পৃথিবীর কেন্দ্রে কী আছে?

(ড্যান ট্রি নিউজপেপার) - পৃথিবীর কঠিন কেন্দ্র শুধু লোহা দিয়েই গঠিত নয়, এতে কার্বন, অক্সিজেন এবং সিলিকনও রয়েছে। এই আবিষ্কারটি কেন্দ্র কীভাবে গঠিত হয় এবং জীবন রক্ষাকারী চৌম্বক ক্ষেত্র বজায় রাখে, সেই সংক্রান্ত শত শত বছরের পুরনো রহস্য সমাধানের পথ খুলে দিয়েছে।

পৃথিবীর কেন্দ্র শুধু লোহা দিয়েই গঠিত নয়; এতে কার্বনও রয়েছে বলে মনে হচ্ছে। নতুন গবেষণায় দেখা গেছে, এতে অক্সিজেন ও সিলিকনও রয়েছে (ছবি: গেটি ইমেজেস)।

পৃথিবীর কেন্দ্রে অবস্থিত লোহা-সমৃদ্ধ মজ্জা গ্রহটির বিবর্তনে এক অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। এটি কেবল চৌম্বক ক্ষেত্রকেই শক্তি জোগায় না—যা বায়ুমণ্ডল ও মহাসাগরকে সৌর বিকিরণ থেকে রক্ষা করার একটি ঢাল—বরং পাত ভূগঠনকেও চালিত করে, যা ক্রমাগত মহাদেশগুলোর আকার পরিবর্তন করে।

এর গুরুত্ব থাকা সত্ত্বেও, ভূ-কেন্দ্রের অনেক মৌলিক বৈশিষ্ট্য এখনও রহস্যে আবৃত: এটি আসলে কতটা গরম, এটি কী দিয়ে তৈরি, এবং কখন এটি জমতে শুরু করে? সাম্প্রতিক একটি আবিষ্কার বিজ্ঞানীদের এই তিনটি প্রশ্নের উত্তর দেওয়ার আরও কাছাকাছি নিয়ে এসেছে।

ভূ-কেন্দ্রের তাপমাত্রা আনুমানিক ৫,০০০ কেলভিন (৪,৭২৭° সেলসিয়াস) বলে ধারণা করা হয়। প্রাথমিকভাবে তরল অবস্থায় থাকলেও, সময়ের সাথে সাথে কেন্দ্রটি ধীরে ধীরে শীতল হয়ে কঠিন পদার্থে পরিণত হয় এবং বাইরের দিকে প্রসারিত হয়। এই তাপ নির্গমনের ফলেই টেকটোনিক প্লেটের প্রবাহ সৃষ্টি হয়।

শীতলীকরণই পৃথিবীর চৌম্বক ক্ষেত্রেরও উৎস। আজকের চৌম্বক শক্তির বেশিরভাগই টিকে থাকে পৃথিবীর তরল বহিঃস্থ মজ্জার জমাট বাঁধার মাধ্যমে, যা এর কেন্দ্রে অবস্থিত কঠিন মজ্জাকে শক্তি জোগায়।

তবে, সরাসরি প্রবেশ অসম্ভব হওয়ায়, ভূ-কেন্দ্রের শীতলীকরণ প্রক্রিয়া ও বৈশিষ্ট্য বোঝার জন্য বিজ্ঞানীরা অনুমানের ওপর নির্ভর করতে বাধ্য হন। বিষয়টি স্পষ্ট করার জন্য, এর গলনাঙ্ক নির্ধারণ করাই সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বিষয়।

ভূকম্পবিজ্ঞান—অর্থাৎ ভূমিকম্পের তরঙ্গ নিয়ে গবেষণাকারী বিজ্ঞানের—বৈশিষ্ট্যে আমরা সঠিকভাবে জানি কঠিন ও তরল কেন্দ্রের সীমানাটি কোথায় অবস্থিত। এই সীমানার তাপমাত্রাই হলো গলনাঙ্ক, অর্থাৎ জমাট বাঁধার সূচনা বিন্দু।

সুতরাং, যদি গলনাঙ্ক নির্ভুলভাবে নির্ণয় করা যেত, তাহলে মানুষ ভূ-কেন্দ্রের প্রকৃত তাপমাত্রা এবং এর অভ্যন্তরীণ রাসায়নিক গঠন সম্পর্কে আরও ভালোভাবে বুঝতে পারত।

রহস্যময় রসায়ন

পৃথিবীর কেন্দ্রের গঠন বোঝার দুটি প্রধান পদ্ধতি রয়েছে: উল্কাপিণ্ড অধ্যয়ন এবং ভূকম্পীয় উপাত্ত বিশ্লেষণ।

উল্কাপিণ্ডকে এমন সব গ্রহের "অবশেষ" হিসেবে বিবেচনা করা হয় যেগুলো তখনও গঠিত হয়নি, অথবা এমন সব গ্রহের কেন্দ্রভাগের খণ্ডাংশ হিসেবে গণ্য করা হয় যেগুলো ইতোমধ্যেই ধ্বংস হয়ে গেছে। এদের রাসায়নিক গঠন থেকে ধারণা করা হয় যে, পৃথিবীর কেন্দ্রভাগ প্রধানত লোহা ও নিকেল দিয়ে গঠিত এবং এতে সম্ভবত কয়েক শতাংশ সিলিকন বা সালফারও রয়েছে। তবে, এই তথ্য কেবল প্রাথমিক এবং কোনো কিছু চূড়ান্তভাবে নিশ্চিত করার জন্য যথেষ্ট বিস্তারিত নয়।

