Science: क्या निकटवर्ती सुपरनोवा विस्फोटों से पृथ्वी पर जीवन को खतरा हो सकता है

Science: पृथ्वी के सुरक्षात्मक वातावरण ने अरबों वर्षों से जीवन को आश्रय दिया है, जिससे एक ऐसा आश्रय बना है जहाँ विकास ने हमारे जैसे जटिल जीवन रूपों का निर्माण किया है। ओजोन परत जीवमंडल को घातक UV विकिरण से बचाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। यह सूर्य के शक्तिशाली UV आउटपुट का 99% हिस्सा रोकती है। पृथ्वी का मैग्नेटोस्फीयर भी हमें आश्रय देता है।लेकिन सूर्य अपेक्षाकृत शांत है। शक्तिशाली सुपरनोवा विस्फोटों से हमारी रक्षा करने में ओजोन और Magnetosphere कितने प्रभावी हैं? हर दस लाख साल में - पृथ्वी के 4.5 अरब साल के जीवनकाल का एक छोटा सा अंश - एक विशाल तारा पृथ्वी के 100 पारसेक (326 प्रकाश वर्ष) के भीतर फटता है। हम यह इसलिए जानते हैं क्योंकि हमारा सौर मंडल अंतरिक्ष में एक विशाल बुलबुले के अंदर बैठा है जिसे स्थानीय बुलबुला कहा जाता है।यह अंतरिक्ष का एक विशाल क्षेत्र है जहाँ हाइड्रोजन का घनत्व बुलबुले के बाहर की तुलना में बहुत कम है। पिछले 10 से 20 मिलियन वर्षों में सुपरनोवा विस्फोटों की एक श्रृंखला ने बुलबुले को काट दिया। सुपरनोवा खतरनाक होते हैं, और ग्रह जितना उनके करीब होता है, उसके प्रभाव उतने ही घातक होते हैं। वैज्ञानिकों ने सुपरनोवा विस्फोटों के पृथ्वी पर पड़ने वाले प्रभावों पर अटकलें लगाई हैं, यह सोचकर कि क्या इसने बड़े पैमाने पर विलुप्ति को जन्म दिया है या कम से कम आंशिक विलुप्ति को।

सुपरनोवा के गामा-रे विस्फोट और कॉस्मिक किरणें पृथ्वी के ओजोन को नष्ट कर सकती हैं और आयनकारी यूवी विकिरण को ग्रह की सतह तक पहुँचने देती हैं। इसके प्रभाव से वायुमंडल में अधिक एरोसोल कण भी बन सकते हैं, जिससे बादलों का कवरेज बढ़ सकता है और वैश्विक शीतलन हो सकता है। नेचर कम्युनिकेशंस अर्थ एंड एनवायरनमेंट में एक नया शोध लेख सुपरनोवा विस्फोटों और पृथ्वी पर उनके प्रभाव की जांच करता है। इसका शीर्षक है "पृथ्वी का वायुमंडल निकटवर्ती सुपरनोवा से जीवमंडल की रक्षा करता है।" मुख्य लेखक साइप्रस इंस्टीट्यूट, निकोसिया, साइप्रस के जलवायु और वायुमंडल अनुसंधान केंद्र के थियोडोरोस क्रिस्टौडियास हैं। पिछले कुछ मिलियन वर्षों में निकटवर्ती कोर-पतन सुपरनोवा (एसएनई) का एकमात्र सबूत स्थानीय बुलबुला नहीं है। महासागर तलछट में 60Fe भी होता है, जो 2.6 मिलियन वर्षों के अर्ध-जीवन के साथ लोहे का एक रेडियोधर्मी समस्थानिक है। विस्फोट होने पर SNe 60Fe को अंतरिक्ष में छोड़ता है, जो दर्शाता है कि करीब 2 मिलियन वर्ष पहले एक निकटवर्ती सुपरनोवा विस्फोट हुआ था। तलछट में भी 60Fe है जो लगभग 8 मिलियन वर्ष पहले एक और SN विस्फोट का संकेत देता है। शोधकर्ताओं ने SN विस्फोट को लगभग 370 मिलियन वर्ष पहले लेट डेवोनियन विलुप्ति के साथ सहसंबंधित किया है। एक शोधपत्र में, शोधकर्ताओं ने UV प्रकाश द्वारा जलाए गए पौधों के बीजाणुओं को पाया, जो इस बात का संकेत है कि किसी शक्तिशाली चीज ने पृथ्वी की ओजोन परत को नष्ट कर दिया।

