Transition between the Pacific and African mantle domains beneath southwest Pacific marginal basins

पृथ्वी की सतह के बहुत नीचे, ग्रह का आंतरिक भाग एक समान, उथल-पुथल भरा सूप नहीं है। इसके बजाय, यह विशाल, विशिष्ट प्रांतों में विभाजित है जो सैकड़ों लाखों वर्षों से अलग रहे हैं। कल्पना कीजिए कि मेंटल चट्टान के एक विशाल, धीमी गति से चलने वाले महासागर की तरह है। लंबे समय से, वैज्ञानिक जानते हैं कि प्रशांत महासागर के नीचे की चट्टान अटलांटिक और हिंद महासागरों के नीचे की चट्टान से रासायनिक रूप से भिन्न है। यह अंतर पृथ्वी की टेक्टोनिक प्लेटों के कैसे हिले और टकराए, इसका एक अवशेष है। जैसे-जैसे प्लेटें मेंटल में गहराई तक उतरती हैं, वे अपने साथ पृथ्वी की पपड़ी के टुकड़े ले जाती हैं, जिससे नीचे की चट्टान की रासायनिक संरचना बदल जाती है। समय के साथ, इस प्रक्रिया ने एक स्पष्ट विभाजन पैदा किया: ग्रह का एक हिस्सा "प्रशांत" शैली का मेंटल रखता है, जबकि दूसरा हिस्सा "अफ्रीकी" शैली का। भूगर्भ वैज्ञानिकों के लिए बड़ा सवाल यह रहा है कि यह अदृश्य रेखा वास्तव में कहाँ चलती है और महाद्वीपों के खिसकने और महासागरों के खुलने और बंद होने के साथ यह कैसे बदली है।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब दक्षिण-पश्चिम प्रशांत के माध्यम से इस सीमा का पता लगाया है, जो एक ऐसा क्षेत्र है जहाँ पृथ्वी की पपड़ी लाखों वर्षों से खिंच रही है और टूट रही है। समुद्र तल से प्राचीन लावा नमूनों के रासायनिक फिंगरप्रिंट का विश्लेषण करके, उन्होंने पाया कि इन दो मेंटल दुनियाओं के बीच की विभाजक रेखा एक ही स्थान पर स्थिर नहीं है। इसके बजाय, यह विकसित हुई और बदली है, जिसे सबडक्शन ज़ोन (subduction zones) के जटिल इतिहास ने आकार दिया है, जहाँ एक प्लेट दूसरी प्लेट के नीचे फिसलती है। उनका काम बताता है कि यह केवल मानचित्र पर एक साधारण रेखा नहीं है, बल्कि एक गतिशील क्षेत्र है जिसने समय के साथ अपनी स्थिति और गहराई को बदला है, जिससे वहां बनी चट्टानों में एक स्पष्ट रिकॉर्ड छोड़ा गया है।

वैज्ञानिकों ने दक्षिण-पश्चिम प्रशांत के कई बेसिनों पर ध्यान केंद्रित किया, जिनमें तस्मान सागर, कोरल सागर और सांता क्रूज़ बेसिन शामिल हैं। ये क्षेत्र विशेष हैं क्योंकि इनका निर्माण तब हुआ था जब प्राचीन महाद्वीप ज़ीलैंडिया (Zealandia) और ऑस्ट्रेलियाई महाद्वीप अलग होने लगे थे। जैसे-जैसे भूमि खिंची और समुद्र तल फैला, पृथ्वी की गहराई से मैग्मा ऊपर आया और रिक्त स्थानों को भरने के लिए नई चट्टान बनाई। शोधकर्ताओं ने इन चट्टानों के नमूने एकत्र किए, विशेष रूप से मिड-ओशन रिज बेसाल्ट (mid-ocean ridge basalts) की तलाश की, जो समुद्र तल पर पाए जाने वाले सबसे सामान्य प्रकार के लावा हैं, और ओशन आइलैंड बेसाल्ट (ocean island basalts), जो हवाई जैसे ज्वालामुखीय द्वीपों पर पाए जाने वाले लावा के समान हैं। उन्होंने इन चट्टानों की आयु निर्धारित करने के लिए उन्हें दिनांकित किया, जिनमें से कुछ नमूने 84 मिलियन वर्ष पुराने थे और कुछ 22 मिलियन वर्ष जितने नए थे।

