एक नए शोध से पता चला है कि कैसे पृथ्वी पर पहले जंगलों के विकास ने गहरे समुद्र के जीवन को हमेशा के लिए बदल दिया। यह अध्ययन न केवल हमारे ग्रह के अतीत पर प्रकाश डालता है, बल्कि कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण जैसी भविष्य की तकनीकों के लिए भी नए रास्ते खोलता है।

मध्य पैलियोज़ोइक समुद्री क्रांति

आज से लगभग 39 करोड़ साल पहले, पृथ्वी के महासागरों में एक नाटकीय बदलाव आया। समुद्री जीव उन गहरे पानी में जाने लगे जो पहले जीवन के लिए अनुपयुक्त थे। एक नए शोध से पता चलता है कि इस विस्तार का मुख्य कारण गहरे समुद्र में ऑक्सीजन के स्तर में एक स्थायी वृद्धि थी।

इस ऑक्सीजन का स्रोत कोई और नहीं, बल्कि धरती पर लकड़ी वाले पौधों, यानी पृथ्वी के सबसे शुरुआती जंगलों का फैलना था। इस पर्यावरणीय बदलाव के साथ ही नई प्रजातियों, विशेष रूप से जबड़े वाली मछलियों की संख्या में एक अभूतपूर्व विस्फोट हुआ। ये मछलियाँ आज जीवित लगभग सभी कशेरुकी (vertebrates) जीवों की पूर्वज बनीं। ऑक्सीजन के स्तर और विकासवादी विविधता के बीच यह संबंध इस बात की नई समझ प्रदान करता है कि जीवन ने महासागरों को कैसे नया आकार दिया।

ऑक्सीजन ने विकास को दिशा दी

ड्यूक विश्वविद्यालय के सहायक प्रोफेसर और सह-प्रमुख लेखक माइकल किप ने कहा, “यह ज्ञात है कि जानवरों के विकास के लिए ऑक्सीजन एक आवश्यक शर्त है, लेकिन यह किस हद तक विकास के रुझानों की व्याख्या कर सकता है, यह बताना मुश्किल रहा है।” उन्होंने आगे कहा, “यह अध्ययन इस बात का एक मजबूत प्रमाण देता है कि ऑक्सीजन ने ही शुरुआती जानवरों के विकास के समय को निर्धारित किया, कम से कम गहरे समुद्री आवासों में जबड़े वाले कशेरुकी जीवों के उदय के लिए।”

दशकों तक, वैज्ञानिकों का मानना था कि गहरे समुद्र में ऑक्सीजनीकरण केवल एक बार हुआ था, लगभग 54 करोड़ साल पहले पैलियोज़ोइक युग की शुरुआत में। लेकिन बाद के सबूतों ने कई चरणों की ओर इशारा किया, जिसमें पहले उथले पानी रहने योग्य बने और बहुत बाद में ऑक्सीजन गहरे वातावरण तक पहुँची।

चट्टानों से मिले महासागरीय ऑक्सीजन के सबूत

इस प्रक्रिया के समय को समझने के लिए, किप और उनके सहयोगियों ने उन तलछटी चट्टानों का अध्ययन किया जो कभी प्राचीन महासागरों के नीचे दबी हुई थीं। उन्होंने सेलेनियम नामक तत्व के स्तर को मापा, जो पर्यावरण में ऑक्सीजन के निशानों को दर्ज करता है। सेलेनियम के विभिन्न समस्थानिकों (isotopes) का अनुपात यह बताता है कि क्या ऑक्सीजन का स्तर जानवरों के जीवन का समर्थन करने के लिए पर्याप्त था।

टीम ने पाँच महाद्वीपों से 25.2 करोड़ से 54.1 करोड़ साल पुराने 97 चट्टानी नमूने एकत्र किए। इन नमूनों में समस्थानिक अनुपातों का विश्लेषण करके, शोधकर्ताओं ने समय के साथ ऑक्सीजन की पहुँच को ट्रैक किया। परिणामों ने गहरे समुद्र में दो अलग-अलग ऑक्सीजनीकरण की घटनाओं को दिखाया। एक संक्षिप्त घटना कैम्ब्रियन काल के दौरान लगभग 54 करोड़ साल पहले हुई थी। दूसरी घटना मध्य डेवोनियन काल में लगभग 39.3 से 38.2 करोड़ साल पहले शुरू हुई और आज भी जारी है। इन घटनाओं के बीच, ऑक्सीजन का स्तर अधिकांश जानवरों के लिए प्रतिकूल स्तर तक गिर गया था।

