शोध पाण्याच्या मुळाचा (विज्ञान क्षितिजे)

डॉ. संजय ढोले 
गुरुवार, 29 नोव्हेंबर 2018

पृथ्वीवर पाण्याचा उगम धूमकेतू व लघुग्रहांच्या माध्यमांतून झाल्याचे गृहीत धरले जाते. पण यातील नेमकी प्रक्रिया काय, हा मोठा प्रश्‍न शास्त्रज्ञांपुढे आहे. या प्रश्‍नाचा व या प्रक्रियेच्या शोधासाठी नुकताच एक अभिनव प्रतीकात्मक प्रयोग करण्यात आला. त्याविषयी... 

पाणी हे जीवन आहे याची जाणीव एव्हाना पृथ्वीवरील प्रत्येक प्राणिमात्राला झालेली आहे. सध्या तरी या विश्‍वात पृथ्वी हा एकमेव ग्रह आहे जिथे जीवसृष्टी आहे. मानव रेडिओलहरींच्या माध्यमातून कित्येक प्रकाशवर्षे प्रवास करीत आहे. पण पृथ्वीशी साधर्म्य दर्शविणारा किंवा सजीव असणारा ग्रह अद्याप तरी निदर्शनास आलेला नाही. त्याला एकमेव कारण म्हणजे पृथ्वीवरील पाणी. म्हणूनच थोर कवी गदिमांनी "पोस्टातली मुलगी' या चित्रपटात पाण्याचे महत्त्व सांगणारे "पाण्या तुझा रंग कसा? ज्याला जसा हवा तसा, पाण्या तुझा स्वाद कसा, ज्याला जसा हवा तसा' हे सुंदर गाणे लिहिले आहे.

शिवाय रवींद्र जैन या गीतकार-संगीतकाराने "जल जो न होता, तो जग जाता जल' अशा शब्दांतून पाण्याचे महत्त्व विशद केले. याच पाण्याचा ध्यास शास्त्रज्ञ व तत्त्वज्ञांनी अनादिकालापासून घेतला आहे. पाण्याचा उगम नेमका कसा झाला, याचा पाठपुरावा शास्त्रज्ञ करीत होते आणि आहेत. यात आतापर्यंत दोन मुख्य प्रवाह आहेत. एक म्हणजे बाहेरून धडकलेल्या मोठ्या लघुग्रह व धूमकेतूच्या माध्यमातून किंवा लाव्हारसाच्या उद्रेकातून स्थिरस्थावर झालेल्या खडकांच्या माध्यमातून. पण यात "नासा'तील शास्त्रज्ञांनी केलेल्या बाहेरून लघुग्रहाच्या धडकेतून पाणी आल्याच्या सिद्धांताला प्रयोगाच्या सिद्धतेतून बळ मिळाले आहे. तत्पूर्वी, थोडा इतिहास जाणून घेणे गरजेचे आहे. 
पाण्याचा शोध नेमका कधी व कुणी लावला? ते किती जुने आहे? पाणी व संज्ञा नेमकी कुणी वापरली?... खऱ्या अर्थाने ख्रि. पू.500 मध्ये हिप्पोक्रेटसने पाण्याची नैसर्गिक प्रक्रिया व ऊर्जेचा शोध लावला. पाण्याचा विविध वापराचा व स्वच्छ पाण्याचा उपयोग त्यांनीच प्रथम केला. कॅवेंडिश यांनाच पाण्याच्या शोधाचे खरे श्रेय जाते. ते तसे हायड्रोजनच्या शोधासाठी ओळखले जातात. त्यालाच ज्वालाग्रहीची उपाधी देऊन, हवेच्या घनतेविषयी त्यांनी भाष्य केले आणि त्यांच्याच ज्वलनातून पाणी निर्माण होत असल्याने 1766 मध्ये सिद्ध केले. पुढे त्यांनीच पाण्याच्या संयुगाचा अभ्यास करून, प्रयोगातून हायड्रोजन, ऑक्‍सिजन आणि त्यांच्या मिश्रणातून स्फोटके तयार करण्याची प्रक्रिया केली. या आधारानेच इटालियन शास्त्रज्ञ आवॉगाड्रो यांनी पाण्याची "वॉटर' ही संज्ञा शोधून काढली.