অন্যদিকে, ভূকম্পবিদ্যা আরও অনেক বেশি সুস্পষ্ট চিত্র তুলে ধরে। ভূমিকম্প থেকে সৃষ্ট ভূকম্পীয় তরঙ্গ পৃথিবীর মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময়, এটি যে ধরনের পদার্থের মধ্য দিয়ে যায় তার উপর নির্ভর করে এর গতি পরিবর্তিত হয়। খনিজ ও ধাতুতে তরঙ্গ সঞ্চালনের গতির পরীক্ষামূলক ফলাফলের সাথে পর্যবেক্ষণ কেন্দ্রে তরঙ্গ পৌঁছাতে লাগা সময়ের তুলনা করে বিজ্ঞানীরা গ্রহটির অভ্যন্তরীণ কাঠামোর মডেল তৈরি করতে পারেন।

ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, পৃথিবীর কেন্দ্রভাগ বিশুদ্ধ লোহার চেয়ে প্রায় ১০% হালকা। লক্ষণীয় যে, তরল অবস্থায় থাকা বহিঃস্থ কেন্দ্রভাগ অন্তঃস্থ কেন্দ্রভাগের চেয়ে বেশি ঘন; এটি একটি আপাতবিরোধী ঘটনা যা কেবল কিছু বহিরাগত উপাদানের উপস্থিতির মাধ্যমেই ব্যাখ্যা করা সম্ভব।

তবে, সম্ভাব্য গঠনকে সীমিত করার পরেও সমস্যাটি অমীমাংসিতই থেকে যায়। বিভিন্ন পরিস্থিতিতে গলনাঙ্কের তারতম্য কয়েকশ ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত হয়, যা কোরের বৈশিষ্ট্যগুলোর সঠিক নির্ধারণকে কঠিন করে তোলে।

একটি নতুন বিধিনিষেধ

নতুন গবেষণায় বিজ্ঞানীরা পৃথিবীর কেন্দ্র কীভাবে জমাট বাঁধতে শুরু করেছিল তা বুঝতে খনিজবিদ্যা ব্যবহার করেছেন—যা আবহাওয়াবিদ্যা এবং ভূকম্পবিদ্যা উভয়ের চেয়েই একটি অধিকতর সুনির্দিষ্ট পদ্ধতি।

সিমুলেশন থেকে দেখা যায় যে, তরল ধাতুর পরমাণুগুলো যখন স্ফটিকীভূত হয়ে কঠিন পদার্থে পরিণত হয়, তখন প্রতিটি সংকর ধাতুর জন্য ভিন্ন ভিন্ন মাত্রার ‘সুপারকুলিং’ বা অতিশীতলীকরণের প্রয়োজন হয়, অর্থাৎ সেটিকে তার গলনাঙ্কের নিচে নামিয়ে আনতে হয়। এই প্রক্রিয়াটি যত তীব্র হয়, তরলটি তত সহজে জমে যায়।

উদাহরণস্বরূপ, ফ্রিজারের পানি জমে যাওয়ার আগে -৫° সেলসিয়াস তাপমাত্রায় ঘণ্টার পর ঘণ্টা অত্যন্ত ঠান্ডা থাকতে পারে, অথচ মেঘের মধ্যে থাকা এক ফোঁটা পানি -৩০° সেলসিয়াস তাপমাত্রায় মাত্র কয়েক মিনিটের মধ্যেই শিলাবৃষ্টিতে পরিণত হয়।

গণনা থেকে দেখা যায় যে, ভূ-কেন্দ্রের সর্বোচ্চ অতিশীতলীকরণ তাপমাত্রা এর গলনাঙ্কের চেয়ে প্রায় ৪২০°C কম। যদি এই তাপমাত্রা অতিক্রম করা হয়, তবে ভূকম্পীয় তথ্যের তুলনায় অন্তঃকেন্দ্রটি অস্বাভাবিকভাবে বড় হয়ে যাবে। অন্যদিকে, বিশুদ্ধ লোহাকে স্ফটিকীভূত হতে ১,০০০°C তাপমাত্রার প্রয়োজন হয়, যা অসম্ভব, কারণ ততক্ষণে পুরো ভূ-কেন্দ্রটিই কঠিন হয়ে যাবে।

সিলিকন বা সালফার যোগ করলে কোনো লাভ হয় না; এমনকি এর জন্য কোরকে আরও সুপারকুল করার প্রয়োজন হতে পারে।

কেবল কার্বনকে বিবেচনা করলেই চিত্রটি বোধগম্য হয়। যদি কেন্দ্রের ভরের ২.৪% কার্বন হয়, তবে অন্তঃকেন্দ্রকে হিমায়িত করতে প্রায় ৪২০°C তাপমাত্রার প্রয়োজন; ৩.৮% কার্বনের ক্ষেত্রে এই তাপমাত্রা কমে ২৬৬°C-তে দাঁড়ায়। যা একটি অনেক বেশি বিশ্বাসযোগ্য সংখ্যা। এটিই প্রথম প্রমাণ যা থেকে বোঝা যায় যে কেন্দ্রের স্ফটিকীকরণ প্রক্রিয়ায় কার্বন একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

তবে, কেন্দ্রটি শুধুমাত্র লোহা এবং কার্বন দিয়ে গঠিত হতে পারে না, কারণ ভূকম্পীয় তথ্য থেকে অন্তত আরও একটি উপাদানের উপস্থিতি জানা যায়। গবেষণা থেকে এই সম্ভাবনাও উঠে এসেছে যে, কেন্দ্রটিতে অক্সিজেন বা এমনকি সিলিকনও থাকতে পারে।

উৎস: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/loi-trai-dat-chua-dung-nhung-gi-20250923025913011.htm