पृथ्वी एक जीवित ग्रह हो। यो सुन्दा आश्चर्य पनि लाग्न सक्छ फेरि पृथ्वीसँग रहेको जैविक विविधता देखेर सामान्य पनि लाग्न सक्छ। तर ठीक सुन्नु भयो, पृथ्वी जीवित ग्रह हो जसले आफ्नै आन्तरिक भौगर्भिक क्रियाकलाप (Geological activity) बाट ताप उत्पन्न गर्न सक्छ। सबै ग्रह या आकाशीय पिण्ड त्यस्तो गर्न नसक्ने पनि हुन सक्छन्। जस्तो हाम्रो चन्द्रमाले त्यस्तो गर्न सक्दैन।
पृथ्वीको जति गहिराइमा गइन्छ त्यति नै तापक्रम बढ्दै जान्छ। यदि २५ किमी गहिराइमा पुगियो तापक्रम ७५० डिग्री सेल्सियस पुग्छ भने यसको केन्द्रको तापक्रम ४००० डिग्री सेल्सियस पुग्छ। विभिन्न प्रकारका भौगर्भिक क्रियाकलापहरुले गर्दा विभिन्न तातोपानीका कुण्डहरू,मुलहरुको मज्जा पनि हामीले लिन्छौँ। ज्वालामुखी देखि भूकम्पसम्म, तातो पानीका ती मूल र फोहोरा देखि कम्पासको सुई घुमाउने चुम्बकीय क्षेत्र र हाम्रो भान्सामा रहेको खाना पकाउने ग्यास देखि राजमुकुटमा झल्किने हिरासम्म सबैको कारक पृथ्वीको गर्भमा भएका हलचल नै हुन् जसले पृथ्वी स्वयंलाई विशाल शक्तिको स्रोत बनाउँछन्।
पृथ्वीको सतहमा तापशक्तिको औसत सञ्चार ८७ मेगावाट प्रति वर्ग मीटर हुन्छ जो सूर्यबाट प्राप्त शक्तिको १/१०००० भाग हुन आउँछ। यसको मतलब पृथ्वीले कुल ४७ टेरावाट तापशक्ति उत्सर्जन गर्छ जुन हजारौँ आणविक भट्टिहरुले उत्सर्जन गर्ने शक्ति हो। पृथ्वीको यो मौलिक तापशक्तिको स्रोतको बारेमा धेरै अनिश्चितताहरु थिए तर अहिले भने प्रमुख स्रोतहरु यस प्रकार छन्।
१. पृथ्वीको रचनाको क्रममा थुनिएको ताप (Heat trapped during Earth formation)
२. रेडियोधर्मी तत्वहरूको अणु क्षयिकरण (Atomic decay of radioactive substances)
३. भुगर्भमा स्थित विभिन्न सघन पदार्थहरू केन्द्र तिर डुब्दा हुने घर्षणले उत्पन्न ताप (frictional heating, caused by denser core material sinking to the center of the planet)
***
तापशक्ति उत्पन्न कसरी हुन्छ त्यो बुझ्नको लागि हामी १३ बिलियन वर्ष अगाडि फर्कनु पर्छ। ब्रह्माण्डीय शुरुवातको महाबिष्फोट (Big Bang) पश्चात पदार्थको रचना प्रोटोन (Proton), न्यूट्रोन (Neutron), इलेक्ट्रोन (Electron) र न्युट्रिनो (Neutrino) को स्वरूपमा भएको थियो। त्यसपछि झण्डै ३७०,००० वर्ष पश्चात पहिलो हाइड्रोजनको अणु बनेको हुनुपर्छ जब प्रोटोनले इलेक्ट्रोनलाई आकर्षित गरेको थियो। त्यति नै बेला अलि भारी अणु पनि बनेका हुनुपर्छ जस्तो ड्युटेरियम (Deuterium), हेलियम (Helium) इत्यादि। यो प्रक्रियालाई महाविष्फोटको अणुसंयोजन (Big Bang Nucleosynthesis) भनिन्छ।