फर्डिनांड या शास्त्रज्ञाने समुद्राचे पाणी पाहून "वॉटर' या शब्दाचा प्रयोग केला. तसे पाण्याचा अंतर्भाव 4.6 अब्ज वर्षांपूर्वी झाला असावा, असा शास्त्रज्ञांचा अंदाज आहे. तेथूनच पृथ्वी हळूहळू स्थिरस्थावर होऊन, मूलद्रव्ये निर्माण झाली व जीवसृष्टीला पोषक असे वातावरण निर्माण झाले असावे. त्यामुळे पाण्याचे महत्त्व पृथ्वीवर खूपच मोठे आहे. 

त्यामुळेच पाणी नेमके आले कुठून, हा प्रश्‍न ग्रहताऱ्यांचा अभ्यास करणाऱ्या शास्त्रज्ञांना पडला आहे. पृथ्वी, मंगळ, बुध यांसारख्या ग्रहांची निर्मिती ही तेथे असलेल्या धुलिकण व सौरमालिकेतील उष्णतेमुळे झाली आहे काय, याचाही पाठपुरावा होतो आहे. कदाचित पृथ्वी पाण्याने बर्फाच्छादित धूमकेतूंमुळे चिंब भिजली असावी किंवा शुष्क लघुग्रह व त्यांच्या प्रचंड धडकेमुळे पाण्याचा शिरकाव झाला असावा असाही मतप्रवाह आहे. पाणी हा सजीवसृष्टीचा महत्त्वाचा घटक असून, कुठल्याही ग्रहाच्या उत्क्रांतीसाठी गरजेचाही आहे. पाण्यात बदल होतो तसा खडकांमध्येही बदल होतो. म्हणून ज्या वेळी पृथ्वीवर पाण्याचा अंतर्भाव झाला, त्या वेळी पृथ्वीच्या भूगर्भीय उत्क्रांतीवरही परिणाम झाला. त्यामुळेच पृथ्वीवर पाण्याचा उगम धूमकेतू व लघुग्रहांच्या माध्यमातूनच झाल्याचे सध्या गृहीत धरले जात आहे. पण यातील नेमकी प्रक्रिया काय, हा मोठाच प्रश्‍न शास्त्रज्ञांपुढे होता. 

सध्या वेगवान संगणकाचे युग आहे आणि त्याचा वापर चोहोबाजूंनी होतो आहे. या प्रश्‍नाचा व प्रक्रियेच्या शोधासाठी शास्त्रज्ञांनी संगणक आधारित प्रतिकृतींची निर्मिती करून, प्रयोग करण्याचे प्रयत्न सुरू केले आहेत. त्यांची मजल सध्या येथपर्यंतच आहे. पण खऱ्या अर्थाने ही पाण्याची "प्रसूती प्रक्रिया' कशी काम करते हे समजून घेणे शास्त्रज्ञांच्या दृष्टीने महत्त्वाचे होते. तशा घटनेचे निरीक्षण करणे गरजेचे होते. पण उल्का या अतिशय बेभरवशाने आपटत असल्याने त्यांचे निरीक्षण करणे शक्‍य नव्हते. म्हणून "नासा'तील शास्त्रज्ञांनी सुपर साईट गनच्या साह्याने स्वतःच ही धडक प्रयोगशाळेत घडवून आणली. 
धडक प्रतिमेच्या निष्कर्षाने उल्का किंवा अशनी या बहुसंख्य सूर्यमालेतील सरासरी वेगाला अबाष्पीकरणात रूपांतरित होतात. म्हणजे त्यात पाणी असेल, तर या आघातातील उष्णतेमुळे उकळून नष्ट होत असेल.

पण निसर्गाची रोचकता अशा प्रतिमांच्या माध्यमातील निष्कर्षापेक्षा, प्रत्यक्षात प्रयोग करणेच महत्त्वाचे असते असे शास्त्रज्ञांना वाटले. तसे पाहाता "नासा'ने 1960 मध्येच ऍमेस व्हर्टिकल गन रेंजची निर्मिती अपोलो मोहिमेवर असलेल्या संशोधकांकरिता चंद्रावरील भूपृष्ठाच्या अभ्यासासाठी केली होती. आजही या गनचा वापर संशोधक खुबीने करीत आहेत आणि या प्रयोगासाठीही त्यांनी तो केला. 

