पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की उत्पत्ति का रहस्य

हम सभी जानते हैं की हमारी पृथ्वी पर जीवन के निर्माण एवं व्यवस्थित संचालन में आग, हवा और पानी जैसे मूलभूत तत्वों का बेहद अहम योगदान है। किंतु इन सभी के साथ ही एक अन्य बेहद आवश्यक गुण जिसके बिना पृथ्वी पर जीवन की कल्पना भी मिथ्या प्रतीत होती है, वह है हमारी पृथ्वी का मैग्नेटोस्फीयर (magnetosphere) अर्थात चुम्बकमंडल।
माना जाता है कि पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र, हमारे ग्रह को रहने योग्य बनाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह चुंबकीय क्षेत्र न केवल एक हमारी कम्पास सुइयों की दिशा निर्धारित करता है, साथ ही यह हमारे गृह के लिए एक प्रकार की ढाल के रूप में भी कार्य करता है, जो सौर हवा से इसकी रक्षा करता है। वैज्ञानिक मानते हैं कि आज पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र, ग्रह के तरल लोहे के कोर (liquid iron core) के जमने से संचालित होता है। कोर का ठंडा और क्रिस्टलीकरण, आसपास के तरल लोहे को उत्तेजित करता है, जिससे शक्तिशाली विद्युत धाराएं पैदा होती हैं जो अंतरिक्ष में दूर तक एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती हैं। इस चुंबकीय क्षेत्र को जियो डायनेमो (geomagnetic dynamo) के रूप में जाना जाता है।
कई साक्ष्यों से पता चलता है की पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र कम से कम 3.5 अरब साल पहले से मौजूद था। हालांकि, ऐसा माना जाता है कि हमारे ग्रह का केंद्र 1 अरब साल पहले ही जमना शुरू हो गया था, जिसका अर्थ है कि 1 अरब साल पहले चुंबकीय क्षेत्र किसी अन्य तंत्र या व्यवस्था द्वारा संचालित होता होगा। पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की उत्पत्ति उन शुरुआती स्थितियों को भी सामने ला सकती है, जिसके कारण पृथ्वी के पहले “जीवन रूपों” ने आकार लिया। वैज्ञानिकों ने पारंपरिक रूप से प्राचीन चट्टानों में खनिजों का उपयोग पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के उन्मुखीकरण और तीव्रता को समय के साथ निर्धारित करने के लिए किया है। जैसे-जैसे चट्टानें ठंडी होती हैं और बनती हैं, वैसे-वैसे अलग-अलग चट्टान के भीतर के इलेक्ट्रॉन भी आसपास के चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में स्थानांतरित हो सकते हैं। जिससे वैज्ञानिक चट्टान की उम्र निर्धारित कर सकते हैं और मानक मैग्नेटोमीटर (standard magnetometer) का उपयोग करके एक निश्चित समय पर पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और अभिविन्यास का अनुमान लगा सकते हैं।
2015 में, एक शोध समूह ने जैक हिल्स ज़िरकॉन (Jack Hills Zircon) का अध्ययन करना शुरू किया था। (जैक हिल्स जिरकोन अब तक पाए गए सबसे पुराने स्थलीय पदार्थ हैं।) उन्होंने तर्क दिया कि उन्हें ज़िक्रोन में चुंबकीय सामग्री का सबूत मिला है, जिसमें पहला सबूत है कि पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र 3.5 अरब से पहले अस्तित्व में हो सकता है। मानक डेटिंग तकनीकों का उपयोग करते हुए, उन्होंने प्रत्येक जिक्रोन की आयु निर्धारित की, जो 1 बिलियन से 4.2 बिलियन वर्ष पुरानी थी। लगभग 250 क्रिस्टल 3.5 अरब वर्ष से भी अधिक पुराने थे। इन 250 में से, उन्होंने केवल तीन जिक्रोन की पहचान की जो अपेक्षाकृत ऐसी अशुद्धियों से मुक्त थे और इसलिए उनमें उपयुक्त चुंबकीय रिकॉर्ड हो सकते थे।
