Enhanced mercury accumulation links to terrestrial carbon mobilization during the PETM

कल्पना कीजिए कि पृथ्वी एक विशाल, सांस लेते हुए घर की तरह है। कभी-कभी, इस घर को बुखार आ जाता है, और तापमान बढ़ जाता है। वैज्ञानिक इन "बुखारों" को हाइपरथर्मल्स (hyperthermals) कहते हैं, और इनमें से एक सबसे प्रसिद्ध घटना लगभग 56 मिलियन साल पहले हुई थी, जिसे PETM के रूप में जाना जाता है। इस दौरान, ग्रह काफी गर्म हो गया था, महासागर गर्म हो गए थे, और मौसम अनियंत्रित हो गया था। वैज्ञानिकों के लिए हमेशा एक बड़ा रहस्य रहा है: उस आग को किसने शुरू किया? क्या यह जमीन के गहरे नीचे से गैस उगलने वाला एक विशाल ज्वालामुखी विस्फोट था, या यह सतह पर होने वाली कोई चीज़ थी, जैसे कि सड़ते हुए जंगल या पिघलती बर्फ से निकलने वाला प्राचीन कार्बन?

इसे हल करने के लिए, वैज्ञानिक अक्सर चट्टानों में छोड़े गए "रासायनिक फिंगरप्रिंट्स" (chemical fingerprints) की तलाश करते हैं। सबसे उपयोगी फिंगरप्रिंट्स में से एक पारा (mercury) है। पारे को एक छोटे, अदृश्य रंग (dye) की तरह समझें जो जैविक पदार्थों (जैसे पौधों और मिट्टी) से चिपक जाता है और पानी के साथ चलता है। जब ज्वालामुखी फटते हैं, तो वे एक विशिष्ट "हस्ताक्षर" (signature) वाला पारा छोड़ते हैं जो एक तरह का दिखता है। जब मिट्टी और पौधे पारा छोड़ते हैं, तो वह हस्ताक्षर अलग दिखता है। यह मापकर कि प्राचीन कीचड़ में कितना पारा है और उसका हस्ताक्षर कैसा है, वैज्ञानिक यह बता सकते हैं कि पारा ज्वालामुखी से आया था या भूमि के कटाव से। यह इसलिए महत्वपूर्ण है क्योंकि यदि हम जानते हैं कि PETM के दौरान कार्बन कहाँ से आया था, तो हम बेहतर समझ सकते हैं कि आज यदि हम अपने ग्रह को गर्म करते रहे तो वह कैसे प्रतिक्रिया दे सकता है।

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मर्करी की महान खोज (The Great Mercury Hunt)

इस अध्ययन में, शोधकर्ताओं की एक टीम न्यू जर्सी और मैरीलैंड के तट पर स्थित मिड-अटलांटिक शेल्फ के कीचड़ भरे फर्शों पर एक जासूसी मिशन पर गई। उन्होंने ज़मीन में गहराई तक ड्रिल किया ताकि PETM के दौरान जमा हुए तलछट (sediment) के कोर निकाल सकें। उनका लक्ष्य क्या था? यह देखना कि क्या कीचड़ में मौजूद पारा एक ज्वालामुखी विस्फोट की कहानी बताता है या ज़मीन के बड़े पैमाने पर कटाव की।

उन्हें पारे का एक बड़ा उछाल मिला। PETM के दौरान, कीचड़ में पारे की मात्रा सामान्य स्तर से दो या तीन गुना अधिक हो गई। लेकिन असली सुराग केवल यह नहीं था कि वहां कितना पारा था, बल्कि यह था कि वह किस प्रकार का था। शोधकर्ताओं ने पारे के "आइसोटोपिक सिग्नेचर" (isotopic signature) को मापने के लिए एक उच्च-तकनीकी उपकरण का उपयोग किया—इसे पारे के डीएनए की जांच करने जैसा समझें।

PETM से पहले, कीचड़ में पारा एक सकारात्मक (positive) सिग्नेचर रखता था, जिसका आमतौर पर अर्थ होता है कि यह बारिश के रूप में आसमान से गिरा था (wet deposition)। लेकिन ठीक जब PETM शुरू हुआ, तो सिग्नेचर बदल गया। यह तेजी से नकारात्मक (negative) हो गया। यह नकारात्मक चिह्न उस पारे का "फिंगरप्रिंट" है जो ज़मीन से आता है—विशेष रूप से मिट्टी, पौधों और प्राचीन चट्टानों से, जिन्हें नदियों द्वारा बहा ले जाया जा रहा था।

यह पेपर इस विचार का पुरजोर खंडन करता है कि यह पारा ज्वालामुखियों से आया था। ज्वालामुखीय पारा आमतौर पर एक तटस्थ (neutral) या थोड़ा सकारात्मक सिग्नेचर रखता है। चूंकि कीचड़ में पारा नकारात्मक हो गया, लेखक सुझाव देते हैं कि यह नॉर्थ अटलांटिक इग्नियस प्रोविंस (एक विशाल ज्वालामुखी क्षेत्र जिसे अक्सर PETM के लिए जिम्मेदार माना जाता है) से नहीं आया था। इसके बजाय, यह एक अलग अपराधी की ओर इशारा करता है: स्वयं भूमि।

