The Superpile Cycle: the reorganisation of basal mantle structures coupled to the supercontinent cycle
24 त्रि-आयामी मेंटल परिसंचरण मॉडलों के माध्यम से, यह अध्ययन एक "सुपरपाइल चक्र" परिकल्पना प्रस्तावित करता है जो यह प्रदर्शित करता है कि सुपरमहाद्वीपों का संयोजन और विखंडन आधारभूत मेंटल संरचनाओं (LLSVPs) के एक चक्रीय पुनर्गठन को संचालित करता है, जो स्थिर प्रतिवर्ती ढेरों (antipodal piles) और फैलाव के दौरान क्षणिक, व्यापक प्लूम गतिविधि के बीच बारी-बारी से बदलता रहता है।
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हमारे पैरों के नीचे, पृथ्वी केवल चट्टानों का एक स्थिर गोला नहीं है, बल्कि एक उबलता हुआ, धीमी गति वाला इंजन है। ग्रह के मेंटल के बिल्कुल निचले हिस्से में, जहाँ गर्म चट्टान ठोस कोर से मिलती है, भूकंपविदों ने सामग्री के दो विशाल, महाद्वीप के आकार के पिंडों की खोज की है जो आसपास की चट्टानों की तुलना में गर्मी को अलग तरह से स्थानांतरित करते हैं। इन्हें 'लार्ज लो शियर-वेलोसिटी प्रोविंसेस' (LLSVPs) के रूप में जाना जाता है, और ये अफ्रीका और प्रशांत महासागर के नीचे स्थित हैं। हालांकि हम जानते हैं कि वे मौजूद हैं, लेकिन उनकी उत्पत्ति और व्यवहार एक रहस्य बना हुआ है। क्या वे ग्रह के निर्माण से बचे हुए प्राचीन अवशेषों के ढेर हैं, या वे गतिशील संरचनाएं हैं जिन्हें पृथ्वी की सतह की गति द्वारा लगातार नया आकार दिया जा रहा है? इन गहरी संरचनाओं को समझना महत्वपूर्ण है क्योंकि वे संभवतः यह नियंत्रित करते हैं कि पृथ्वी की आंतरिक गर्मी कहाँ से बाहर निकलती है, जो बदले में टेक्टोनिक प्लेटों की गति और ज्वालामुखियों के निर्माण को संचालित करती है। यदि ये गहरे पिंड स्थिर हैं, तो वे ग्रह के आंतरिक इंजन के लिए स्थायी लंगर (anchors) के रूप में कार्य करते हैं; यदि वे गतिशील हैं, तो वे सतह और गहरे आंतरिक भाग के बीच एक बहुत अधिक अराजक और परस्पर जुड़े संबंध का सुझाव देते हैं।
कार्डिफ यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब इन गहरी संरचनाओं को समझने का एक नया तरीका प्रस्तावित किया है, जिसमें सुझाव दिया गया है कि वे स्थिर नहीं हैं, बल्कि सुपरकॉन्टिनेंट्स (महाद्वीपों) के संयोजन और टूटने से जुड़े एक भव्य, दोहराव वाले चक्र का हिस्सा हैं। इस विचार का परीक्षण करने के लिए, वैज्ञानिकों ने जमीन में खुदाई नहीं की और न ही किसी ज्वालामुखी के फटने का इंतजार किया। इसके बजाय, उन्होंने पृथ्वी के आंतरिक भाग के बीस-चार अलग-अलग डिजिटल मॉडल बनाए, और यह देखने के लिए शक्तिशाली सुपर कंप्यूटरों पर उन्हें चलाया कि सैकड़ों मिलियन वर्षों में मेंटल कैसे चलता है। प्रत्येक मॉडल को अलग-अलग स्थितियों के साथ शुरू किया गया था, जैसे कि कोर के किनारे पर तापमान को बदलना या सतह की प्लेटों की गति को बदलना, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि उनके निष्कर्ष मजबूत हों और केवल एक विशिष्ट सेटअप का संयोग मात्र न हों। इन आभासी गर्म चट्टानों के व्यवहार को समय के साथ देखते हुए, शोधकर्ताओं ने एक पैटर्न खोजा जिसे वे "सुपरपाइल चक्र" (Superpile Cycle) कहते हैं।
इन मॉडलों की कहानी सुपरकॉन्टिनेंट के निर्माण के साथ शुरू होती है, जो वह समय है जब पृथ्वी के सभी भूभाग आपस में जुड़े होते हैं। इस संयोजन चरण के दौरान, ठंडी, भारी समुद्री प्लेटें जो मेंटल में धंस जाती हैं—जिन्हें सबडक्शन (subduction) कहा जाता है—एक विशाल भूभाग के किनारों के चारों ओर एक घेरा बनाने की प्रवृत्ति रखती हैं। धंसती हुई प्लेटों का यह घेरा मेंटल के निचले हिस्से में एक विशाल झाड़ू की तरह काम करता है, जो सामग्री को मेंटल के तल के साथ तब तक खींचता है जब तक कि वह दुनिया के दो विपरीत सिरों पर दो अलग-अलग स्थानों पर जमा न हो जाए। ये ढेर, जिन्हें शोधकर्ता "सुपरपाइल्स" कहते हैं, स्थिर हो जाते हैं और तब तक अपने स्थान पर बने रहते हैं जब तक सुपरकॉन्टिनेंट एकजुट रहता है। इन सिमुलेशन में, ये ढेर वास्तविक दुनिया के LLSVPs (अफ्रीका और प्रशांत महासागर के नीचे) के समान दिखते हैं, जिससे पता चलता है कि इन गहरी संरचनाओं का स्थान इस बात से निर्धारित होता है कि सतह पर महाद्वीप कहाँ स्थित हैं।