उन्होंने ज़िक्रोन के भीतर दरारों या क्षतिग्रस्त क्षेत्रों के साथ मैग्नेटाइट की खोज की। इस तरह की दरारें माध्यमिक मैग्नेटाइट में जा सकती थीं जो कि जिक्रोन के मूल रूप से बनने की तुलना में बहुत बाद में क्रिस्टल में बस गई थीं। जानकार मानते हैं की इन जिक्रोनों का उपयोग पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के लिए एक विश्वसनीय रिकॉर्डर के रूप में नहीं किया जा सकता है। "यह सबूत है कि हम पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के रिकॉर्ड के लिए इन जिक्रोन मापों पर भरोसा नहीं कर सकते हैं। अतः "हमें अभी भी ठीक-ठीक पता नहीं है कि पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र कब शुरू हुआ।" जब सौर सामग्री धाराएं पृथ्वी के चुम्बकमंडल से टकराती हैं, तो वे ग्रह के चारों ओर दो डोनट (Doughnut) के आकार की बेल्ट में फंस जाती हैं, जिन्हें वैन एलन बेल्ट (Van Allen belt) कहा जाता है। यह बेल्ट उन कणों को पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं के साथ यात्रा करने से रोकते हैं, जो लगातार ध्रुव से ध्रुव तक आगे-पीछे उछलते रहते हैं। बुध, शुक्र और मंगल के विपरीत, पृथ्वी एक विशाल चुंबकीय क्षेत्र से घिरी हुई है जिसे चुम्बकमंडल कहा जाता है। हमारी दुनिया के केंद्र में शक्तिशाली, गतिशील बलों द्वारा उत्पन्न, हमारा मैग्नेटोस्फीयर हमें सौर हवा, कोरोनल मास इजेक्शन (coronal mass ejection) से क्षरण, कण विकिरण (ऊर्जा के विशाल बादल), चुंबकीय सौर प्लाज्मा और विकिरण, तथा गहरे अंतरिक्ष से ब्रह्मांडीय करणों से हमारे वायुमंडल के क्षरण को बचाता है। इस प्रकार हमारा चुम्बकमंडल गेटकीपर या रक्षक की भूमिका निभाता है।
लेकिन पृथ्वी का मैग्नेटोस्फीयर एक पूर्ण रक्षा कवच नहीं है। दरसल सौर पवन विविधताएं इसे भी प्रभावित कर सकती हैं, जिससे "अंतरिक्ष मौसम" प्रभावित हो सकता है, और भू-चुंबकीय तूफान हमारे वायुमंडल में प्रवेश कर सकते हैं जो अंतरिक्ष यान और अंतरिक्ष यात्रियों को भी क्षति पंहुचा सकते हैं। साथ ही यह सौर पवन विविधताएं नेविगेशन सिस्टम को बाधित कर सकते हैं और पावर ग्रिड (power grid) पर कहर बरपा सकते हैं। हालांकि सकारात्मक पक्ष पर, ये तूफान पृथ्वी के शानदार अरोरा (aurora) को भी उत्पन्न करते हैं। सौर हवा ढाल में अस्थायी दरारें भी पैदा करती है, जिससे कुछ ऊर्जा प्रतिदिन पृथ्वी की सतह पर प्रवेश करती है। पृथ्वी के कोर में पिघले हुए लोहे की गति से उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र हमारे ग्रह को ब्रह्मांडीय विकिरण और हमारे सूर्य द्वारा उत्सर्जित आवेशित कणों से बचाता है।
यह एक कंपास के साथ नेविगेशन के लिए आधार भी प्रदान करता है। पृथ्वी के मैग्नेटोस्फीयर को प्रभावित करने वाले अब तक के सबसे नाटकीय परिवर्तन ध्रुव उत्क्रमण (pole reversal) हैं। एक ध्रुव उत्क्रमण के दौरान, पृथ्वी के चुंबकीय उत्तरी और दक्षिणी ध्रुव स्थानों की अदला-बदली करते हैं। हालांकि पृथ्वी के भूगर्भिक इतिहास में ध्रुवों का उलटना वास्तव में आम है। पुराचुम्बकीय रिकॉर्ड, जिनमें चुंबकीय क्षेत्र की ताकत में भिन्नताएं भी शामिल हैं, हमें बताते हैं कि पृथ्वी के चुंबकीय ध्रुव पिछले 83 मिलियन वर्षों में 183 बार और पिछले 160 मिलियन वर्षों में कम से कम कई सौ बार उलटे हैं। एक ध्रुव उत्क्रमण के दौरान, चुंबकीय क्षेत्र कमजोर हो जाता है, लेकिन यह पूरी तरह से गायब नहीं होता है।

संदर्भ
https://bit.ly/3rPrqMo
https://go.nasa.gov/3rPGRnN

चित्र संदर्भ
1. पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र को दर्शाता एक चित्रण (flickr)
2. पृथ्वी के आतंरिक दृश्य को दर्शाता एक चित्रण (wikimedia)
3. जियो डायनेमो को दर्शाता एक चित्रण (wikimedia)
4. जैक हिल्स, पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया से आर्कियन (यानी ~ 3 बिलियन वर्ष पुराना) क्वार्ट्ज-कंकड़ मेटाकोन्ग्लोमरेट के नमूने का पॉलिश किया हुआ कट। ये मेटाकॉन्ग्लोमेरेट्स पृथ्वी के सबसे पुराने खनिज अनाज (तथाकथित डेट्राइटल ज़िरकोन) (~ 4.4 बिलियन वर्ष पुराने) से युक्त होने के लिए प्रसिद्ध हैं। को दर्शाता एक चित्रण (wikimedia)
5. वैन एलन बेल्ट को दर्शाता एक चित्रण (wikimedia)
6. पृथ्वी के शानदार अरोरा को दर्शाता एक चित्रण (wikimedia)