वास्तव में, लेट डेवोनियन विलुप्ति से लगभग 300,000 वर्ष पहले पृथ्वी की जैव विविधता में गिरावट आई थी, जो यह दर्शाता है कि कई SNe ने इसमें भूमिका निभाई होगी। पृथ्वी की ओजोन परत निरंतर प्रवाह में है। जैसे ही UV ऊर्जा उस तक पहुँचती है, यह ओजोन अणुओं (O3) को अलग कर देती है। इससे UV ऊर्जा नष्ट हो जाती है, और ऑक्सीजन परमाणु फिर से O3 में मिल जाते हैं। चक्र दोहराया जाता है। यह वायुमंडलीय रसायन विज्ञान का एक सरलीकृत संस्करण है, लेकिन यह चक्र को स्पष्ट करने का काम करता है। निकटवर्ती सुपरनोवा चक्र को प्रभावित कर सकता है, जिससे ओजोन स्तंभ घनत्व कम हो सकता है और अधिक घातक यूवी पृथ्वी की सतह तक पहुंच सकता है। लेकिन नए शोधपत्र में, क्रिस्टौडियास और उनके साथी लेखकों ने सुझाव दिया है कि पृथ्वी की ओजोन परत सोच से कहीं अधिक लचीली है और 100 पारसेक के भीतर SNe के विरुद्ध पर्याप्त सुरक्षा प्रदान करती है।

जबकि पिछले शोधकर्ताओं ने पृथ्वी के वायुमंडल और निकटवर्ती SN के प्रति इसकी प्रतिक्रिया का मॉडल तैयार किया है, लेखकों का कहना है कि उन्होंने उस काम में सुधार किया है। उन्होंने पृथ्वी के वायुमंडल पर निकटवर्ती SNe विस्फोटों के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए वायुमंडलीय रसायन विज्ञान (EMAC) मॉडल के साथ पृथ्वी के वायुमंडल का मॉडल तैयार किया। EMAC का उपयोग करते हुए, लेखकों का कहना है कि उन्होंने पृथ्वी के वायुमंडल की "जटिल वायुमंडलीय परिसंचरण गतिशीलता, रसायन विज्ञान और प्रक्रिया प्रतिक्रिया" का मॉडल तैयार किया है। ये "उच्च आयनीकरण के जवाब में समताप मंडलीय ओजोन हानि का अनुकरण करने के लिए आवश्यक हैं, जिससे आयन-प्रेरितन Nucleationऔर कण वृद्धि CCN" (क्लाउड कंडेनसेशन न्यूक्लिआई) में होती है। "हम वायुमंडल में GCR (गैलेक्टिक कॉस्मिक रे) आयनीकरण दरों के साथ निकटवर्ती SN का प्रतिनिधि मानते हैं जो वर्तमान स्तरों से 100 गुना अधिक है," वे लिखते हैं। यह लगभग 100 पारसेक या 326 प्रकाश वर्ष दूर एक सुपरनोवा विस्फोट से संबंधित है।ध्रुवों पर अधिकतम ओजोन क्षरण अंटार्कटिका पर वर्तमान मानवजनित ओजोन छिद्र से कम है, जो ओजोन स्तंभ के 60-70% नुकसान के बराबर है," लेखक बताते हैं।

