हजारो वर्षांपूर्वी वीट निर्मात्यांनी भाजलेल्या वीटा आणि पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राचा काय संबंध? संशोधनातून महत्वाची बाब समोर

डॉ. श्रीकांत कार्लेकर

संशोधकांच्या एका गटाने इराकमधील एका पुरातत्त्व स्थळापाशी ३२ चिकणमाती विटांमध्ये सुप्त अवस्थेत असलेल्या लोह भस्मातील खनिजांच्या कणांचे विश्लेषण केले.

त्यातून हजारो वर्षांपूर्वी वीट निर्मात्यांनी जेव्हा प्रथम विटा भाजल्या तेव्हा पृथ्वीवर असलेले चुंबकीय क्षेत्र आणि त्याचे आकृतिबंध या विटांतील खनिजांवर बंदिस्त झाले होते, असे दिसून आले.

मेसापोटेमियात सापडलेल्या राजांची नावे कोरलेल्या प्राचीन विटांतून तीन हजार वर्षांपूर्वी पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रात असलेल्या गूढ विसंगतीची विलक्षण आणि तितकीच महत्त्वपूर्ण माहिती मिळाली आहे!

प्रोसिडिंग ऑफ द नॅशनल ॲकॅडमी ऑफ सायन्सेसमध्ये (PNAS) हे संशोधन नुकतेच प्रकाशित झाले आहे.

मेसापोटेमियातील मातीच्या प्राचीन विटांमधील लोह भस्माच्या (Iron Oxide) कणांवर उमटलेल्या पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रात कसे बदल होत गेले असावेत, ते पाहून आणि विटांवर कोरलेल्या राजांच्या नावांवरून शास्त्रज्ञ या बदलांची पुनर्रचना कशी करू शकले याचे वर्णन हे संशोधन करते.

टायग्रिस-युफ्रेटिस नदी प्रणालीमध्ये वसलेला मेसोपोटेमिया हा पश्चिम आशियातील एक ऐतिहासिक प्रदेश. व्यापक अर्थाने मेसोपोटेमियाच्या ऐतिहासिक प्रदेशात सध्याच्या इराण, कुवेत, सीरिया आणि तुर्कीएचे भाग समाविष्ट होते.

मेसोपोटेमिया हे इ.स. पूर्व सुमारे १० हजारपासून नवाश्मयुग (Neolithic) कालखंडाच्या सुरुवातीच्या घडामोडींचे ठिकाण आहे.

पुरातत्त्वीय वस्तूंमध्ये पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राच्या खुणा शोधणाऱ्या ‘पुरातत्त्व चुंबकत्व’ (Archaeomagnetism) तंत्राचा वापर केल्याने पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राचा नेमका इतिहास पुनर्रचित करता येईल आणि ज्या पुरातत्त्वीय वस्तूंचे कालनिश्चितीकरण शास्त्रज्ञ पूर्वी करू शकले नव्हते तेही नेमकेपणाने करता येईल, अशी हे संशोधन करणाऱ्या संशोधक गटाला आशा आहे.

साडेचार अब्ज वर्षांपूर्वी जन्माला आलेल्या पृथ्वीभोवती साडेतीन अब्ज वर्षांपूर्वीपासूनच चुंबकीय क्षेत्र अस्तित्वात आहे. त्यावेळी त्या चुंबकीय क्षेत्राची तीव्रता आजच्या तुलनेत ५० ते ७० टक्केच होती. मात्र तीन अब्ज वर्षांपूर्वीपासून त्याची तीव्रता आज जेवढी आहे तेवढी आहे.

पृथ्वीचा सध्याचा चुंबकीय उत्तर-दक्षिण आस गेल्या सात लाख वर्षांपासूनच नक्की झाला असावा व त्याआधी म्हणजे २४ लाख वर्षांपूर्वी पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रात महत्त्वाची उलटापालट झाली असावी, असेही संकेत आढळतात.

पूर्वीच्या काळी पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र आजच्यापेक्षा खूपच निराळे होते. वेगवेगळ्या भूशास्त्रीय कालखंडात ते वारंवार बदलत गेले असावे.

या निरीक्षणामुळेच एक विलक्षण आश्चर्यकारक अशी घटना ज्ञात झाली. ती म्हणजे पृथ्वीच्या ध्रुव बिंदूंचे भूशास्त्रीय काळात सतत बदलत गेलेले स्थान.