इन चट्टानों की उत्पत्ति को समझने के लिए, टीम ने उनके भीतर विशिष्ट तत्वों के अनुपात को मापा, जैसे कि स्ट्रोंटियम, नियोडिमियम, लेड और हाफनियम। ये तत्व मेंटल स्रोत के लिए एक 'केमिकल आईडी कार्ड' की तरह कार्य करते हैं। शोधकर्ताओं ने एक स्पष्ट पैटर्न पाया: पुराने, महाद्वीपीय सीमावर्ती बेसिनों से प्राप्त चट्टानें, जो 84 से 50 मिलियन वर्ष पहले बने थे, "अफ्रीकी" मेंटल डोमेन के रासायनिक हस्ताक्षर ले जा रही थीं। यह तब भी सच था जब ये बेसिन प्रशांत क्षेत्र में स्थित थे। इसके विपरीत, पूर्वी ओर के युवा चट्टानों ने, जो 50 मिलियन वर्ष के बाद बने थे, "प्रशांत" मेंटल के विशिष्ट हस्ताक्षर दिखाए। यह बदलाव बताता है कि दोनों मेंटल डोमेन के बीच की सीमा कभी पूर्व में स्थित थी, जो ज़ीलैंडिया महाद्वीप के किनारे पर थी, इससे पहले कि वह अपने वर्तमान स्थान पर चली गई।

अध्ययन ने हॉटस्पॉट्स (hotspots) से बनी चट्टानों की जांच करके मेंटल के गहरे हिस्सों का भी अध्ययन किया, जो मेंटल के बिल्कुल निचले हिस्से से उठने वाली गर्म सामग्री के प्लूम (plumes) हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि उत्तर के हॉटस्पॉट्स, जैसे कि तस्मंटिड (Tasmantid) और लॉर्ड हॉवे (Lord Howe) श्रृंखलाएं, ऐसी चट्टानें उत्पन्न करती हैं जिनका रासायनिक हस्ताक्षर EM-1 है, जो समृद्ध अफ्रीकी मेंटल डोमेन से जुड़ा है। हालांकि, दक्षिण के हॉटस्पॉट्स, जो ज़ीलैंडिया और अंटार्कटिका मार्जिन के पास हैं, एक अलग हस्ताक्षर उत्पन्न करते हैं जिसे HIMU कहा जाता है, जो गहरे प्रशांत मेंटल से जुड़ा है। यह इंगित करता है कि जबकि इस क्षेत्र में मेंटल की ऊपरी परत अफ्रीकी शैली द्वारा नियंत्रित थी, इसके नीचे का गहरा मेंटल अभी भी प्रशांत प्रकृति का था। दोनों डोमेन एक-दूसरे के ऊपर स्थित थे, जिससे एक जटिल लेयरिंग प्रभाव पैदा हुआ।

इस शोध पत्र का एक प्रमुख निष्कर्ष यह है कि इन दो मेंटल दुनियाओं के बीच की सीमा आज के सबडक्शन ज़ोन द्वारा परिभाषित नहीं है। लंबे समय तक, वैज्ञानिकों का मानना था कि वर्तमान सबडक्शन ज़ोन, जहाँ प्रशांत प्लेट ऑस्ट्रेलियाई प्लेट के नीचे जाती है, वह विभाजक रेखा थी। हालांकि, पुराने चट्टानों के रासायनिक प्रमाण बताते हैं कि यह रेखा कभी बहुत आगे पूर्व में, ज़ीलैंडिया के महाद्वीपीय मार्जिन के साथ थी। शोधकर्ता तर्क देते हैं कि सबडक्शन ज़ोन की गति ने, विशेष रूप से लगभग 50 मिलियन वर्ष पहले सबडक्शन की दिशा में आए उलटफेर के कारण, इस सीमा को पश्चिम की ओर धकेल दिया। इस हलचल ने प्रशांत मेंटल को उस क्षेत्र में बहने की अनुमति दी जो पहले अफ्रीकी मेंटल द्वारा नियंत्रित था।

