मिशन ने मंगल के आंतरिक भाग के आश्चर्यजनक भेद का किया खुलासा

जेसिका इरविंग और अन्ना होर्लेस्टन, ब्रिस्टल विश्वविद्यालय : ब्रिस्टल (यूके), 23 जुलाई (द कन्वरसेशन) हमने भले चांद पर चहलकदमी कर ली हो पूरे और सौरमंडल में प्रोब भेजे हों, लेकिन हम बहुत कम जानते हैं कि दूसरे ग्रहों के अंदर क्या हो रहा है।

अब, पहली बार, हम नासा के मार्स इनसाइट प्रोब की बदौलत किसी ग्रह के भीतरी भाग को देखने में सक्षम हैं। 2018 में उतरा प्रोब, जो ढेरों उपकरणों के साथ ही सौर ऊर्जा से चलने वाले लैंडर से लैस है, जिसमें एक सीस्मोमीटर (एक बहुत ही संवेदनशील कंपन डिटेक्टर) शामिल है।

''साईंस'' में तीन अध्ययनों में प्रकाशित परिणाम, मंगल के भीतरी भाग के बारे में कुछ अप्रत्याशित निष्कर्ष निकालते हैं, जिसमें एक बहुत बड़ा अन्तर्भाग भी शामिल है।

हालांकि मंगल पर कोई टेक्टोनिक प्लेट नहीं है, लेकिन प्रोब की लैंडिंग के कुछ महीनों के भीतर पहले ''मार्सक्वेक'' का पता चला था। ये उल्कापिंडों के सतह से टकराने या ग्रह के अंदर की प्रक्रियाओं के कारण होने वाले कंपन के परिणामस्वरूप हो सकते हैं।

मंगल ग्रह पर भूकंपों का पता लगाना मुश्किल है, क्योंकि भूकंपमापी मंगल ग्रह के मौसम की चरम सीमा में काम करते हैं, जिसमें मौसमी रूप से बदलती हवा की अवधि डेटा को अस्पष्ट करती है। मंगल ग्रह के आंतरिक भाग की जांच के लिए उपयोग किए जाने वाले संकेत अपेक्षाकृत छोटे भूकंपों से आते हैं, जो अब तक खोजे गए सैकड़ों में सबसे अच्छे हैं।

ग्रह सौर मंडल के जीवन के शुरूआती समय से सामग्री (अभिवृद्धि) जमा करके बढ़ते हैं। लेकिन उनके अंदरूनी हिस्से इन प्रारंभिक अवयवों का एक समान मिश्रण नहीं होते हैं - इनमें भी फर्क होता है, जहां कुछ हल्के खनिज सतह की ओर ''तैरते'' हैं, वहीं लोहे जैसे भारी घटक ग्रह के केंद्र की ओर होते हैं।

हम उम्मीद करते हैं कि मंगल जैसे चट्टानी ग्रहों में एक लौह-समृद्ध कोर होगा, इसके बाद एक सिलिकेट परत होगी जिसे मेंटल कहा जाता है और एक बाहरी त्वचा जिसे क्रस्ट के रूप में जाना जाता है। अब तक, यह अज्ञात था कि मंगल पर इनमें से कौन सी परते हैं।

मंगल के कोर का नमूना प्राप्त करना असंभव है। इसके बजाय, इसके आकार का अनुमान लगाने के लिए, हमने भूकंपीय तरंगों (मार्सक्वेक द्वारा निर्मित) का उपयोग किया। पृथ्वी पर, कोर की त्रिज्या का अनुमान सबसे पहले इसकी ''छाया'' को ढूंढकर लगाया गया था - एक ऐसा क्षेत्र जहां कोर दूर के भूकंपों से भूकंपीय तरंगों के आगमन को बाधित करता है।

हमारे अध्ययन को एक विशेष प्रकार की धीमी, बग़ल से गुजरने वाली तरंगों पर निर्भर होना पड़ा, जिन्हें एस-वेव्स कहा जाता है, जो कोर और मेंटल के बीच इंटरफेस द्वारा सतह पर वापस परावर्तित हो जाती हैं।

दुनिया भर के भूकंपविदों द्वारा सावधानीपूर्वक भूकंपीय प्रसंस्करण से छह भूकंप के संकेतों का पता चला, जो अपेक्षाकृत जांच के करीब थे। खनिज भौतिकी और मेंटल के माध्यम से यात्रा करने वाली भूकंपीय तरंगों की जानकारी के साथ, हम मंगल ग्रह के कोर के आकार और घनत्व का अनुमान लगाने में सक्षम थे।

इससे पता चलता है कि त्रिज्या 1,830 किमी (40 किमी कम या ज्यादा) - ग्रह की त्रिज्या के आधे से अधिक है, जो हमारे विचार से बड़ा है।

अपेक्षा से बड़े कोर का मतलब है कि हल्के तत्वों का एक अपेक्षाकृत बड़ा हिस्सा इसके लोहे के साथ मिश्रित होना चाहिए। हमारे काम से, अब हम जानते हैं कि मंगल ग्रह के कोर में सल्फर और अन्य प्रकाश तत्वों का एक उच्च अंश होना चाहिए।

प्रयोगों से पता चलता है कि मंगल के केंद्र में हमारे द्वारा अपेक्षित दबाव और तापमान पर इतने सल्फर युक्त तरल लोहे के यौगिकों के जमने की संभावना नहीं है, इसलिए यह संभावना नहीं है कि इसमें पृथ्वी जैसी एक आंतरिक ठोस कोर होगी। इससे हमें यह समझने में मदद मिल सकती है कि पृथ्वी के विपरीत मंगल पर कोई चौड़ा चुंबकीय क्षेत्र क्यों नहीं है।