भूचुंबकीय क्षेत्र आणि ध्रुवांच्या प्राचीन स्थानावरून असे दिसते, की भारतीय उपखंड ३७ अंश दक्षिण अक्षवृत्तापासून १३ अंश उत्तर अक्षवृत्तापर्यंत पाच हजार किलोमीटरचा प्रवास करून गेल्या सात कोटी वर्षांत उत्तर गोलार्धात सरकले आहे.

पृथ्वीच्या अंतरंगात, मध्यवर्ती भागात, उत्तर-दक्षिण भूचुंबकीय ध्रुव (Geomagnetic Poles) जोडणाऱ्या आसाच्या दिशेने पृथ्वीचे मुख्य चुंबकीय क्षेत्र द्विध्रुवीय (Dipolar) स्वरूपात एकवटलेले आहे. पृथ्वीचे चुंबकीय ध्रुव व चुंबकीय विषुववृत्त हे भौगोलिक ध्रुव आणि भौगोलिक विषुववृत्त यांपेक्षा वेगळे आहेत.

चुंबकीय उत्तर व दक्षिण ध्रुवांना जोडणाऱ्या काल्पनिक आसाला चुंबकीय आस (Magnetic Axis) असे म्हटले जाते. पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र सदैव बदलत असते. यामुळेच त्याला ‘चिरंतन बदलणारं क्षेत्र’ असेही म्हटले जाते.

आतापर्यंत मिळालेल्या माहितीनुसार पृथ्वीच्या बदलत्या चुंबकीय क्षेत्राचा संबंध केवळ अंतरंगातील बाह्य गाभ्यात (Outer Core) तयार होणाऱ्या विद्युत प्रवाहांशीच लावता येतो. हे चुंबकीय क्षेत्र बाह्य गाभ्यात दर वर्षी ११ मिनिटे या वेगाने पश्चिमेकडे सरकत असते.

चुंबकीय क्षेत्राची सरकण्याची ही गती पृथ्वीच्या परिवलन गतीपेक्षा खूपच कमी आहे. या सरकण्याच्या वृत्तीमुळेच बाह्य गाभ्यात विद्युत प्रवाहांचे भोवरे तयार होतात. जगातील विविध चुंबकीय वेधशाळा या हालचालींचे आणि विचलनाचे मोजमाप करीत असतात.

‘पृथ्वी ही एका प्रचंड चुंबकासारखे वर्तन करते’ या कल्पनेचा उगम तसा खूप जुना आहे. सन १६००च्या जवळपास विलीयम गिल्बर्ट (William Gilbert,1544-1603) या पदार्थ वैज्ञानिकाने ही कल्पना सर्वप्रथम मांडली.

यावर अधिक संशोधन करून सन १८३९मध्ये गॉस या शास्त्रज्ञाने पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राचा खूप मोठा स्रोत हा अंतरंगात; बाह्य गाभ्यातच आहे, असे सांगितले.

पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रात होणाऱ्या बदलामागचे कारण अजूनही नेमकेपणाने कळत नसले तरी पृथ्वीच्या चुंबकीय ध्रुवांच्या स्थानात होत असलेले बदल हे त्याचे प्रमुख कारण असावे, असे आता वैज्ञानिकांना वाटते आहे.

पृथ्वीच्या चुंबकीय ध्रुवांचे स्थानबदल भूतकाळात अनेक वेळा घडून आले आहेत, पण हे बदल काही लाख वर्षांत एकदा या वेगाने झाले आहेत.

आता मात्र ह्या बदलांचा वेग वाढला असून ते काही शतकांत एकदा होऊ लागलेत. याचा परिणाम म्हणून पृथ्वीवरील चुंबकीय क्षेत्र दर दहा वर्षांत पाच टक्क्यांनी दुर्बळ होते आहे.

पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रातील या बदलांवरून पृथ्वीच्या अंतरंगातील प्रावरण विभागातील भूतबकांच्या (Tectonic Plates) हालचालींचाही मागोवा घेता येणे आता शक्य झाले आहे.

भूतबकांच्या हालचालींमुळे होणाऱ्या भूकंपांची स्थानेही आता जास्त अचूकपणे ओळखता येतील व भूकंप आपत्तीचे कदाचित भाकितही करता येईल, असा विश्वास शास्त्रज्ञांमध्ये दुणावतो आहे!

पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रातील अशा बदलांची नोंद अनेक मार्गांनी व पद्धतींनी करता येऊ शकते. मृत्तिकापात्र भट्ट्यांच्या (Pottery Furnace) साहाय्याने गेल्या हजार वर्षातील बदलांची नोंद, तर खोल समुद्रातील अवसादीय छिद्रांच्या (Sedimentary Cores) साहाय्याने गेल्या दहा हजार वर्षांतील आणि सरोवरातील अवसादातून गेल्या पंधरा हजार वर्षांतील बदलाची नोंद करता येते. लाव्हा खडकातून गेल्या दोन कोटी वर्षांतील भूचुंबकीय क्षेत्राची अचूक माहिती मिळवता येते.

प्राचीन मेसोपोटेमियातील पुरातत्त्वीय वस्तूंची कालगणना करण्यासाठी अनेकदा रेडिओकार्बन डेटिंग पद्धतींवर अवलंबून राहावे लागते.

सामान्यतः सहजपणे आढळणाऱ्या विटा आणि मातीची भांडी या त्यासाठी वापरली जात नाहीत, कारण रेडिओकार्बन डेटिंग करण्यासाठी आवश्यक असलेले सेंद्रिय पदार्थ त्यांत नसतात. पुरातत्त्व चुंबकत्व तंत्र वापरून आता मात्र ही कालनिश्चिती सहजपणे करता येईल.

पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र कालांतराने कमकुवत आणि बळकट होत जाते. हे बदल पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राला संवेदनशील असलेल्या गरम खनिजांतील लोह कणांवर त्यांचा ठसा उमटवतात.

वर उल्लेखिलेल्या नवीन संशोधनात सहभागी असणाऱ्या संशोधक गटाने इराकमधील एका पुरातत्त्व स्थळापाशी ३२ चिकणमाती विटांमध्ये सुप्त (Latent) अवस्थेत असलेल्या लोह भस्मातील खनिजांच्या कणांचे विश्लेषण केले.

त्यातून हजारो वर्षांपूर्वी वीट निर्मात्यांनी जेव्हा प्रथम विटा भाजल्या तेव्हा पृथ्वीवर असलेले चुंबकीय क्षेत्र आणि त्याचे आकृतिबंध (Patterns) या विटांतील खनिजांवर बंदिस्त झाले होते, असे दिसून आले.

विटा तयार करताना प्रत्येक विटेवर त्या प्रदेशावर राज्य करणाऱ्‍या राजाचे नाव कोरलेले होते. पुरातत्त्वशास्त्रज्ञांनी त्याची सांगड त्या राजांच्या राजवटीच्या संभाव्य कालखंडाशी घालण्याचा प्रयत्न केला.

विटेवर कोरलेले राजाचे नाव आणि विटेतील लोह भस्मात असलेल्या लोह कणांचे चुंबकीय सामर्थ्य (Magnetic Strength) यावरून पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राच्या आकृतिबंधांत आणि सामर्थ्यात झालेले बदल ओळखून त्याचे नकाशे तयार केले गेले.

त्यावरून इ.स. पूर्व १०५९ ते ५५० या काळातल्या ‘लेव्हंटाईन आयर्न एज भूचुंबकीय विसंगती’ नावाने ओळखल्या जाणाऱ्या भूचुंबकीय विसंगतीच्या अस्तित्वाची पुष्टी करता आली. त्या काळात पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र आधुनिक इराकच्या आसपास अतिशय प्रबळ होते, मात्र ते तसे का होते याची कारणे आजही समजलेली नाहीत.

अशा भूचुंबकीय विसंगतींचे पुरावे चीन, बल्गेरिया आणि अझोर्स इतके दूरवर आढळले आहेत. परंतु मध्यपूर्वेच्या दक्षिणेकडील भागातून मिळालेली त्यासंबंधीची सांख्यिकी माहिती (Data) अपुरी आणि विस्कळीत होती.

विचिटा स्टेट युनिव्हर्सिटीच्या या संशोधन अहवालाचे प्रमुख लेखक प्रोफेसर मॅथ्यू हॉलँड यांच्या मतानुसार प्राचीन पुरातत्त्वीय कलाकृतींची (Artefacts) तिथल्या चुंबकीय क्षेत्राच्या प्राचीन परिस्थितींशी तुलना करून त्यावरून आपण प्राचीन काळात उष्ण किंवा गरम झालेल्या कोणत्याही कलाकृतींच्या तारखांचा किंवा कालगणनेचा अंदाज लावू शकतो.