अतीत का अध्ययन, आज के महासागरों के लिए चेतावनी

हालांकि यह अध्ययन बहुत पुराने अतीत को देखता है, लेकिन इसका संदेश आज के लिए तत्काल चेतावनी देता है। किप ने कहा, “आज, महासागरों में वायुमंडल के साथ संतुलन में प्रचुर मात्रा में ऑक्सीजन है। लेकिन कुछ स्थानों पर, यह स्तर खतरनाक रूप से गिर सकता है।”

उन्होंने बताया, “इनमें से कुछ ज़ोन प्राकृतिक प्रक्रियाओं के माध्यम से बनते हैं। लेकिन कई मामलों में, वे उर्वरकों और औद्योगिक गतिविधियों से महाद्वीपों से बहने वाले पोषक तत्वों द्वारा संचालित होते हैं, जो प्लैंकटन की अत्यधिक वृद्धि को बढ़ावा देते हैं। जब ये प्लैंकटन सड़ते हैं, तो वे ऑक्सीजन सोख लेते हैं।” किप ने निष्कर्ष निकाला, “यह काम समुद्र में ऑक्सीजन और जानवरों के जीवन के बीच के संबंध को बहुत स्पष्ट रूप से दिखाता है। यह एक संतुलन है जो लगभग 40 करोड़ साल पहले बना था, और आज इसे दशकों के भीतर बाधित करना शर्म की बात होगी।”

कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण: भविष्य की स्वच्छ ऊर्जा

जिस तरह प्राचीन पौधों ने पृथ्वी का चेहरा बदल दिया, उसी तरह आज के वैज्ञानिक पौधों से प्रेरणा लेकर ऊर्जा के भविष्य को बदलने की कोशिश कर रहे हैं। इसी दिशा में, स्विट्जरलैंड के शोधकर्ताओं ने एक पौधे से प्रेरित अणु (molecule) डिजाइन किया है जो प्रकाश संश्लेषण की नकल करता है। यह अणु प्रकाश के संपर्क में आने पर एक साथ चार विद्युत आवेशों (दो सकारात्मक और दो नकारात्मक) को धारण कर सकता है।

कई आवेशों को संग्रहीत करने की यह क्षमता हाइड्रोजन, मेथनॉल या सिंथेटिक पेट्रोल जैसे सौर ईंधन बनाने की कुंजी हो सकती है। ये ईंधन कार्बन-न्यूट्रल होंगे क्योंकि वे जलने पर केवल उतनी ही कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ेंगे जितनी उन्हें बनाने के लिए इस्तेमाल की गई थी।

इस अणु को इस तरह से बनाया गया है कि इसके केंद्र में एक प्रकाश-संवेदनशील इकाई है जो सूर्य की ऊर्जा को पकड़ती है और इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण शुरू करती है। शोधकर्ताओं ने दो हल्के प्रकाश के झटकों का उपयोग करके अणु में चार आवेश उत्पन्न किए। सह-अध्ययनकर्ता मैथिस ब्रैंडलिन बताते हैं, “यह चरणबद्ध उत्तेजना काफी मंद प्रकाश का उपयोग संभव बनाती है, जो हमें सूर्य के प्रकाश की तीव्रता के करीब ले जाती है।”

हालांकि यह प्रणाली अभी तक पूरी तरह से क्रियाशील नहीं है, लेकिन यह कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण के लक्ष्य की दिशा में एक महत्वपूर्ण पहेली का टुकड़ा है। प्रोफेसर ओलिवर वेंगर कहते हैं, “हमें उम्मीद है कि यह एक स्थायी ऊर्जा भविष्य के लिए नई संभावनाओं में योगदान करने में हमारी मदद करेगा।”