ایک 'گولڈی لاکس' ستارہ پانی زمین تک کیسے پہنچتا ہے اس میں ایک پہلے پوشیدہ قدم کو ظاہر کرتا ہے۔

پانی کے بغیر، زمین پر زندگی آج کی طرح موجود نہیں ہوسکتی تھی۔ کائنات میں پانی کی تاریخ کو سمجھنا یہ سمجھنے کے لیے اہم ہے کہ زمین جیسے سیارے کیسے وجود میں آئے۔

ماہرین فلکیات عام طور پر اس سفر کا حوالہ دیتے ہیں جو پانی خلا میں انفرادی مالیکیولز کے طور پر اپنی تشکیل سے لے کر سیاروں کی سطحوں پر اس کی آرام گاہ تک جاتا ہے "پانی کی پگڈنڈی" کے طور پر۔ یہ پگڈنڈی ہائیڈروجن اور آکسیجن گیس کے ساتھ انٹرسٹیلر میڈیم میں شروع ہوتی ہے اور سیاروں پر سمندروں اور برف کے ڈھکنوں پر ختم ہوتی ہے، برفیلے چاند گیس دیو اور برفیلے دومکیتوں اور ستاروں کے گرد چکر لگانے والے سیارچے کے ساتھ۔ اس پگڈنڈی کا آغاز اور اختتام دیکھنے میں آسان ہے، لیکن وسط ایک معمہ بنا ہوا ہے۔

میں ایک ماہر فلکیات ہوں۔ جو ریڈیو اور انفراریڈ دوربینوں کے مشاہدات کا استعمال کرتے ہوئے ستاروں اور سیاروں کی تشکیل کا مطالعہ کرتا ہے۔ ایک نئے مقالے میں، میں اور میرے ساتھی بیان کرتے ہیں۔ اب تک کی پہلی پیمائش پانی کی پگڈنڈی کے اس پہلے چھپے ہوئے درمیانی حصے کا اور زمین جیسے سیاروں پر پائے جانے والے پانی کے لیے ان نتائج کا کیا مطلب ہے۔

سیارے کیسے بنتے ہیں۔

ستاروں اور سیاروں کی تشکیل ایک دوسرے سے جڑی ہوئی ہے۔ نام نہاد "خلا کا خالی پن" — یا انٹرسٹیلر میڈیم — درحقیقت پر مشتمل ہے گیسی ہائیڈروجن کی بڑی مقدار، دیگر گیسوں کی چھوٹی مقدار، اور دھول کے دانے. کشش ثقل کی وجہ سے انٹرسٹیلر میڈیم کی کچھ جیبیں بن جائیں گی۔ زیادہ گھنے کیونکہ ذرات ایک دوسرے کو اپنی طرف متوجہ کرتے ہیں۔ اور بادل بنتے ہیں۔ جیسے جیسے ان بادلوں کی کثافت بڑھتی ہے، ایٹم زیادہ کثرت سے ٹکرانے لگتے ہیں۔ بڑے مالیکیولز تشکیل دیتے ہیں۔پانی سمیت جو بنتا ہے۔ دھول کے دانوں پر اور مٹی کو برف میں لپیٹ دیتا ہے۔.

ستارے بننا شروع ہوتے ہیں جب ٹوٹنے والے بادل کے کچھ حصے ایک خاص کثافت تک پہنچ جاتے ہیں اور ہائیڈروجن ایٹموں کو ایک ساتھ ملانا شروع کرنے کے لیے کافی گرم ہوجاتے ہیں۔ چونکہ گیس کا صرف ایک چھوٹا سا حصہ ابتدائی طور پر نوزائیدہ پروٹوسٹار میں گر جاتا ہے، باقی گیس اور دھول مواد کی ایک چپٹی ڈسک بناتا ہے۔ گھومتے ہوئے، نوزائیدہ ستارے کے گرد چکر لگانا۔ ماہرین فلکیات اسے پروٹو پلینیٹری ڈسک کہتے ہیں۔

جیسے ہی برفیلے دھول کے ذرات پروٹو پلینیٹری ڈسک کے اندر ایک دوسرے سے ٹکرا جاتے ہیں، وہ ایک دوسرے کے ساتھ جکڑنا شروع کرتے ہیں. یہ عمل جاری رہتا ہے اور بالآخر خلاء کی مانوس اشیاء جیسے کشودرگرہ، دومکیت، زمین جیسے چٹانی سیارے اور مشتری یا زحل جیسے گیسی جنات کی شکل اختیار کر لیتے ہیں۔