सरल शब्दमा भन्ने हो भने यिनै हाइड्रोजन र हेलियमका अणुहरू नजिकिदैँ जाँदा अर्थात् गुरुत्वबलले तिनीहरूलाई बाँध्दा ताराहरु जन्मिए। यसको लागि करोडौँ वर्षहरू लाग्ने यो प्रक्रिया अहिले पनि निरन्तर चलिरहेको छ। विशाल ताराहरु जो आफ्नो जीवनकालमा त्यही हाइड्रोजन र हेलियमलाई संयोजन (stellar nucleosynthesis ) गर्दै प्रकाश र ताप उत्सर्जन गर्दै चमकन्छन्। जब यिनीहरुसँग यही इन्धन सकिँदै जान्छ यिनीहरू अर्को विष्फोटको (Supernova) को प्रक्रियाबाट गुज्रन्छन् र अझ भारी तत्वहरूको सृजना हुन्छ। तिनै सृजित तत्वहरूको बादलहरू गुरुत्वको कारण एकत्रित हुँदै ग्रहहरू जन्मिन्छन्। पृथ्वीको रचना पनि त्यसै प्रक्रिया बाट भएको हो। त्यही बेला ताप शक्ति पनि पृथ्वीमा थुनिएको थियो जुन अझै भुगर्भका विभिन्न तहमा निक्षेपित रहेको छ।
***
पृथ्वीको रचना पनि त्यस्तै प्रक्रियाबाट भएकोले पृथ्वीको बनावट त्यति सहज त छैन तर ती सबै प्राकृतिक तत्वहरुको संयोजनले बनेको हुन्छ जसमा सबै भन्दा सरल तत्व हाइड्रोजन र भारितत्व युरेनियम (Uranium) छन् अर्थात् पिरियोडिक टेबलका सम्पूर्ण तत्वहरू। ती तत्वहरू पृथ्वीका प्रत्येक पत्रहरूमा सजिएर बसेका छन्। पृथ्वीको रचनामा भारी र अस्थिर तत्वहरू पनि उल्लेखनीय मात्रामा पाइन्छन् जसले पृथ्वीलाई विशाल आणविक भट्टीमा रूपान्तरण गर्छन्।
रेडियोधर्मी क्रियाकलाप पृथ्वीको सामान्य प्रक्रिया हो। पृथ्वीमा प्रत्येक बस्तु रेडियोधर्मी छन्। मानिसले समेत केही हजार मूलकण (Elementary Particles) हरू उत्सर्जन गर्छन्। हामीले कुन स्तर र घनत्वमा परीक्षण गरिरहेका छौँ त्यसमा रेडियोधर्मीताको तिब्रता भर पर्छ। अर्थात् Geiger counter को कान कति बटार्ने हो त्यसैमा भर पर्छ।
रेडियोधर्मिता विभिन्न प्रकारको हुन्छ, प्रत्येकले उत्सर्जन गर्ने मूलकणहरू, तिब्रता र शक्ति अलग अलग हुन्छन् जसलाई त्यसले निक्षेपण अर्थात् थुपारेको तापबाट मापन गर्न सकिन्छ। तिनै विभिन्न रेडियोधर्मी विकिरणहरु मध्ये बेटा विकिरण (beta radiation) बढी महत्वपूर्ण छ जसमा एउटा इलेक्ट्रोन र न्युट्रिनो (Neutrino) उत्सर्जित हुन्छ। इलेक्ट्रोन त उत्सर्जित हुनासाथ अवशोषित (Absorbed) भइहाल्छ तर न्युट्रिनो भने विभिन्न पदार्थहरुलाई छेडेर पार हुनसक्छ। पुरै पृथ्वी नै न्युट्रीनोको लागि पारदर्शी जस्तै हुन्छ। अन्तरिक्षबाट पनि अनगिन्ती मात्रामा न्युट्रीनोहरु बर्षिरहेका हुन्छन् र ती हाम्रो शरीर लगायत पृथ्वी हुँदै लगातार पार भएर जान्छन्। अर्थात् पृथ्वीको कुनै पनि गहिराइ न्युट्रीनोको लागि सामान्य हो। त्यसैले तिनै न्युट्रिनोहरुको अध्ययनबाट पृथ्वीको गर्भमा भएको प्रत्येक क्रियाकलाप विशेषत रेडियोधर्मी प्रक्रियाको बारेमा जानकारी प्राप्त गर्न सकिन्छ।
ती अति सुक्ष्म कणहरुलाई Geoneutrinos भनिन्छ जुन पृथ्वीको गर्भमा भएको अणु क्षयिकरणबाट उत्सर्जित हुन्छन्। यिनीहरू पृथ्वीको सुदुर गहिराइको अध्ययन गर्ने माध्यम भए पनि यिनिहरुलाई पत्ता लगाएर अध्ययन गर्न कत्ति पनि सजिलो छैन। प्रमुख समस्या भनेको नै यसले पदार्थहरू सङ्ग अति न्यून अन्तरकृया गर्छ। तर पनि अहिले इनिहरुलाई आवश्यक मात्रामा पत्ता लगाउने संरचना चाहिँ उपलब्ध छ।