या आधारावर एक अभिनव प्रतीकात्मक प्रयोग नुकताच करण्यात आला. यात पाणीच्छादित लघुग्रह दुसऱ्या लघुग्रहाच्या भूपूष्ठाभागावरील संपर्काने पाण्याचे स्थानांतरण अभ्यासले गेले. मुख्यत्वे संशोधकाच्या चमूने बी बी पॅलेटपेक्षा आकाराने कमी असलेले खडकांचे पॅलेट, अतिशय पातळ थर असणाऱ्या हलक्‍या, सछिद्र दगड किंवा भुकटीमध्ये आदळवले. सछिद्रकाच म्हणजेच जेव्हा लाव्हारस वेगाने थंडावतो तेव्हाची अवस्था आणि तोच पदार्थ लघुग्रहाच्या भूपूष्ठाशी साधर्म्य दर्शवितो. हे एकमेकांचे आदळणे यातच सछिद्र भुकटी तासाभरात अतिउष्ण होऊन, 1500 अंश फॅरेनाईटपर्यंत तापमान जाऊन, त्यातील उपलब्ध पाणी भाजून निघते. या कोरड्या भुकटीला पाणीच्छादित करण्यासाठी पॅलेटचे सर्पांकृतिवलये कारणीभूत असतात. 

खऱ्या अर्थाने सर्पाकृती पॅलेट सछिद्र भुकटीच्या पृष्ठभागावर 11 हजार मैल प्रतितासाच्या वेगाने धावत जाऊन उपलब्ध माध्यम चिरत जाते. यामुळे तेथे उपलब्ध छोटे खडक आजूबाजूला विखुरले जाऊन त्यांचा आघात काच निर्माण होण्यासाठी पुरेसा असतो आणि त्या काचेवर पाण्याचे अंश जमा होताना दिसतात. हा आघात महत्त्वाचा असून, खऱ्या लघुग्रहाच्या आघातात भरपूर पाण्याचा साठा स्थानांतरासाठी असू शकतो. हे परिणाम फक्त एक लघुग्रह दुसऱ्या लघुग्रहावर कसे आघात करतात हे दर्शवितात.

पण लघुग्रह पृथ्वी किंवा चंद्रासारख्या ग्रहांवर आघात करण्याचे प्रतिनिधित्व करीत नाहीत. यासाठी मोठ्या उपकरणांची गरज भासणार आहे. प्रयोगशाळेत जे प्रयोग केले जातात ते छोटे असतात. पण यातून प्रक्रियेची जाण होऊन, पुढील दिशा मिळते. उदाहारणार्थ- भूगर्भीयशास्त्रज्ञांना माहीत आहे की मोठ्या आकाराच्या पॅलेटची गरज लागणार आणि त्या वेगाला तेथील पदार्थ वितळले जाऊन, पाण्याचे अंश पकडणे शक्‍य होणार आहे. 

या अभिनव प्रयोगाच्या निमित्ताने, पृथ्वीवर पाणी कसे आले या प्रक्रियेचे अधोरेखन तर होणारच आहे, पण त्याच वेळी प्रयोगशाळेतील हा छोटा प्रयोग चंद्रावर करून पाहिल्यास तेथे पाण्याचा अंतर्भाव व वातावरणनिर्मिती करणे शक्‍य आहे काय, असाही विचार शास्त्रज्ञ करीत आहेत. शिवाय आपल्या सौरमालेत भरकटत असलेल्या लघुग्रहांचा वेध घेऊन, त्यात पाण्याचे प्रमाण किती प्रमाणात आहे याचाही शोध घेता येणार आहे. पाणी हे जीवन आहे म्हणूनच, त्याचे उगमस्थान बघून, कोरड्या ग्रहांवर भविष्यात नंदनवन फुलवता येईल काय, असाही शास्त्रज्ञ विचार करीत आहेत. 

Web Title: Pune Edition Science Based Article