महासागर कभी हरे थे, अब फिर बदल सकते हैं रंग: अध्ययन

Introduction

पृथ्वी का लगभग तीन चौथाई हिस्सा महासागरों से ढका हुआ है, जिससे यह ग्रह अंतरिक्ष से एक हल्के नीले रंग के बिंदु जैसा दिखता है। लेकिन जापानी शोधकर्ताओं ने नेचर में प्रकाशित एक अध्ययन में एक सम्मोहक मामला बनाया है कि पृथ्वी के महासागर कभी हरे थे। प्राचीन काल में पृथ्वी के महासागर अलग-अलग दिखते थे, इसका कारण उनकी रसायन विज्ञान और प्रकाश संश्लेषण के विकास से जुड़ा है। भूविज्ञान स्नातक छात्र के रूप में, मुझे ग्रह के इतिहास को रिकॉर्ड करने में बैंडेड आयरन फॉर्मेशन के रूप में जाने जाने वाले एक प्रकार के रॉक डिपॉजिट के महत्व के बारे में पढ़ाया गया था।

बैंडेड आयरन संरचनाएँ आर्कियन और पैलियोप्रोटेरोज़ोइक युगों में जमा हुई थीं, जो लगभग 3.8 से 1.8 बिलियन वर्ष पहले की बात है। उस समय जीवन महासागरों में एक कोशिका वाले जीवों तक ही सीमित था। महाद्वीप भूरे, भूरे और काले रंग की चट्टानों और तलछटों का एक बंजर परिदृश्य थे। महाद्वीपीय चट्टानों पर गिरने वाली बारिश ने लोहे को घोल दिया जिसे फिर नदियों द्वारा महासागरों में ले जाया गया। लोहे के अन्य स्रोत समुद्र तल पर ज्वालामुखी थे। यह लोहा बाद में महत्वपूर्ण हो जाएगा।

आर्कियन ईऑन वह समय था जब पृथ्वी का वायुमंडल और महासागर गैसीय ऑक्सीजन से रहित थे, लेकिन यह वह समय भी था जब सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा उत्पन्न करने वाले पहले जीव विकसित हुए थे। इन जीवों ने अवायवीय प्रकाश संश्लेषण का उपयोग किया, जिसका अर्थ है कि वे ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में प्रकाश संश्लेषण कर सकते हैं। इसने महत्वपूर्ण परिवर्तनों को गति दी क्योंकि अवायवीय प्रकाश संश्लेषण का एक उपोत्पाद ऑक्सीजन गैस है। ऑक्सीजन गैस समुद्री जल में लोहे से बंधी हुई है। ऑक्सीजन केवल एक गैस के रूप में वायुमंडल में मौजूद थी जब समुद्री जल का लोहा अधिक ऑक्सीजन को बेअसर नहीं कर सकता था।

अंततः, प्रारंभिक प्रकाश संश्लेषण ने 'महान ऑक्सीकरण घटना' को जन्म दिया, जो एक प्रमुख पारिस्थितिक मोड़ था जिसने पृथ्वी पर जटिल जीवन को संभव बनाया। इसने बड़े पैमाने पर ऑक्सीजन रहित पृथ्वी से महासागर और वायुमंडल में बड़ी मात्रा में ऑक्सीजन वाली पृथ्वी में संक्रमण को चिह्नित किया। धारीदार लौह संरचनाओं में विभिन्न रंगों के 'बैंड' ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में जमा लोहे के जमाव और लाल ऑक्सीकृत लोहे के बीच एक परिवर्तन के साथ इस बदलाव को रिकॉर्ड करते हैं।

आर्कियन युग में हरे महासागरों के लिए हाल ही में प्रकाशित शोधपत्र की शुरुआत एक अवलोकन से होती है: जापानी ज्वालामुखी द्वीप इवो जीमा के आसपास के पानी में एक हरा रंग है जो ऑक्सीकृत आयरन - Fe(III) के एक रूप से जुड़ा हुआ है। द्वीप के आसपास के हरे पानी में नीले-हरे शैवाल पनपते हैं। अपने नाम के बावजूद, नीले-हरे शैवाल आदिम बैक्टीरिया हैं और असली शैवाल नहीं हैं। आर्कियन युग में, आधुनिक नीले-हरे शैवाल के पूर्वज अन्य बैक्टीरिया के साथ विकसित हुए जो प्रकाश संश्लेषण के लिए इलेक्ट्रॉनों के स्रोत के रूप में पानी के बजाय लौह लौह का उपयोग करते हैं। यह समुद्र में लोहे के उच्च स्तर की ओर इशारा करता है।

प्रकाश संश्लेषक जीव सूर्य की ऊर्जा का उपयोग करके CO को शर्करा में बदलने के लिए अपनी कोशिकाओं में वर्णक (ज्यादातर क्लोरोफिल) का उपयोग करते हैं। क्लोरोफिल पौधों को उनका हरा रंग देता है। नीले-हरे शैवाल अनोखे होते हैं क्योंकि उनमें सामान्य क्लोरोफिल वर्णक होता है, लेकिन फ़ाइकोएरिथ्रोबिलिन (PEB) नामक दूसरा वर्णक भी होता है। अपने शोधपत्र में, शोधकर्ताओं ने पाया कि PEB के साथ आनुवंशिक रूप से इंजीनियर आधुनिक नीले-हरे शैवाल हरे पानी में बेहतर तरीके से बढ़ते हैं। हालाँकि क्लोरोफिल हमें दिखाई देने वाले प्रकाश के स्पेक्ट्रम में प्रकाश संश्लेषण के लिए बहुत अच्छा है, लेकिन PEB हरे-प्रकाश की स्थिति में बेहतर लगता है।

