റോക്കിനകത്തെ ക്ലോക്ക്

പ്രൊഫ.കെ.ആർ.ജനാർദ്ദനൻ

പ്രൊഫ.കെ.ആർ.ജനാർദ്ദനൻ എഴുതുന്ന തുടക്കം മുതൽ തന്നെ രസതന്ത്രം ലേഖന പരമ്പര.. സിർക്കൺ തരിയിൽ  ഭൂമിയുടെ ഉല്പത്തി കാലം മുതലുള്ള ക്ലോക്ക് ഒളിച്ചിരിപ്പുണ്ട്.. അതിനെക്കുറിച്ച് വായിക്കാം..

”ഈ ശിലയ്ക്ക് (rock) 440 കോടിവർഷം പഴക്കമുണ്ട്” ഒരു കൊച്ചു പാറക്കഷണം ചൂണ്ടിക്കാണിച്ചുകൊണ്ട് 2001-ൽ ഭൂഗർഭശാസ്ത്രജ്ഞൻ (geologist) സൈമൺ വൈൽഡ് (Simon Wild) തന്റെ സഹപ്രവർത്തകരോടും വിദ്യാർത്ഥികളോടുമായി പറഞ്ഞു. ഉടൻതന്നെ അവരെല്ലാം ചേർന്ന് ആ പാറത്തുണ്ടിന് പിറന്നാൾ ആശംസകൾ പാട്ടുപാടി അറിയിച്ചു. ഭൂവല്ക്കത്തിലെ ഏറ്റവും പഴക്കമുള്ള ഒരു ഭാഗത്തിന്റെ വയസ്സറിയിച്ചുകൊണ്ട് സംസാരിക്കുകയായിരുന്നു, സൈമൺ വൈൽഡ്. പക്ഷെ അദ്ദേഹം അതെങ്ങനെ ഗണിച്ചെടുത്തു?

സിർക്കണുണ്ടായതെങ്ങനെ ?

പ്രാചീനശിലകളുടെ കാലനിർണയത്തിനുള്ള ഏറ്റവും കൃത്യമായ മാർഗം ‘സിർക്കൺ’ (zircon) ക്രിസ്റ്റൽ ആധാരമാക്കിയുള്ളതാകുന്നു. സിർക്കൺ രാസപരമായി സിർക്കോണിയം സിലിക്കേറ്റാണ് (ZrSiO₄ ). ഒരു രത്‌നക്കല്ലായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്ന സിർക്കൺ പല വർണങ്ങളിലും വജ്രത്തെപ്പോലെ നിറമില്ലാതെയും പ്രകൃതിയിൽ കാണപ്പെടുന്നു. അതിന്റെ ഭൗതിക ഗുണധർമങ്ങൾ സൂക്ഷ്മമായി പഠിച്ചപ്പോഴാണ് ശിലകളുടെ കൃത്യമായ കാലനിർണയത്തിനുള്ള ഏറ്റവും നല്ലൊരു മാർഗം അതിൽ ഒളിച്ചിരിപ്പുണ്ടെന്ന് ബോധ്യപ്പെട്ടത്. തരിതരിയായി (ingrains) സിർക്കൺ മിക്കവാറും എല്ലാത്തരം ശിലകളിലും കാണപ്പെടുന്നു.

