An ancient, deep, and ultra-depleted mantle domain beneath the northern Atlantic Ocean
यह अध्ययन उत्तरी अटलांटिक महासागर के नीचे एक प्राचीन, अति-क्षीणित मेंटल डोमेन की पहचान करता है, जो अत्यधिक गहराई पर उच्च-डिग्री पिघल निष्कर्षण द्वारा अभिलक्षित है, जिसे लेखक प्राचीन मेंटल प्ल्यूम्स के संरक्षित अवशेषों के रूप में प्रस्तावित करते हैं जो पृथ्वी की बड़े पैमाने की संरचनात्मक संरचना में योगदान देते हैं।
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पृथ्वी की सतह के बहुत नीचे चट्टानों का एक उबलता हुआ महासागर है, जो सूर्य की सतह से भी अधिक गर्म है, फिर भी इतना ठोस है कि वह महाद्वीपों को अपनी पीठ पर ढो सके। यह मेंटल (mantle) है, एक ऐसी परत जो अरबों वर्षों से खुद को विभिन्न रासायनिक परिवारों में धीरे-धीरे विभाजित करती आ रही है। जैसे-जैसे ग्रह ठंडा और विभेदित (differentiated) हुआ, इसने हल्के पदार्थों को ऊपर की ओर धकेल दिया जिससे वह क्रस्ट (cr crust) बना जिस पर हम चलते हैं, और नीचे एक भारी, अधिक थके हुए अवशेष को छोड़ दिया। दशकों से, वैज्ञानिक जानते हैं कि यह बचा हुआ मेंटल एक समान नहीं है। उन्होंने एक व्यापक विभाजन का मानचित्र तैयार किया है: प्रशांत महासागर के नीचे का मेंटल रासायनिक रूप से "निक्षालित" (depleted) होने की प्रवृत्ति रखता है, जिसका अर्थ है कि इसने अपने आसानी से पिघलने वाले घटकों में से अधिकांश को पहले ही त्याग दिया है, जबकि अफ्रीका और हिंद महासागर के नीचे का मेंटल "समृद्ध" (enriched) है, जो उन वाष्पशील घटकों को अपने पास बनाए रखता है। लेकिन पहेली का एक महत्वपूर्ण हिस्सा गायब था। जबकि समृद्ध पक्ष का अच्छी तरह से अध्ययन किया गया था, मेंटल के सबसे चरम, सबसे थके हुए हिस्सों की प्रकृति और उत्पत्ति एक रहस्य बनी हुई थी।
फेंग ज़ू (Feng Xu) और उनके सहयोगियों द्वारा किए गए एक नए अध्ययन ने अंततः इनमें से एक चरम हिस्से का पता लगा लिया है, जिसने उत्तरी अटलांटिक महासागर के नीचे छिपे एक विशाल, प्राचीन क्षेत्र का खुलासा किया है। ज्वालामुखियों और मध्य-महासागरीय कटक (mid-ocean ridges) द्वारा सतह पर लाए गए चट्टानों के रासायनिक पदचिह्नों का विश्लेषण करके, शोधकर्ताओं ने एक ऐसे क्षेत्र की पहचान की है जो पहले देखे गए किसी भी क्षेत्र की तुलना में कहीं अधिक निक्षालित है। यह केवल थोड़ी थकी हुई चट्टान का टुकड़ा नहीं है; यह एक अति-निक्षालित (ultra-depleted) डोमेन है, एक ऐसी जगह जहाँ मेंटल को अत्यधिक डिग्री तक उसके खनिजों से मुक्त कर दिया गया है। टीम ने पाया कि इस क्षेत्र की चट्टानें एक अद्वितीय रासायनिक हस्ताक्षर रखती हैं, विशेष रूप से इस बात में कि उनके हाफनियम (hafnium) और नियोडिमियम (neodymium) आइसोटोप कैसे व्यवहार करते हैं, जो उन्हें प्रशांत के निक्षालित मेंटल और दक्षिण के समृद्ध मेंटल से अलग करता है।
