर आ जाते हैं और अपना सल्फर-चबाने का काम करते हैं। जब दिन निकलता है, और सूर्य आकाश में काफी ऊपर उठ जाता है, तो सफेद रोगाणु पीछे हट जाते हैं और बैंगनी सायनोबैक्टीरिया ऊपर आ जाते हैं।
जर्मनी में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर मरीन माइक्रोबायोलॉजी के जियोमाइक्रोबायोलॉजिस्ट जूडिथ क्लैट ने कहा, “अब वे प्रकाश संश्लेषण और ऑक्सीजन का उत्पादन शुरू कर सकते हैं।”
“हालाँकि, उन्हें वास्तव में आगे बढ़ने में कुछ घंटे लगते हैं, सुबह में एक लंबा अंतराल होता है। ऐसा लगता है कि सायनोबैक्टीरिया सुबह उठने वालों की तुलना में देर से जागते हैं।”
इसका मतलब है कि दिन के समय की वह खिड़की जिसमें साइनोबैक्टीरिया ऑक्सीजन पंप कर सकता है, बहुत सीमित है – और इसी तथ्य ने मिशिगन विश्वविद्यालय के समुद्र विज्ञानी ब्रायन आर्बिक का ध्यान आकर्षित किया। उन्होंने सोचा कि क्या पृथ्वी के इतिहास में दिन की लंबाई बदलने से प्रकाश संश्लेषण पर कोई प्रभाव पड़ा है।
क्लैट ने बताया, “यह संभव है कि रोगाणुओं के बीच इसी प्रकार की प्रतिस्पर्धा ने प्रारंभिक पृथ्वी पर ऑक्सीजन उत्पादन में देरी में योगदान दिया हो।”
इस परिकल्पना को प्रदर्शित करने के लिए, टीम ने रोगाणुओं पर उनके प्राकृतिक वातावरण और प्रयोगशाला सेटिंग दोनों में प्रयोग और माप किए। उन्होंने सूर्य के प्रकाश को माइक्रोबियल ऑक्सीजन उत्पादन और माइक्रोबियल ऑक्सीजन उत्पादन को पृथ्वी के इतिहास से जोड़ने के लिए अपने परिणामों के आधार पर विस्तृत मॉडलिंग अध्ययन भी किए।
“अंतर्ज्ञान सुझाव देता है कि दो 12-घंटे के दिन एक 24-घंटे के दिन के समान होने चाहिए। सूरज की रोशनी दोगुनी तेजी से बढ़ती और गिरती है, और ऑक्सीजन का उत्पादन लॉकस्टेप में होता है,” लीबनिज सेंटर फॉर ट्रॉपिकल मरीन रिसर्च के समुद्री वैज्ञानिक अर्जुन चेनु ने समझाया जर्मनी में.
“लेकिन बैक्टीरियल मैट से ऑक्सीजन की रिहाई नहीं होती है, क्योंकि यह आणविक प्रसार की गति से सीमित है। सूर्य के प्रकाश से ऑक्सीजन की रिहाई का यह सूक्ष्म अनयुग्मन तंत्र के केंद्र में है।”
इन परिणामों को ऑक्सीजन के स्तर के वैश्विक मॉडल में शामिल किया गया था, और टीम ने पाया कि लंबे दिन पृथ्वी के ऑक्सीजन में वृद्धि से जुड़े थे – न केवल महान ऑक्सीकरण घटना, बल्कि एक और, दूसरा वायुमंडलीय ऑक्सीजनेशन जिसे नियोप्रोटेरोज़ोइक ऑक्सीजनेशन इवेंट कहा जाता है, लगभग 550 से 800 मिलियन साल पहले।
चेन्नु ने कहा, “हम आणविक प्रसार से लेकर ग्रहीय यांत्रिकी तक, बहुत अलग-अलग पैमाने पर काम करने वाले भौतिकी के नियमों को एक साथ जोड़ते हैं। हम दिखाते हैं कि दिन की लंबाई और जमीन पर रहने वाले सूक्ष्मजीवों द्वारा कितनी ऑक्सीजन जारी की जा सकती है, के बीच एक मौलिक संबंध है।”
“यह काफी रोमांचक है। इस तरह हम माइक्रोबियल मैट में अणुओं के नृत्य को हमारे ग्रह और उसके चंद्रमा के नृत्य से जोड़ते हैं।”
में शोध प्रकाशित किया गया है प्रकृति भूविज्ञान.
इस लेख का पुराना संस्करण अगस्त 2021 में प्रकाशित हुआ था।