Geoneutrinos विशेषगरी भारी तत्वहरुवाट उत्सर्जित हुन्छ जसको हाफ लाईफ (Half life) धेरै लामो हुन्छ जस्तो कि युरेनियम (Uranium), पोटासियम (Potassium) , थोरियम (Thorium) । उदाहरणको लागि युरेनियम - २३८ ले औसतमा ६ वटा न्युट्रीनो उत्सर्जित गर्छ जसले करिब ५२ मेगाइलेक्ट्रोनभोल्ट शक्ति वहन गर्छन् जसले सम्पर्कमा आएका पदार्थमा सोही शक्ति तापको स्वरूपमा निक्षेपण गर्छन्। प्रत्येक न्युट्रीनोले २ मेगाइलेक्ट्रोनभोल्ट शक्ति वहन गर्छ। १ मेगाइलेक्ट्रोनभोल्ट बराबर १.६ x १०^(-१३) जुल हुन्छ त्यसैले पृथ्वीको कुल तापक्रम पुग्नको लागि १०^२५ वटा परमाणु क्षयिकरण (Atomic decay) हुनुपर्छ।
पृथ्वीमा न्युट्रीनो हरु सबै दिशा तिरबाट बर्सन्छन्। त्यो पृथ्वीमै भएका अणु क्षयिकरण हुन् सक्छन् भने अन्तरिक्ष बाट पनि असङ्ख्य न्युट्रिनो हरु पृथ्वीमा वर्षिरहन्छन्। त्यसैले हाम्रो अगाडिको प्रमुख चुनौती भनेकै पृथ्वीको गर्भमा उत्सर्जित न्युट्रीनो कुन चाहिँ हो किनकि त्यो कुन दिशा बाट आइरहेको छ त्यो हामी भन्न सक्दैनौ। तैपनि हामीले ती अणु क्षयिकरणहरुको Energy Spectrum को Computer Simulation गर्दै पृथ्वीको विभिन्न तह समुहमा यसको घनत्व र स्थितिलाई विश्लेषण गर्न सक्छौं। जसलाई अध्ययन गर्नको लागि जापान, इटाली, अमेरिकामा स्थित विभिन्न Neutrino detectors हरुको सहायताबाट उपलब्ध तथ्यहरूको प्रयोग गरिन्छ।
***
अहिलेसम्म हाम्रो गहिरो खानी भनेको जम्मा १० किलोमीटर गहिरो छ जबकि पृथ्वीको अर्धव्यास ६५०० किमी रहेको छ। यसको मतलब हामी आफ्नै पृथ्वीको बारेमा नगन्य मात्र जान्दछौ। हामीले पृथ्वीको गर्भमा हुने प्रक्रियाहरुलाई भूकम्पीय मापन प्रविधि (Seismic Measurements) बाट बुझ्छौ। यसैका तथ्यहरूको आधारमा पृथ्वीको संरचनालाई विभिन्न समुहमा विभाजन गरिएको हुन्छ। बीचमा केन्द्र (Core) जो भित्र अत्याधिक चापको कारण ठोस हुन्छ, बाहिर लेदो तरल outer core, तल्लो र उपल्लो Mantle अनि सबै भन्दा माथिको सतह Crust जसको बाहिरी सतहमा हामी हाम्रा जमीन र महासागरहरु स्थित छन्।
पृथ्वीको mantle र outer core जो तरल छ त्यसमा भारी पदार्थहरू डुब्ने हलुका पदार्थ उत्रने गर्दै जाँदा एक निरन्तर लहर पैदा हुन्छ। जसले mantle माथि तैरिरहेका टेक्टोनिक प्लेट्सहरुलाई पनि गतिशील राख्छन् भने पदार्थहरू बीच घर्षण पनि निरन्तर हुन्छ। ती घर्षणहरुले ताप पनि उत्सर्जन गर्छन्। तिनै घर्षणको फलस्वरूप भूकम्प, ज्वालामुखीहरु पनि निरन्तर सक्रिय हुन्छन्।
Mantle र outer core मा रहेका तरल धातुहरुको हलचलले ताप मात्र होइन पृथ्वीको चुम्बकीय क्षेत्र समेत पैदा हुन्छ। यही चुम्बकीय क्षेत्रले पृथ्वीलाई सूर्यबाट उत्सर्जित उच्च शक्ति र गति भएका खतरनाक कण हरुको वर्षाबाट पनि जोगाउँछ जसले पृथ्वीमा कार्बन आधारित जीवन सम्भव भएको छ।
पृथ्वीको यही मौलिक गुणहरुले पृथ्वी एक जीवित ग्रह हो। जसले निरन्तर हाम्रो पालन पोषण गरिरहेको छ। करिब ४.६ बिलियन वर्ष देखि यो ग्रहको मुटु निरन्तर धड्किरहेको छ। पृथ्वीको यो ढुकढुकी हामीले पनि महसुस गर्न सक्छौँ।