ഭൂമി പിറവിയെടുത്ത കാലഘട്ടത്തിൽ അതായത് ഏതാണ്ട് 450 കോടി സംവത്സരങ്ങൾക്കുമുമ്പ് ഉൽക്കശിലകളുടെ (meteorites) അതിശക്തമായ ഇടികൾക്ക് അത് വിധേയമായി.  പൊരിഞ്ഞ ഇടികൾമൂലം  ഭൂമിയിൽ വൻതോതിൽ താപോർജം ഉൽപാദിപ്പിക്കപ്പെട്ടു. അന്നേരം പലതരം ഖനിജങ്ങളാൽ നിർമിക്കപ്പെട്ട ഭൂമിയുടെ ഉപരിതലമാകെ ഉരുകിപ്പോയി. ഈ ഉരുകിയ ഖനിജങ്ങൾ (minerals)  ക്രമേണ തണുത്തപ്പോൾ വ്യത്യസ്ത പദാർത്ഥങ്ങൾ ക്രിസ്റ്റലീകരിക്കാൻ തുടങ്ങി. അതിൽ സിർക്കണും ഉണ്ടായിരുന്നു. ഈ സിർക്കൺ ക്രിസ്റ്റലുകൾ യാതൊരു മാറ്റവുംകൂടാതെ പിറന്നപടി ഇന്നും നിലനിൽക്കുന്നു. ക്രിസ്റ്റലിന്റെ രൂപഭംഗിയും നിറവും ഒക്കെ മനുഷ്യൻ വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തിൽ ചൂഷണംചെയ്തുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു. ഒപ്പം അതിന്റെ മാറ്റമില്ലാതെ നിലനിൽക്കുന്ന ചില സവിശേഷതകൾ – ജന്മഗുണങ്ങൾ അടുത്തകാലത്ത് ആഴത്തിലുള്ള പഠനങ്ങൾക്ക് വിധേയമായിട്ടുണ്ട്.

റോക്കിനകത്തെ ക്ലോക്ക് !!

ക്രിസ്റ്റൽ രൂപീകരിക്കപ്പെടുന്ന സമയത്ത് ഇടയ്ക്കിടക്ക് സിർക്കണിന്റെ ജാലിക (lattice) മറ്റൊരു സിർക്കോണിയം ആറ്റത്തിനു പകരം യുറേനിയം ആറ്റത്തെ സ്വീകരിക്കുന്നു. അങ്ങനെ സിർക്കൺ ക്രിസ്റ്റൽ നിർമിക്കപ്പെടുന്ന വേളയിൽ തന്നെ അതിൽ അവിടവിടെ ഏതാനും യുറേനിയം ആറ്റങ്ങൾ ചിതറിക്കിടക്കും. പക്ഷെ സിർക്കോണിയത്തിൽനിന്നും വ്യത്യസ്തമായി, യുറേനിയം ഒരു റേഡിയോ ആക്ടീവ് മൂലകമാണ്. അതിനാൽ അത് നിരന്തരം റേഡിയോ ആക്ടീവക്ഷയ (Radio active decay) ത്തിന് വിധേയമായി അറ്റോമിക മാസ് കുറഞ്ഞ ആറ്റങ്ങളായി രൂപാന്തരപ്പെടുകയും ഒടുവിൽ സ്ഥിരതയുള്ള ലെഡ് (Lead) ആറ്റത്തിൽ എത്തി നിൽക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു നിശ്ചിതനിരക്കിലാണ് യുറേനിയം ആറ്റങ്ങൾ ക്ഷയിച്ച് ലെഡ് ആറ്റങ്ങളായി മാറുന്ന പ്രക്രിയ നടക്കുന്നത്. ഇവിടെ ഓർക്കേണ്ട കാര്യം സിർക്കൺ ക്രിസ്റ്റലുകൾ രൂപപ്പെടുമ്പോൾ അവയിൽ ലെഡ് ആറ്റങ്ങൾ ഉണ്ടാവില്ലായെന്നതാണ്. ക്രിസ്റ്റൽ രൂപീകരണപ്രക്രിയ അവസാനിക്കുന്ന നിമിഷം മുതൽ അതിൽ ലെഡ് ആറ്റങ്ങളുടെ  അനുപാതം, യുറേനിയം ആറ്റങ്ങളുടെ ക്ഷയംമൂലം സാവധാനം ക്രമമായി വർധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കും.

