वायुमंडल की उत्पत्ति (Origin of Atmosphere)

इस लेख में, आप पढ़ेंगे वायुमंडल की उत्पत्ति – यूपीएससी आईएएस (भूगोल) के लिए

हमारे सौर मंडल के अन्य ग्रहों और चंद्रमाओं में वायुमंडल है, लेकिन उनमें से कोई भी जीवन का समर्थन नहीं कर सकता जैसा कि हम जानते हैं। वे या तो बहुत घने हैं (जैसा कि शुक्र पर) या पर्याप्त घने नहीं हैं (जैसा कि मंगल पर ), और उनमें से किसी में भी बहुत अधिक ऑक्सीजन नहीं है, वह बहुमूल्य गैस जिसकी हम पृथ्वी के जानवरों को हर मिनट आवश्यकता होती है। तो हमारा वातावरण इतना विशेष कैसे हो गया?
कुछ वैज्ञानिक आज पृथ्वी के वायुमंडल के विकास में तीन चरणों का वर्णन करते हैं।

वायुमंडल की उत्पत्ति (Origin of Atmosphere)

• ऐसा माना जाता है कि पृथ्वी का निर्माण लगभग 5 अरब वर्ष पहले हुआ था ।
• पहले 500 मिलियन वर्षों में, ग्रह के आंतरिक भाग के क्षय के दौरान निष्कासित वाष्प और गैसों से एक घना वातावरण उभरा ।
  • पृथ्वी के ठंडा होने के दौरान, आंतरिक ठोस पृथ्वी से गैसें और जलवाष्प निकलीं । इससे वर्तमान वातावरण का विकास प्रारम्भ हुआ।  इस प्रक्रिया को डीगैसिंग कहा जाता है।
• इन गैसों में हाइड्रोजन (H₂), जल वाष्प, मीथेन (CH₄) और कार्बन ऑक्साइड शामिल हो सकते हैं ।
• 3.5 अरब वर्ष पहले वायुमंडल में संभवतः कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂), कार्बन मोनोऑक्साइड (CO), पानी (H₂O), नाइट्रोजन (N₂) और हाइड्रोजन शामिल थे।
• जलमंडल का निर्माण 4 अरब साल पहले जलवाष्प के संघनन से हुआ था , जिसके परिणामस्वरूप पानी के महासागर बने जिनमें अवसादन हुआ।
• प्राचीन पर्यावरण की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता मुक्त ऑक्सीजन की अनुपस्थिति थी । इस तरह के अवायवीय अपचायक वातावरण का प्रमाण प्रारंभिक चट्टान संरचनाओं में छिपा हुआ है, जिनमें लोहा और यूरेनियम जैसे कई तत्व अपनी कम अवस्था में होते हैं। इस अवस्था में तत्व मध्य-प्रीकैम्ब्रियन और कम उम्र की, 3 अरब वर्ष से कम पुरानी चट्टानों में नहीं पाए जाते हैं।
• एक अरब साल पहले , नीले-हरे शैवाल कहे जाने वाले प्रारंभिक जलीय जीवों ने H2O और CO₂ के अणुओं को विभाजित करने और उन्हें कार्बनिक यौगिकों और आणविक ऑक्सीजन (O₂) में पुनः संयोजित करने के लिए सूर्य से ऊर्जा का उपयोग करना शुरू किया। इस सौर ऊर्जा रूपांतरण प्रक्रिया को प्रकाश संश्लेषण के रूप में जाना जाता है । प्रकाश संश्लेषक रूप से निर्मित ऑक्सीजन में से कुछ ने कार्बनिक कार्बन के साथ मिलकर CO₂ अणुओं को फिर से बनाया। बची हुई ऑक्सीजन वायुमंडल में जमा हो गई, जिससे आरंभिक विद्यमान अवायवीय जीवों के संबंध में एक विशाल पारिस्थितिक आपदा उत्पन्न हो गई। जैसे-जैसे वातावरण में ऑक्सीजन बढ़ी, CO₂ कम हुई।
• वायुमंडल में उच्च, कुछ ऑक्सीजन (O₂) अणुओं ने सूर्य की पराबैंगनी (UV) किरणों से ऊर्जा को अवशोषित किया और एकल ऑक्सीजन परमाणु बनाने के लिए विभाजित हो गए। ये परमाणु शेष ऑक्सीजन (O₂) के साथ मिलकर ओजोन (O₃) अणु बनाते हैं, जो यूवी किरणों को अवशोषित करने में बहुत प्रभावी होते हैं। पृथ्वी के चारों ओर मौजूद ओजोन की पतली परत एक ढाल के रूप में कार्य करती है, जो ग्रह को यूवी प्रकाश के विकिरण से बचाती है।
• पृथ्वी को जैविक रूप से घातक यूवी विकिरण, 200 से 300 नैनोमीटर (एनएम) तक की तरंग दैर्ध्य से बचाने के लिए आवश्यक ओजोन की मात्रा, 600 मिलियन वर्ष पहले अस्तित्व में थी। इस समय, ऑक्सीजन का स्तर इसकी वर्तमान वायुमंडलीय सांद्रता का लगभग 10% था।
• इस अवधि से पहले, जीवन समुद्र तक ही सीमित था। ओजोन की उपस्थिति ने जीवों को भूमि पर विकसित होने और रहने में सक्षम बनाया। ओजोन ने पृथ्वी पर जीवन के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई और जीवन को उसी रूप में मौजूद रहने दिया जैसा हम वर्तमान में जानते हैं।