अध्ययन ने इन चट्टानों में देखे गए अंतरों की व्याख्या करने वाले कई अन्य कारणों को भी खारिज कर दिया। शोधकर्ताओं ने विचार किया कि क्या सबडक्टेड (subducted) तलछटों के मिश्रण या प्राचीन महाद्वीपीय पपड़ी के टूटने से इन पैटर्नों की व्याख्या की जा सकती है, लेकिन डेटा ने इन विचारों का समर्थन नहीं किया। इसके बजाय, साक्ष्य मजबूती से संकेत देते हैं कि मेंटल डोमेन की स्वयं की गति ही मुख्य चालक है। रासायनिक हस्ताक्षर इतने विशिष्ट और व्यापक हैं कि वे स्थानीय संदूषण या छोटे पैमाने के मिश्रण का परिणाम नहीं हो सकते। ये पैटर्न एक बड़े पैमाने की वैश्विक प्रक्रिया का सुझाव देते जहाँ गहरा मेंटल सैकड़ों मिलियन वर्षों से दो अलग-अलग प्रांतों में विभाजित रहा है।

समय के साथ इस सीमा के इतिहास को पुनर्गठित करने के लिए, शोधकर्ताओं ने रासायनिक डेटा को पृथ्वी की प्लेटों की गति के मॉडलों के साथ जोड़ा। वे प्रस्तावित करते हैं कि जब सुपरकॉन्टिनेंट पैंजिया (Pangea) बन रहा था, तब प्रशांत प्लेट के दीर्घकालिक सबडक्शन ने प्रशांत महासागर के चारों ओर एक समृद्ध मेंटल का घेरा बनाया था। इस घेरे ने एक अवरोध के रूप में कार्य किया, जिससे प्रशांत और अफ्रीकी मेंटल डोमेन अलग रहे। जैसे-जैसे महाद्वीप टूटे और सबडक्शन ज़ोन बदले, इन डोमेन के बीच की सीमा भी बदली, लेकिन मौलिक रासायनिक अंतर बना रहा। अध्ययन ने इस सीमा के विकास का एक विस्तृत मानचित्र प्रदान किया है, जो दिखाता है कि यह मेंटल की एक प्राथमिक विशेषता है जो सुपरकॉन्टिनेंट के निर्माण और टूटने के कई चक्रों के माध्यम से बनी रही है।

इस कार्य के निहितार्थ केवल दक्षिण-पश्चिम प्रशांत के इतिहास को समझने तक सीमित नहीं हैं। यह पृथ्वी के आंतरिक भाग को वैश्विक स्तर पर समझने के लिए एक नया दृष्टिकोण प्रदान करता है। तथ्य यह है कि ये मेंटल डोमेन इतने लंबे समय तक अलग रहे हैं, यह सुझाव देता है कि पृथ्वी का आंतरिक भाग पहले की तुलना में अधिक स्थिर और व्यवस्थित है। सीमा की गति यादृच्छिक नहीं है बल्कि टेक्टोनिक प्लेटों की बड़ी गतिविधियों द्वारा संचालित है। यह वैज्ञानिकों को ग्रह के दीर्घकालिक विकास और गहरा आंतरिक भाग सतह को कैसे प्रभावित करता है, इसे बेहतर ढंग से समझने में मदद करता है। अध्ययन यह भी रेखांकित करता है कि पूर्ण चित्र प्राप्त करने के लिए मेंटल के उथले और गहरे दोनों हिस्सों को देखना महत्वपूर्ण है, क्योंकि दोनों परतें अलग-अलग व्यवहार कर सकती हैं और कहानी के अलग-अलग हिस्से बता सकती हैं।

अंत में, यह शोध एक ऐसे गतिशील पृथ्वी की तस्वीर पेश करता है जहाँ इसके आंतरिक प्रांतों के बीच की सीमाएँ स्थिर नहीं हैं, बल्कि ऊपर की प्लेटों की गति से लगातार नया आकार लेती रहती हैं। दक्षिण-पश्चिम प्रशांत की चट्टानों के रासायनिक फिंगरप्रिंट एक 'टाइम कैप्सूल' के रूप में कार्य करते हैं, जो इन गतिविधियों और मेंटल डोमेन के स्थानांतरण के इतिहास को संरक्षित करते हैं। निष्कर्ष इस बात की पुष्टि करते हैं कि प्रशांत और अफ्रीकी मेंटल के बीच का विभाजन एक वास्तविक, भौतिक सीमा है जो समय के साथ बदली है, जिससे वहां बनी चट्टानों में एक स्पष्ट रिकॉर्ड छोड़ा गया है। यह कार्य पृथ्वी के गहरे आंतरिक भाग के बारे में हमारी समझ के अंतराल को भरने में मदद करता है और हमें यह स्पष्ट दृश्य प्रदान करता है कि पिछले कई सौ मिलियन वर्षों में ग्रह कैसे बदला है।