پانی کے ماخذ کے لیے دو نظریات

دو ممکنہ راستے ہیں جو ہمارے نظام شمسی میں پانی لے سکتے ہیں۔ پہلا، بلایا کیمیائی وراثت، یہ تب ہوتا ہے جب پانی کے مالیکیول اصل میں انٹرسٹیلر میڈیم میں بنائے جاتے ہیں پروٹو پلینیٹری ڈسکوں اور ان تمام اجسام کو پہنچائے جاتے ہیں جو وہ بغیر کسی تبدیلی کے گزرتے ہیں۔

دوسرا نظریہ کہلاتا ہے۔ کیمیائی ری سیٹ. اس عمل میں، پروٹو-پلینیٹری ڈسک اور نوزائیدہ ستارے کی تشکیل سے آنے والی حرارت پانی کے مالیکیولز کو توڑ دیتی ہے، جو پروٹو-پلینیٹری ڈسک کے ٹھنڈا ہونے کے بعد اصلاح کرتی ہے۔

ان نظریات کو جانچنے کے لیے، میرے جیسے ماہرین فلکیات عام پانی اور ایک خاص قسم کے پانی کے درمیان تناسب کو دیکھتے ہیں جسے نیم بھاری پانی کہتے ہیں۔ پانی عام طور پر دو ہائیڈروجن ایٹم اور ایک آکسیجن ایٹم سے بنا ہوتا ہے۔ نیم بھاری پانی ایک آکسیجن ایٹم، ایک ہائیڈروجن ایٹم اور ڈیوٹیریم کے ایک ایٹم سے بنا ہے — ہائیڈروجن کا ایک بھاری آاسوٹوپ جس کے نیوکلئس میں ایک اضافی نیوٹران ہے۔

نیم بھاری اور عام پانی کا تناسب پانی کی پگڈنڈی پر رہنمائی کرتا ہے — تناسب کی پیمائش ماہرین فلکیات کو پانی کے منبع کے بارے میں بہت کچھ بتا سکتی ہے۔ کیمیکل ماڈلز اور تجربات نے ظاہر کیا ہے کہ ٹھنڈے انٹرسٹیلر میڈیم میں تقریباً 1,000 گنا زیادہ نیم بھاری پانی پیدا ہوگا۔ پروٹوپلینیٹری ڈسک کے حالات کے مقابلے میں.

اس فرق کا مطلب یہ ہے کہ کسی جگہ پر نیم بھاری اور عام پانی کے تناسب کی پیمائش کرکے، ماہرین فلکیات یہ بتا سکتے ہیں کہ آیا وہ پانی کیمیائی وراثت سے گزرا یا کیمیکل ری سیٹ پاتھ وے سے۔

سیارے کی تشکیل کے دوران پانی کی پیمائش

دومکیت میں نیم بھاری اور عام پانی کا تناسب تقریباً بالکل ٹھیک ہے۔ کیمیائی وراثت، یعنی پانی میں کوئی بڑی کیمیائی تبدیلی نہیں آئی ہے جب سے یہ پہلی بار خلا میں بنایا گیا تھا۔ زمین کا تناسب وراثت اور ری سیٹ تناسب کے درمیان کہیں بیٹھتا ہے، جس سے یہ واضح نہیں ہوتا کہ پانی کہاں سے آیا ہے۔

صحیح معنوں میں اس بات کا تعین کرنے کے لیے کہ سیاروں پر پانی کہاں سے آتا ہے، ماہرین فلکیات کو ایک Goldilocks proto-planetary disk تلاش کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، جو پانی کے مشاہدات کی اجازت دینے کے لیے صرف صحیح درجہ حرارت اور سائز کی ہو۔ ایسا کرنا ہے۔ ناقابل یقین حد تک مشکل ثابت ہوا. جب پانی گیس ہو تو نیم بھاری اور عام پانی کا پتہ لگانا ممکن ہے۔ بدقسمتی سے ماہرین فلکیات کے لیے، پروٹو پلانٹری ڈسک کی اکثریت بہت ٹھنڈی اور زیادہ تر برف پر مشتمل ہے، اور یہ تقریبا ہے پانی کے تناسب کی پیمائش کرنا ناممکن ہے۔ تاروں کے فاصلے پر برف سے۔