हालाँकि, यह चक्र हमेशा स्थिर नहीं रहता। जब सुपरकॉन्टिनेंट अंततः टूट जाता है, तो धंसती प्लेटों का पैटर्न बदल जाता है। नए सबडक्शन ज़ोन अलग-अलग जगहों पर बनते हैं, और धंसती प्लेटों का पुराना, स्थिर घेरा बाधित हो जाता है। यह वह समय है जब पृथ्वी का गहरा भाग एक "पुनर्गठन घटना" (rearrangement event) से गुजरता है। कंप्यूटर मॉडलों में, इस व्यवधान के कारण कभी स्थिर रहने वाले ढेर अपना आकार खो देते हैं और विस्थापित होने लगते हैं। वह सामग्री जिसे सावधानीपूर्वक दो ढेरों में इकट्ठा किया गया था, उसे कोर-मेंटल सीमा के चारोंക്ക് घुमाया जाता है, जिससे वह अधिक अराजक और बिखरी हुई हो जाती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि इस पुनर्गठन में समय लगता है; सतह की प्लेटों के हिलना शुरू करने के बाद, ढलानों (slabs) को नीचे पहुँचने और ढेरों को हिलाना शुरू करने में लगभग 160 मिलियन वर्ष लगते हैं, और ढेरों को पूरी तरह से अपना बड़ा आकार बदलने में अन्य 40 मिलियन वर्ष लगते हैं।
इस गहरे पुनर्गठन का सतह पर सीधा प्रभाव पड़ता है। मॉडल दिखाते हैं कि जब ढेर स्थिर होते हैं, तो मेंटल के गहरे हिस्से से उठने वाली गर्म चट्टानों की प्लूम्स (plumes), जो ज्वालामुखियों को बनाने के लिए ऊपर उठती हैं, ढेरों के किनारों के आसपास मजबूती से केंद्रित रहती हैं। लेकिन पुनर्गठन चरण के दौरान, जब ढेरों को खींचा और नया आकार दिया जा रहा होता है, तो ये उठती हुई प्लूम्स दुनिया भर में बहुत अधिक संख्या में और बिखरी हुई हो जाती हैं। सिमुलेशन सुझाव देते हैं कि यह बिखरा हुआ वितरण वास्तव में बड़े इग्नियस प्रोविंसेस (Large Igneous Provinces) जैसे विशाल ज्वालामुखीय आयोजनों के निर्माण को कठिन बना सकता है। एक विशाल, केंद्रित विस्फोट के बजाय, गर्मी कई छोटे, बिखरे हुए स्थानों पर निकलती है। इसका तात्पर्य यह है कि पृथ्वी पर सबसे नाटकीय ज्वालामुखीय गतिविधि उन अवधियों से जुड़ी हो सकती है जब गहरा मेंटल अस्थिरता की स्थिति में होता है, न कि तब जब वह शांत होता है।
शोधकर्ता इस बात पर जोर देते हैं कि उनका निष्कर्ष इन सिमुलेशन पर आधारित है, जो गहरे पृथ्वी को देखने के लिए हमारे पास उपलब्ध सर्वोत्तम उपकरण हैं, लेकिन वे वास्तविकता का सटीक मानचित्र नहीं हैं। वास्तविक दुनिया में इन घटनाओं का सटीक समय भिन्न हो सकता है क्योंकि हम अभी तक गहरे मेंटल की सटीक श्यानता (viscosity), या मोटाई, को नहीं जानते हैं। हालाँकि, उपयोग की गई विशिष्ट स्थितियों के बावजूद, सभी चौबीस मॉडलों में घटनाओं का क्रम सुसंगत दिखाई देता है। यह अध्ययन एक मजबूती से जुड़े संबंध का सुझाव देता है: महाद्वीप एकत्रित होते हैं, गहरे ढेर बनते हैं और स्थिर होते हैं; महाद्वीप टूटते हैं, गहरे ढेर बाधित और पुनर्व्यवस्थित होते हैं; और जैसे-जैसे महाद्वीप फिर से एक साथ आने लगते हैं, ढेर वापस अपनी स्थिर स्थितियों में व्यवस्थित हो जाते हैं। यह चक्र सतह की प्लेटों की गति को सीधे ग्रह के सबसे गहरे हिस्सों के व्यवहार से जोड़ता है, जो यह दर्शाता है कि पृथ्वी की सतह और उसका कोर एक धीमी, अरबों वर्षों की बातचीत में लगे हुए हैं।
अंततः, यह कार्य पृथ्वी के इतिहास पर एक नया दृष्टिकोण प्रदान करता है। यह सुझाव देता है कि मेंटल के आधार पर स्थित विशाल पिंड प्राचीन, अपरिवर्तनीय अवशेष नहीं हैं, बल्कि गतिशील विशेषताएं हैं जो सुपरकॉन्टिनेंट चक्र के साथ विकसित होती हैं। ये गहरी संरचनाएं, और ज्वालामुखीय गतिविधि जो वे संचालित करते हैं, उन्हीं बलों द्वारा नियंत्रित होती हैं जो महाद्वीपों को टकराने और अलग होने के लिए प्रेरित करते हैं। हालाँकि यह शोध पत्र यह दावा नहीं करता है कि इसने गहरे पृथ्वी के हर रहस्य को सुलझा लिया है, लेकिन यह यह समझने के लिए एक सम्मोहक ढांचा प्रदान करता है कि ग्रह की सतह और आंतरिक भाग कैसे जुड़े हुए हैं, जिससे गहरा मेंटल एक स्थिर पृष्ठभूमि से बदलकर पृथ्वी के दीर्घकालिक विकास में एक सक्रिय भागीदार बन जाता है।
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