क्षरण इंजन (The Erosion Engine)

तो, मिट्टी के पारे के इस बड़े पैमाने पर उत्सर्जन का कारण क्या था? पेपर का सुझाव है कि पृथ्वी इतनी गर्म हो गई कि जल चक्र अत्यधिक सक्रिय हो गया। बहुत अधिक बारिश हुई, और वनस्पति जो आमतौर पर मिट्टी को थामे रखती है, मरने लगी। इसने क्षरण (erosion) के लिए एक आदर्श स्थिति पैदा कर दी। भारी बारिश ने महाद्वीपों से भारी मात्रा में ऊपरी मिट्टी और प्राचीन अवसादी चट्टानों को बहा दिया और उन्हें समुद्र में डाल दिया।

चूंकि पारा मिट्टी और जैविक पदार्थों से चिपकना पसंद करता है, इसलिए उस बहती हुई मिट्टी ने अपने साथ पारे का एक विशाल भार भी लाया। शोधकर्ताओं ने तत्वों को समझने के लिए एक मिक्सिंग मॉडल (एक रेसिपी कैलकुलेटर की तरह) का उपयोग किया। उन्होंने अनुमान लगाया कि PETM के दौरान महासागर में पारे का आधे से अधिक हिस्सा इन स्थलीय स्रोतों (terrestrial sources) से आया था।

कार्बन की गिनती (Counting the Carbon)

यहाँ मामला वास्तव में दिलचस्प हो जाता है। शोधकर्ताओं ने महसूस किया कि यदि आप जानते हैं कि मिट्टी का कितना पारा समुद्र में बहा आया, तो आप अनुमान लगा सकते हैं कि उसके साथ कितना कार्बन आया होगा। मिट्टी और प्राचीन चट्टानें कार्बन से भरी होती हैं। जब यह कार्बन समुद्र में बह जाता है और ऑक्सीजन के संपर्क में आता है, तो यह कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) में बदल जाता है।

अपने पारे के डेटा को एक मार्गदर्शक के रूप में उपयोग करते हुए, टीम ने गणना की कि कितना कार्बन जारी हो सकता था। उन्होंने अनिश्चितता को ध्यान में रखते हुए तीन अलग-अलग परिदृश्य (scenarios) चलाए:

• "पैसिव" (Passive) परिदृश्य: एक निचला अनुमान जो बताता है कि लगभग 340 से 395 Pg C (पेटाग्राम कार्बन) जारी किए गए थे।
• "औसत" (Average) परिदृश्य: लगभग 1,400 Pg C का मध्य-मार्ग अनुमान।
• "एक्टिव" (Active) परिदृश्य: 4,520 Pg C तक का उच्च-स्तरीय अनुमान।

पेपर का सुझाव है कि एक औसत परिदृश्य के तहत, लगभग 1,400 Pg C जारी किया गया था, और सबसे खराब स्थिति में, यह 4,520 Pg C तक हो सकता था। इसे संदर्भ में समझने के लिए, पूरी PETM घटना के दौरान जारी कुल कार्बन की मात्रा लगभग 10,200 Pg C अनुमानित है। इसका मतलब है कि भूमि क्षरण और कार्बन उत्सर्जन ने कुल कार्बन का एक बड़ा हिस्सा—शायद लगभग आधा—हिस्सा कवर किया होगा।

निष्कर्ष (The Takeaway)

यह पेपर यह दावा नहीं करता कि इसने PETM के पूरे रहस्य को सुलझा लिया है। यह स्पष्ट रूप से कहता है कि अन्य खिलाड़ी भी हैं, जैसे ज्वालामुखीय गैसें और पिघती मीथेन, जिन्होंने भी योगदान दिया। हालांकि, पारा साक्ष्य एक मजबूत, स्वतंत्र प्रमाण प्रदान करता है कि स्वयं भूमि ने एक बड़ी भूमिका निभाई थी।

लेखक जो कहानी बताते हैं वह एक 'पॉजिटिव फीडबैक लूप' की है: ग्रह गर्म हुआ, जिससे अधिक वर्षा और वनस्पति का नुकसान हुआ, जिससे भारी क्षरण हुआ। इस क्षरण ने प्राचीन कार्बन को समुद्र में बहा दिया, जहाँ यह CO₂ में बदल गया, जिसने ग्रह को और भी अधिक गर्म कर दिया। यह जलवायु परिवर्तन का एक ऐसा चक्र था जो पृथ्वी की अपनी सतह की प्रतिक्रिया से संचालित था। हालांकि सटीक संख्याओं में कुछ बदलाव की गुंजाइश है, लेकिन दिशा स्पष्ट है: स्थलीय कार्बन का संचलन PETM का एक प्रमुख चालक था, और कीचड़ में मौजूद पारा वह 'स्मोकिंग गन' (ठोस सबूत) है जो इसे साबित करता है।