പക്ഷെ ഒരു സ്ഥിതിവിവര ശാസ്ത്രാടിസ്ഥാനത്തിൽ (statistically) പ്രവചിക്കാനാവുംവിധമാണ് ഈ പ്രക്രിയ നടക്കുന്നത്. എല്ലാ റേഡിയോ ആക്ടീവ മൂലകങ്ങൾക്കും ഒരു അർധായുസ് (half life) ഉണ്ട്. ഒരു നിശ്ചിത അളവ് റേഡിയോ ആക്ടീവ പദാർത്ഥം ശോഷിച്ച് പകുതി ആയി കുറയാൻ എടുക്കുന്ന കാലയളവാണ് അതിന്റെ അർധായുസ്. ഇത് റേഡിയോ ആക്ടീവ പദാർത്ഥത്തിന്റെ സ്ഥിരതയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ചിലതിന്റെ അർധായുസ് കേവലം പൈകോസെക്കന്റുകൾ ആണെങ്കിൽ മറ്റു ചിലതിന്റേത് കോടിക്കണക്കിന് വർഷങ്ങൾവരെ ആവാം. ഒരു സാമ്പിളിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന യുറേനിയം ആറ്റങ്ങളുടെ അർധഭാഗം ക്ഷയിച്ച് ലെഡായിത്തീരാൻ വേണ്ടിവരുന്ന സമയമാണ് യുറേനിയത്തിന്റെ അർധായുസ്.

യുറേനിയത്തിന് മുഖ്യമായും രണ്ട് ഐസോടോപ്പുകൾ ഉണ്ട്. യുറേനിയം 235, യുറേനിയം-238 എന്നിവയാണവ. യുറേനിയം-235 ന്റെ അർധായുസ് 704 ദശലക്ഷം വർഷമാണെങ്കിൽ യുറേനിയം-238 ന്റേത് 470 കോടി വർഷമാകുന്നു. ഒരുതരി സിർക്കണിൽ 100 U²³⁵ ആറ്റങ്ങൾ ഉണ്ടെന്ന് സങ്കല്പിക്കുക. എങ്കിൽ ഒന്നൊന്നായി ഓരോ ആറ്റവും ക്ഷയിച്ച് 50 ലെഡ് ആറ്റങ്ങളായി മാറാൻ 704 ദശലക്ഷം വർഷം വേണ്ടിവരും.

അത്രയും വർഷങ്ങൾ പിന്നിടുമ്പോൾ സിർക്കൺ തരിയിൽ യുറേനിയത്തിന്റെയും ലെഡിന്റെയും ആറ്റങ്ങളുടെ അനുപാതം തുല്യമായിരിക്കും. അതായത് 50 യുറേനിയം, 50 ലെഡ്. ഈ സിർക്കൺ തരിയിലെ യുറേനിയം, ലെഡ് അനുപാതം അളന്നു തിട്ടപ്പെടുത്തുന്ന ഒരു ശാസ്ത്രജ്ഞന് ആ സിർക്കൺ തരിയുടെ അല്ലെങ്കിൽ അത് ഉൾച്ചേർത്തിരുന്ന ശിലയുടെ വയസ്സ് 704  ദശലക്ഷം വർഷമാണെന്ന് മനസ്സിലാകും. വീണ്ടും 704 ദശലക്ഷം വർഷം പിന്നിടുമ്പോൾ ശേഷിച്ച 50 യുറേനിയം ആറ്റങ്ങളിൽ 25 എണ്ണം ലെഡായി മാറിയിരിക്കും. അപ്പോൾ .യുറേനിയം ആറ്റങ്ങൾ  25 ശതമാനവും ലെഡ് ആറ്റങ്ങൾ 75 ശതമാനവും ആയിരിക്കും. അതറിയുന്ന ഒരു ഗവേഷകൻ ആ സിർക്കൺ സാമ്പിളിന്റെ കാലപ്പഴക്കം ഏതാണ്ട് 100 കോടി വർഷമാണെന്ന് കണ്ടുപിടിക്കും. യുറേനിയത്തിന്റെ രണ്ട് ഐസോടോപ്പുകളുടെ അളവും അവയും ലെഡ് ആറ്റങ്ങളുമായുള്ള അനുപാതവും കണ്ടുപിടിച്ചാൽ ഭൂഗർഭശാസ്ത്രജ്ഞന്മാർക്ക് ശിലാരൂപീകരണപ്രക്രിയ എന്ന് ആരംഭിച്ചുവെന്നും അതിന്റെ ഇന്നത്തെ വയസ്സും ഗണിച്ചെടുക്കാൻ കഴിയും.