वायुमंडल निर्माण के 3 चरण (3 Phases of Atmosphere Formation)

• अभी-अभी बनी पृथ्वी : पृथ्वी की तरह, हाइड्रोजन (H₂) और हीलियम (He) बहुत गर्म थे । गैस के ये अणु इतनी तेज़ी से आगे बढ़े कि वे पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण से बच गए और अंततः सभी अंतरिक्ष में चले गए।
  • पृथ्वी का मूल वायुमंडल संभवतः केवल हाइड्रोजन और हीलियम था क्योंकि ये सूर्य के चारों ओर धूल भरी, गैसीय डिस्क में मुख्य गैसें थीं जिनसे ग्रह बने थे । पृथ्वी और उसका वातावरण बहुत गर्म था। हाइड्रोजन और हीलियम के अणु वास्तव में तेजी से चलते हैं, खासकर गर्म होने पर । दरअसल, वे इतनी तेजी से आगे बढ़े कि अंततः वे सभी पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण से बच गए और अंतरिक्ष में चले गए।

• युवा पृथ्वी : ज्वालामुखियों ने भाप के रूप में H₂O (पानी), कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂), और अमोनिया (NH₃) गैसें छोड़ीं। कार्बन डाइऑक्साइड समुद्री जल में घुल गया। साधारण बैक्टीरिया सूरज की रोशनी और CO₂ पर पनपते हैं। उपोत्पाद ऑक्सीजन (O₂) है।
  • पृथ्वी का “दूसरा वायुमंडल” पृथ्वी से ही आया है। वहाँ बहुत सारे ज्वालामुखी थे , आज की तुलना में बहुत अधिक क्योंकि पृथ्वी की परत अभी भी बन रही थी। ज्वालामुखी निकले
    • भाप (H₂O, दो हाइड्रोजन परमाणु और एक ऑक्सीजन परमाणु के साथ),
    • कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂, एक कार्बन परमाणु और दो ऑक्सीजन परमाणु के साथ),
    • अमोनिया (NH₃, एक नाइट्रोजन परमाणु और तीन हाइड्रोजन परमाणु के साथ)।

• वर्तमान पृथ्वी: पौधे और जानवर संतुलन में पनपते हैं। पौधे कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) लेते हैं और ऑक्सीजन (O₂) छोड़ते हैं। जानवर ऑक्सीजन (O₂) लेते हैं और CO₂ छोड़ते हैं। सामान जलाने से भी CO₂ निकलती है।
  • अधिकांश CO₂ महासागरों में घुल गई । अंततः, बैक्टीरिया का एक सरल रूप विकसित हुआ जो सूर्य की ऊर्जा और पानी में कार्बन डाइऑक्साइड पर जीवित रह सकता था, और अपशिष्ट उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन का उत्पादन कर सकता था। इस प्रकार, वायुमंडल में ऑक्सीजन का निर्माण शुरू हो गया, जबकि कार्बन डाइऑक्साइड का स्तर गिरना जारी रहा । इस बीच, वायुमंडल में अमोनिया के अणु सूरज की रोशनी से टूट गए, जिससे नाइट्रोजन और हाइड्रोजन निकल गए । हाइड्रोजन , सबसे हल्का तत्व होने के कारण, वायुमंडल के शीर्ष पर पहुंच गया और इसका अधिकांश भाग अंततः अंतरिक्ष में चला गया।

अब हमारे पास पृथ्वी का “तीसरा वायुमंडल ” है, जिसे हम सभी जानते हैं और पसंद करते हैं – एक ऐसा वातावरण जिसमें हमारे सहित जानवरों के विकास के लिए पर्याप्त ऑक्सीजन होती है।

तो, पौधे और कुछ बैक्टीरिया कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करते हैं और ऑक्सीजन छोड़ते हैं , और जानवर ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं और कार्बन-डाइऑक्साइड छोड़ते हैं – कितना सुविधाजनक है! जिस वातावरण पर जीवन निर्भर करता है वह जीवन द्वारा ही बनाया गया है।

क्या आप जानते हैं (Do you know)

स्थलमंडल में स्तरित संरचना का निर्माण: (Formation of the layered structure in the lithosphere)

• पृथ्वी अपनी आदिम अवस्था में अधिकतर अस्थिर अवस्था में थी।
• घनत्व में धीरे-धीरे वृद्धि के कारण अंदर का तापमान बढ़ गया है। परिणामस्वरूप अंदर का पदार्थ अपने घनत्व के आधार पर अलग होने लगा। इस प्रक्रिया को विभेदन कहा जाता है।
• इससे भारी सामग्री (जैसे लोहा) को पृथ्वी के केंद्र की ओर डूबने और हल्की सामग्री को सतह की ओर बढ़ने की अनुमति मिली।
• इसके कारण पृथ्वी क्रस्ट (सबसे बाहरी), मेंटल, बाहरी कोर और इनर कोर (भीतरी) जैसी परतों में विभाजित हो गई।
• भूपर्पटी से कोर तक पदार्थ का घनत्व बढ़ जाता है।