लोह भस्मातील लोह कण मोजण्यासाठी, संशोधकांच्या गटाने विटांच्या तुटलेल्या भागांतून लहान लहान तुकडे काळजीपूर्वक तासून घेतले आणि तुकड्यांचे अचूक मोजमाप करण्यासाठी मॅग्नेटोमीटर वापरला.

(भूभौतिकीय सर्वेक्षणांमध्ये पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र मोजण्यासाठी, विविध प्रकारच्या चुंबकीय विसंगती शोधण्यासाठी आणि चुंबकीय पदार्थांचे द्विध्रुवीय क्षण (Moment) निश्चित करण्यासाठी मॅग्नेटोमीटरचा वापर केला जातो.) पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रात कालांतराने होणाऱ्या बदलांचे नकाशीकरण करून मिळणारी माहिती पुरातत्त्व शास्त्रज्ञांना प्राचीन कलाकृतींची तारीख ठरविण्यास एक नवीन साधन उपलब्ध करून देते.

भट्टीत भाजलेल्या विटांसारख्या वस्तूंमध्ये अंकित झालेल्या (Embed) लोह भस्माच्या कणांची चुंबकीय शक्ती पुरातत्त्व चुंबकत्व तंत्राचा वापर करून मोजली जाऊ शकते आणि नंतर पृथ्वीच्या ज्ञात ऐतिहासिक चुंबकीय क्षेत्राच्या शक्तींशी जुळवून पाहता येते. वर्षानुवर्षे चाललेल्या राजवटींची कालगणना रेडिओकार्बन कालगणनेपेक्षा चांगले वियोजन (Resolution) देते.

रेडिओकार्बन कालगणना केवळ काहीशे वर्षांच्या आत अस्तित्व असलेल्या एखाद्या पुरातत्त्वीय कलाकृतीचा काळ दर्शविते. तर इतिहासकारांना काहीशा अस्पष्ट असलेल्या काही प्राचीन राजांच्या कारकिर्दीचे कालखंड अधिक अचूकपणे ओळखण्यासाठीही पुरातत्त्व चुंबकत्व तंत्राची मदत होऊ शकते.

इराकमधील अनेक राजांच्या कारकिर्दीचा काळ आणि क्रम सर्वज्ञात असला, तरी अपूर्ण ऐतिहासिक नोंदींमुळे त्यांनी नेमके किती वर्षे राज्य केले याबद्दल पुरातत्त्व समुदायामध्ये मतभेद आहेत. हे नवीन तंत्र पुरातत्त्वशास्त्रज्ञ ज्याला ‘कमी कालक्रम’ (Low Chronology) म्हणून ओळखतात त्या कारकिर्दीच्या आकलनाशी खूपसे जुळणारे आहे, असे संशोधकांना आढळले आहे.

दुसऱ्या नेबुचॅडनेझरच्या कारकिर्दीच्या काळातील, इ.स. पूर्व ६०४ ते ५६२, घेतलेल्या पाच नमुन्यांमध्ये पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र तुलनेने कमी कालावधीत नाटकीयरित्या बदललेले दिसते, असेही संशोधक गटाला आढळून आले आहे.

पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राच्या तीव्रतेमध्ये वेगवान वाढ होऊ शकते ह्या संकल्पनेची पुष्टीही या निरीक्षणामुळे होऊ शकली.

स्क्रिप्स इन्स्टिट्यूशन ऑफ ओशनोग्राफीच्या सह-लेखिका प्रोफेसर लिसा टॉक्से म्हणतात, ‘भूचुंबकीय क्षेत्र ही पृथ्वी विज्ञानातील सर्वात गूढ आणि अनाकलनीय घटनांपैकी एक आहे. विटांवर विशिष्ट राजांची कोरलेली नावे आणि विटांतील लोह भस्माच्या (Iron Oxide) कणांवर उमटलेले पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र या गोष्टी त्यादृष्टीने खूपच सूचक आहेत.

यातून पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राच्या सामर्थ्यातील बदलांचा अभ्यास करण्याची एकप्रकारे अभूतपूर्व संधी मिळाली आहे.’ अनेक दशके किंवा त्याहूनही कमी कालावधीत झालेल्या पृथ्वीच्या चुंबकीय बदलांचा मागोवा घेणे त्यामुळे आता शक्य झाले आहे यात शंका नाही.

--------------------