परतें और परतें

एक ग्रह की पपड़ी में उसके द्रव्यमान का एक छोटा सा अंश होता है। लेकिन मंगल ग्रह की पपड़ी की वातावरण और अगर वहां पानी या बर्फ मौजूद हो तो उसके साथ रासायनिक और थर्मल अन्योन्यक्रिया, उन स्थितियों को निर्धारित करने में मदद करती है, जिससे यह पता चलता है कि क्या वहां जीवन मौजूद हो सकता है।

दूसरे नए अध्ययन में, एक अन्य टीम ने भूकंपीय तरंगों की जांच की, जो पी-तरंगों से परिवर्तित हो गईं, जो तेज, संपीड़न तरंगें हैं, एस-तरंगों (या इसके विपरीत) में जब वे विभिन्न चट्टानी सामग्री का सामना करते हैं, और पृष्ठभूमि कंपन और गुरुत्वाकर्षण का आकलन करते हैं, मंगल ग्रह की पपड़ी की जांच करने के लिए। इसने सुझाव दिया कि संभावित औसत मंगल ग्रह की पपड़ी की मोटाई 24 किमी से 72 किमी के बीच है। इसका मतलब है कि हम लगभग 100 किमी तक के पहले के अनुमानों को खारिज कर सकते हैं।

पृथ्वी पर भूकंप विज्ञान के 100 से अधिक वर्षों से, हम जानते हैं कि पतली पपड़ी के नीचे मेंटल है, लेकिन मेंटल अपने आप में कोर तक एक समान नहीं है। ऊपरी मेंटल और क्रस्ट, जिसे सामूहिक रूप से लिथोस्फीयर के रूप में जाना जाता है, कठोर होते हैं, जबकि निचला मेंटल ठोस होता है जो बह सकता है। पृथ्वी पर, यह लिथोस्फेरिक प्लेटें हैं जो प्लेट टेक्टोनिक्स के हिस्से के रूप में चलती हैं, लेकिन मंगल ग्रह पर, यह स्पष्ट नहीं है कि लिथोस्फीयर क्या भूमिका निभाता है।

मेंटल की विभिन्न गहराई का नमूना लेने के लिए हम प्रत्यक्ष और परावर्तित दोनों भूकंपीय तरंगों का उपयोग कर सकते हैं। प्रत्यक्ष पी- या एस-तरंगें मेंटल में गहरे गोता लगाती हैं और फिर सतह पर लौट आती हैं।

वे जिस गहराई तक यात्रा करती हैं वह ग्रह की संरचना और भूकंप से सिस्मोमीटर तक की दूरी पर निर्भर करता है। परावर्तित तरंगें सतह पर लौट आती हैं और फिर दो या तीन बार गोता लगाती हैं।

एक तीसरे अध्ययन ने आठ कम-आवृत्ति वाले मार्सक्वेक की पहचान की, जो प्रत्यक्ष और परावर्तित दोनों तरंगों का उत्पादन करते थे, और इनका उपयोग मार्टियन क्रस्ट और मेंटल के विभिन्न मॉडलों को बनाने और परीक्षण करने के लिए करते थे।

डेटा और मॉडलों की तुलना करके, उन्होंने पाया कि मंगल का स्थलमंडल 400 किमी से 600 किमी मोटा है। यह पृथ्वी में देखी जाने वाली किसी भी कठोर परत की तुलना में काफी मोटा है और इसका तात्पर्य है कि मंगल ग्रह की पपड़ी में रेडियोधर्मी गर्मी पैदा करने वाले तत्वों की सांद्रता पहले की तुलना में अधिक है।

अब हम उन अवयवों के बारे में अधिक जानते हैं जो मंगल ग्रह के निर्माण में शामिल थे, और यह कि इसमें बहुत मोटा स्थलमंडल है, जिससे ग्रह अपनी आंतरिक गर्मी बनाए रख सकता है। हालांकि भविष्य के अंतरिक्ष यात्रियों को लाल ग्रह की जांच के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले छोटे मार्सक्वेक के बारे में चिंता करने की ज़रूरत नहीं होगी, सल्फर युक्त कोर द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र की कमी का मतलब होगा कि उन्हें और उनके उपकरणों को कठोर सौर पवन से अधिक सावधान रहने की आवश्यकता होगी।

मंगल ग्रह के आंतरिक भाग के बारे में हमारी नई समझ ग्रहीय भूकम्प विज्ञान के एक नए युग का हिस्सा है, जो अपोलो मिशन के चंद्रमा पर सीस्मोमीटर के उतरने के पचास साल से भी अधिक समय बाद आया है।

आर्टेमिस मिशन के हिस्से के रूप में चंद्रमा पर नए सीस्मोमीटर तैनात किए जाएंगे, जबकि ड्रैगनफ्लाई मिशन 2030 के दशक के मध्य में शनि के चंद्रमा टाइटन पर एक सीस्मोमीटर लगाएगा। ये प्रयोग हमें इस बारे में अधिक समझने में मदद करेंगे कि ग्रह कैसे बनते और विकसित होते हैं - मंगल में गहराई से देखना सौर-प्रणाली के आकार की पहेली का सिर्फ एक टुकड़ा भर है।

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