प्रकाश संश्लेषण और ऑक्सीजन के उदय से पहले, पृथ्वी के महासागरों में घुला हुआ कम किया हुआ लोहा (ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में जमा हुआ लोहा) था। आर्कियन ईऑन में प्रकाश संश्लेषण के उदय से मुक्त ऑक्सीजन ने समुद्री जल में ऑक्सीकृत लोहे को जन्म दिया। पेपर के कंप्यूटर सिमुलेशन ने यह भी पाया कि प्रारंभिक प्रकाश संश्लेषण द्वारा जारी ऑक्सीजन ने ऑक्सीकृत लोहे के कणों की इतनी उच्च सांद्रता पैदा की कि सतह का पानी हरा हो गया। एक बार जब महासागर में सभी लोहे का ऑक्सीकरण हो गया, तो पृथ्वी के महासागरों और वायुमंडल में मुक्त ऑक्सीजन (0) मौजूद थी। इसलिए अध्ययन का एक प्रमुख निहितार्थ यह है कि अंतरिक्ष से देखे जाने वाले हल्के हरे रंग के बिंदु वाले ग्रह प्रारंभिक प्रकाश संश्लेषक जीवन को आश्रय देने के लिए अच्छे उम्मीदवार ग्रह हैं।

महासागर रसायन विज्ञान में परिवर्तन क्रमिक थे। आर्कियन काल 1.5 बिलियन वर्ष तक चला। यह पृथ्वी के इतिहास के आधे से अधिक है। तुलनात्मक रूप से, जटिल जीवन के उदय और विकास का पूरा इतिहास पृथ्वी के इतिहास का लगभग आठवाँ हिस्सा दर्शाता है। लगभग निश्चित रूप से, इस अवधि के दौरान महासागरों का रंग धीरे-धीरे बदला और संभावित रूप से दोलन किया। यह समझा सकता है कि नीले-हरे शैवाल ने प्रकाश संश्लेषक वर्णक के दोनों रूपों को क्यों विकसित किया। क्लोरोफिल सफेद प्रकाश के लिए सबसे अच्छा है जो आज हमारे पास मौजूद सूर्य के प्रकाश का प्रकार है। हरे और सफेद प्रकाश का लाभ उठाना एक विकासवादी लाभ होता।

हाल ही में प्रकाशित जापानी शोधपत्र से यह सीख मिलती है कि हमारे महासागरों का रंग जल रसायन विज्ञान और जीवन के प्रभाव से जुड़ा हुआ है। हम विज्ञान कथाओं से बहुत ज़्यादा उधार लिए बिना भी अलग-अलग महासागरों के रंगों की कल्पना कर सकते हैं। अगर सल्फर का स्तर ज़्यादा होता तो पृथ्वी पर बैंगनी रंग के महासागर संभव होते। इसका कारण तीव्र ज्वालामुखी गतिविधि और वायुमंडल में कम ऑक्सीजन सामग्री हो सकती है, जिससे बैंगनी सल्फर बैक्टीरिया का प्रभुत्व हो सकता है।

सैद्धांतिक रूप से, लाल महासागर तीव्र उष्णकटिबंधीय जलवायु के तहत भी संभव हैं, जब भूमि पर चट्टानों के क्षय से लाल ऑक्सीकृत लोहा बनता है और नदियों या हवाओं द्वारा महासागरों में ले जाया जाता है। या यदि 'लाल ज्वार' से जुड़े शैवाल की एक किस्म सतह के महासागरों पर हावी हो गई। ये लाल शैवाल नाइट्रोजन जैसे उर्वरक की गहन सांद्रता वाले क्षेत्रों में आम हैं। आधुनिक महासागरों में, यह सीवरों के करीब तटरेखा में होता है।

जैसे-जैसे हमारा सूर्य बूढ़ा होता जाएगा, यह पहले चमकीला होता जाएगा, जिससे सतह का वाष्पीकरण और तीव्र यूवी प्रकाश बढ़ेगा। यह बिना ऑक्सीजन के गहरे पानी में रहने वाले बैंगनी सल्फर बैक्टीरिया के लिए फायदेमंद हो सकता है। इससे तटीय या स्तरीकृत क्षेत्रों में अधिक बैंगनी, भूरा या हरा रंग दिखाई देगा, जबकि फाइटोप्लांकटन में कमी के कारण पानी में गहरा नीला रंग कम होगा। आखिरकार, जैसे-जैसे सूर्य पृथ्वी की कक्षा को घेरने के लिए फैलेगा, महासागर पूरी तरह से वाष्पित हो जाएंगे।

भूवैज्ञानिक समय-सीमा में कुछ भी स्थायी नहीं है और इसलिए हमारे महासागरों के रंग में परिवर्तन अपरिहार्य है। (लेखक: सीड्रिक एम. जॉन, प्रोफेसर और क्वीन मैरी यूनिवर्सिटी ऑफ लंदन में पर्यावरण और स्थिरता के लिए डेटा विज्ञान के प्रमुख)

(अस्वीकरण कथन: सेड्रिक जॉन को यूकेआरआई से धन प्राप्त होता है।) यह लेख क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत द कन्वर्सेशन से पुनः प्रकाशित किया गया है। मूल लेख पढ़ें।