പടിഞ്ഞാറൻ ആസ്‌ത്രേലിയയിലെ ജാക്ക് ഹിൽസ് (Jack Hills) എന്ന കേന്ദ്രത്തിൽ 2000ൽ കടുത്ത രക്തനിറമുള്ള ഒരു സിർക്കൺ ക്രിസ്റ്റൽ കണ്ടെത്തി. ഒരറ്റം മുതൽ മറ്റേയറ്റംവരെ അതിന്റെ നീളം കേവലം 0.25 മില്ലിമീറ്റർ മാത്രം. ഒട്ടും കാവ്യഭംഗിയില്ലാത്ത W74/236 എന്ന പേരാണ് അതിന് നൽകിയത്. തുടർന്ന് അതിന്റെ യുറേനിയം-ലെഡ് അനുപാതം നിർണയിക്കപ്പെട്ടു. നേരത്തെ കണ്ടുപിടിക്കപ്പെട്ട ഏറ്റവും കാലപ്പഴക്കമുള്ള ശിലയുടെ പ്രായം 4404 ദശലക്ഷം വർഷമായിരുന്നു. എന്നാൽ ജാക്ക് ഹിൽസ് കേന്ദ്രത്തിൽനിന്ന് ലഭിച്ച സിർക്കൺ ക്രിസ്റ്റലിന് അതിനേക്കാൾ 90 ദശലക്ഷം വർഷം  വയസ്സ് കൂടുതൽ ഉണ്ടെന്ന് ഗവേഷകർ കണ്ടെത്തി. ഈ സിർക്കൺ ക്രിസ്റ്റൽ അതിസൂക്ഷ്മമായിരുന്നുവെങ്കിലും അത് അനേകം പരീക്ഷണങ്ങൾക്കും പരിശോധനകൾക്കും അന്വേഷണങ്ങൾക്കും വിധേയമായി. അതിലുള്ള ഓക്‌സിജൻ ഐസോടോപ്പുകളുടെ പരിമാണം കണ്ടുപിടിച്ചു. കൂടാതെ വിശകലനംവഴി അതിൽ ഉപസ്ഥിതമായ ദുർലഭലോഹങ്ങൾ തിരിച്ചറിയാനും കഴിഞ്ഞു. ഇത്തരം പരീക്ഷണ-നിരീക്ഷണങ്ങളിൽനിന്നും ആ പ്രദേശത്തെ ഈ പ്രാചീനശിലകളുടെ രൂപീകരണത്തിലേക്ക് നയിച്ച ഭൗതികപ്രക്രിയകളെ സംബന്ധിച്ച വിവരങ്ങൾ മനസ്സിലാക്കാനും കഴിഞ്ഞു. ഭൂവല്ക്കം  ഇന്നത്തെ രൂപത്തിൽ ഉണ്ടായതിൽ ജലത്തിനുള്ള പങ്കും ഈ അന്വേഷണത്തിൽ നിന്നും കണ്ടെത്താൻ കഴിഞ്ഞു. ഭൂമിയുടെ ഉല്പത്തിയുടെ ആരംഭഘട്ടത്തിൽ തന്നെ കടലും കരയും ഉണ്ടായിരുന്നുവെന്ന് ഇതിനാൽ അനുമാനിക്കപ്പെട്ടു. അതിസൂക്ഷ്മമായ ഈ സിർക്കൺ തരിയിൽ ഭൂമിയുടെ ഉല്പത്തി ചരിത്രം ഏതാണ്ട് പൂർണമായും ഒളിച്ചുവച്ചിട്ടുണ്ടായിരുന്നുവെന്നാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞർ അഭിപ്രായപ്പെട്ടത്.

---

ലേഖനപരമ്പരയിലെ ലേഖനങ്ങൾ

---