"दूसरी ओर, क्षोभमंडल में ओजोन की वृद्धि हुई है, लेकिन यह हाल ही में मानवजनित प्रदूषण के परिणामस्वरूप होने वाले स्तरों के भीतर है।" लेकिन चलिए सीधे मुद्दे पर आते हैं। हम जानना चाहते हैं कि पृथ्वी का जीवमंडल सुरक्षित है या नहीं। सामान्य से 100 गुना अधिक आयनकारी विकिरण से अधिकतम औसत stratospheric ओजोन क्षरण, जो कि निकटवर्ती SN का प्रतिनिधि है, वैश्विक स्तर पर लगभग 10% है। यह हमारे मानवजनित प्रदूषण के कारण होने वाली कमी के बराबर है। यह जीवमंडल को बहुत अधिक प्रभावित नहीं करेगा। "हालांकि महत्वपूर्ण, यह संभावना नहीं है कि इस तरह के ओजोन परिवर्तनों का जीवमंडल पर कोई बड़ा प्रभाव पड़ेगा, खासकर इसलिए क्योंकि अधिकांश ओजोन हानि उच्च अक्षांशों पर होती है," लेखक बताते हैं। लेकिन यह आधुनिक पृथ्वी के लिए है। प्री-कैम्ब्रियन के दौरान, जीवन कई रूपों में विस्फोटित हुआ, वायुमंडल में केवल 2% ऑक्सीजन थी। एसएन उस पर कैसे प्रभाव डालेगा?

"हमने 2% ऑक्सीजन वायुमंडल का अनुकरण किया क्योंकि यह संभवतः ऐसी स्थितियों का प्रतिनिधित्व करेगा जहाँ भूमि पर उभरता हुआ जीवमंडल अभी भी ओजोन की कमी के प्रति विशेष रूप से संवेदनशील होगा," लेखक लिखते हैं। ओजोन की हानि मध्य अक्षांशों पर लगभग 10-25% है और उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में परिमाण का एक क्रम कम है," लेखक लिखते हैं। ध्रुवों पर न्यूनतम ओजोन स्तरों पर, एसएन से आयनकारी विकिरण वास्तव में ओजोन स्तंभ को बढ़ा सकता है। "हम निष्कर्ष निकालते हैं कि वायुमंडलीय ओजोन के इन परिवर्तनों का कैम्ब्रियन के दौरान भूमि पर उभरते जीवमंडल पर कोई बड़ा प्रभाव पड़ने की संभावना नहीं है," वे निष्कर्ष निकालते हैं।

वैश्विक शीतलन के बारे में क्या? वैश्विक शीतलन बढ़ेगा, लेकिन खतरनाक सीमा तक नहीं। प्रशांत और दक्षिणी महासागरों पर, CCN 100% तक बढ़ सकता है, जो बहुत अधिक लगता है। "ये परिवर्तन, जबकि जलवायु की दृष्टि से प्रासंगिक हैं, प्राचीन पूर्व-औद्योगिक वातावरण और प्रदूषित वर्तमान वातावरण के बीच के अंतर के बराबर हैं।" वे कह रहे हैं कि यह वातावरण को लगभग उसी मात्रा में ठंडा करेगा, जितना हम इसे अभी गर्म कर रहे हैं। शोधकर्ताओं ने बताया कि उनका अध्ययन पूरे जीवमंडल से संबंधित है, व्यक्तियों से नहीं। "हमारा अध्ययन उच्च आयनकारी विकिरण के संपर्क में आने से मनुष्यों और जानवरों के लिए प्रत्यक्ष स्वास्थ्य जोखिमों पर विचार नहीं करता है," वे लिखते हैं। व्यक्तिगत परिस्थितियों के आधार पर, व्यक्ति समय के साथ खतरनाक स्तर के विकिरण के संपर्क में आ सकते हैं। लेकिन कुल मिलाकर, UV विकिरण में 100 गुना वृद्धि के बावजूद जीवमंडल चलता रहेगा। हमारा वायुमंडल और चुंबकीय क्षेत्र इसे संभाल सकता है।

"कुल मिलाकर, हम पाते हैं कि आस-पास के SNe से पृथ्वी पर बड़े पैमाने पर विलुप्त होने की संभावना नहीं है," लेखक लिखते हैं। "हम निष्कर्ष निकालते हैं कि हमारे ग्रह का वायुमंडल और भू-चुंबकीय क्षेत्र आस-पास के SNe के प्रभावों से जीवमंडल को प्रभावी रूप से बचाता है, जिसने पिछले सैकड़ों मिलियन वर्षों में भूमि पर जीवन को विकसित होने दिया है।" इस अध्ययन से पता चलता है कि जब तक सुपरनोवा विस्फोट पृथ्वी से दूर रहेंगे, तब तक पृथ्वी के जीवमंडल को ज्यादा नुकसान नहीं होगा।

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