यह समझने के लिए कि यह कैसे हुआ, शोधकर्ताओं को समय में पीछे देखना पड़ा। उन्होंने अरबों वर्षों में मेंटल के पिघलने और बदलने की प्रक्रिया को सिम्युलेट करने के लिए एक सांख्यिकीय मॉडल बनाया। उनका कार्य सुझाव देता है कि उत्तरी अटलांटिक के नीचे की अति-निक्षालित चट्टानें कम से कम 800 मिलियन वर्ष पहले हुई एक विशाल, उच्च-तापमान वाली पिघलने की घटना से बनी थीं। महत्वपूर्ण रूप से, यह पिघलना आज के मध्य-महासागरीय कटकों में होने वाले सामान्य पिघलने की तुलना में बहुत अधिक गहराई में हुआ था। यह संभवतः एक विशाल मेंटल प्लम (mantle plume) की उपस्थिति में हुआ था, जो गहरे पृथ्वी से उठने वाली गर्म चट्टान का एक स्तंभ है, जिसने मेंटल को उसके खनिजों से इतनी पूरी तरह से मुक्त कर दिया कि शेष चट्टान अविश्वसनीय रूप से हल्की और उत्प्लावक (buoyant) हो गई।
अध्ययन इन चट्टानों की उत्पत्ति के लिए कई अन्य संभावनाओं को स्पष्ट रूप से खारिज करता है। शोधकर्ता तर्क देते हैं कि यह डोमेन प्रशांत निक्षालित मेंटल बनाने वाली सामान्य, उथली पिघलने की प्रक्रियाओं द्वारा निर्मित नहीं था, न ही यह महाद्वीपों के टूटने या सतह की पपड़ी (crust) के पुनर्चक्रण का परिणाम था। रासायनिक प्रमाण दर्शाते हैं कि उत्तरी अटलांटिक की चट्टानें पिछले 55 मिलियन वर्षों में महासागरीय बेसिन के खुलने के दौरान बनी चट्टानों से भिन्न हैं। इसके बजाय, डेटा एक बहुत पुराने इतिहास की ओर संकेत करता है। मॉडल इंगित करता है कि इस प्राचीन, गहरे पिघलने की घटना के बाद, ये अति-निक्षालित ब्लॉक निचले मेंटल में नीचे की ओर डूब गए, जहाँ वे सैकड़ों मिलियन वर्षों तक संरक्षित रहे।
इन चट्टानों के सतह पर लौटने की कहानी उनके निर्माण जितनी ही नाटकीय है। अध्ययन प्रस्तावित करता है कि पिछले 50 मिलियन वर्षों के दौरान, गहरे पृथ्वी से नए मेंटल प्लम्स उठे, विशेष रूप से आइसलैंड और अज़ोरेस (Azores) के नीचे। जैसे-जैसे ये प्लम्स उठे, उन्होंने निचले मेंटल में प्रतीक्षा कर रहे प्राचीन, अति-निक्षालित ब्लॉकों को अपने साथ उठाया। इन प्राचीन अंशों को ऊपर की ओर ले जाया गया और लावा के रूप में उगल दिया गया, जिससे पृथ्वी के गहरे-समय (deep-time) के इतिहास को सतह पर लाया गया। यह खोज ग्रह की आंतरिक संरचना के बारे में हमारी समझ को बदल देती है, यह सुझाव देती है कि मेंटल केवल पुनर्चक्रित सतह सामग्री और मानक अवशेषों का मिश्रण नहीं है, बल्कि एक जटिल संग्रह (archive) है जिसमें लगभग एक अरब वर्षों से जीवित रहे प्राचीन, गहरे-स्थित डोमेन शामिल हैं। इन अति-निक्षालित घटकों की उपस्थिति यह समझाने में मदद करती है कि कुछ ज्वालामुखीय क्षेत्रों में इतने असामान्य रासायनिक हस्ताक्षर क्यों होते हैं और यह सुझाव देती है कि गहरा पृथ्वी अपने शुरुआती, सबसे हिंसक इतिहास के अवशेषों को संजोए रखता है, जो प्रकाश में आने की प्रतीक्षा कर रहे हैं।
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