2016 میں ایک پیش رفت ہوئی، جب میں اور میرے ساتھی FU Orionis stars نامی نوجوان ستارے کی ایک نایاب قسم کے گرد پروٹو پلینیٹری ڈسک کا مطالعہ کر رہے تھے۔ زیادہ تر نوجوان ستارے اپنے اردگرد پروٹو پلینیٹری ڈسک سے مادہ کھاتے ہیں۔ FU Orionis ستارے منفرد ہیں کیونکہ وہ عام نوجوان ستاروں سے تقریباً 100 گنا زیادہ تیزی سے مادے کو استعمال کرتے ہیں اور اس کے نتیجے میں، سینکڑوں گنا زیادہ توانائی کا اخراج. اس اعلی توانائی کی پیداوار کی وجہ سے، FU Orionis ستاروں کے ارد گرد پروٹو-پلینیٹری ڈسکیں بہت زیادہ درجہ حرارت پر گرم ہوتی ہیں، جس سے ستارے سے بڑی دوری تک برف کو پانی کے بخارات میں تبدیل کیا جاتا ہے۔

یہاں اٹاکاما بڑے ملی میٹر / ذیلی ملی میٹر سرنی، شمالی چلی میں ایک طاقتور ریڈیو دوربین، ہم نے دریافت کیا سورج جیسے نوجوان ستارے V883 Ori کے گرد ایک بڑی، گرم پروٹو پلینیٹری ڈسک، اورین برج میں زمین سے تقریباً 1,300 نوری سال کے فاصلے پر ہے۔

V883 Ori سورج سے 200 گنا زیادہ توانائی خارج کرتا ہے، اور میرے ساتھیوں اور میں نے تسلیم کیا کہ یہ نیم بھاری اور عام پانی کے تناسب کا مشاہدہ کرنے کے لیے ایک مثالی امیدوار تھا۔

واٹر ٹریل کو مکمل کرنا

2021 میں، Atacama Large Millimeter/submillimeter Array نے V883 Ori کی پیمائش چھ گھنٹے تک کی۔ اعداد و شمار نے انکشاف کیا کہ اے نیم بھاری اور عام پانی کے مضبوط دستخط V883 Ori کی پروٹو پلینیٹری ڈسک سے آرہا ہے۔ ہم نے نیم بھاری اور عام پانی کا تناسب ناپا اور پایا کہ تناسب بہت تھا۔ دومکیتوں میں پائے جانے والے تناسب کی طرح اس کے ساتھ ساتھ تناسب پایا چھوٹے پروٹوسٹار سسٹمز میں.

یہ نتائج پانی کی پگڈنڈی کے خلا کو پُر کرتے ہیں جس سے انٹرسٹیلر میڈیم، پروٹوسٹارز، پروٹو-پلینیٹری ڈسک، اور زمین جیسے سیاروں میں وراثت کے عمل کے ذریعے پانی کے درمیان براہ راست تعلق قائم ہوتا ہے، نہ کہ کیمیکل ری سیٹ کے ذریعے۔

نئے نتائج یقینی طور پر ظاہر کرتے ہیں کہ زمین پر پانی کا ایک بڑا حصہ اربوں سال پہلے، سورج کے جلنے سے پہلے ہی تشکیل پا چکا تھا۔ کائنات کے ذریعے پانی کے راستے کے اس گمشدہ ٹکڑے کی تصدیق کرنا زمین پر پانی کی ابتدا کا سراغ فراہم کرتا ہے۔ سائنسدانوں نے پہلے تجویز کیا ہے کہ زمین پر سب سے زیادہ پانی سیارے کو متاثر کرنے والے دومکیتوں سے آیا ہے۔. حقیقت یہ ہے کہ زمین پر دومکیت اور V883 Ori کے مقابلے میں کم نیم بھاری پانی ہے، لیکن کیمیکل ری سیٹ تھیوری سے زیادہ پیدا کرے گا، اس کا مطلب ہے کہ زمین پر پانی ممکنہ طور پر ایک سے زیادہ ذرائع سے آیا ہے۔

یہ مضمون شائع کی گئی ہے گفتگو تخلیقی العام لائسنس کے تحت. پڑھو اصل مضمون.

تصویری کریڈٹ: A. Angelich (NRAO/AUI/NSF)/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), CC BY

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو بلاک چین۔ Web3 Metaverse Intelligence. علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://singularityhub.com/2023/03/17/a-goldilocks-star-reveals-a-previously-hidden-step-in-how-water-gets-to-earth/