शालेय विज्ञानाला धक्का! समुद्राच्या तळाशी सापडला 'डार्क ऑक्सिजन' - सूर्यप्रकाशाशिवाय ऑक्सिजन कसा तयार होतो?

तुम्ही आणि मी... आपण सर्वांनीच शाळेत विज्ञानाच्या तासात एक गोष्ट अगदी घोकून पाठ केली होती:

"पृथ्वीवर ऑक्सिजनची निर्मिती ही फक्त आणि फक्त झाडे, वनस्पती आणि शेवाळ करतात. यासाठी सूर्यप्रकाश अत्यावश्यक असतो. या प्रक्रियेला 'प्रकाशसंश्लेषण' (Photosynthesis) म्हणतात."

बरोबर ना? पण, आज मी तुम्हाला जे सांगणार आहे, ते वाचून तुमच्या विज्ञानावरील विश्वासाला एक सुखद धक्का बसेल. निसर्गाचे नियम आपण समजतो तितके सरळ नाहीत. प्रशांत महासागराच्या (Pacific Ocean) ४००० मीटर खोल तळाशी, जिथे मिट्ट काळोख आहे, जिथे सूर्याचा एक किरणही गेल्या कित्येक कोटी वर्षांत पोहोचलेला नाही... तिथे ऑक्सिजन तयार होत आहे!

शास्त्रज्ञांनी याला 'डार्क ऑक्सिजन' (Dark Oxygen) असे गूढ नाव दिले आहे. हा शोध साधासुधा नाही; हा शोध पृथ्वीवरील जीवसृष्टीची सुरुवात कशी झाली आणि परग्रहावर एलियन आहेत का, याबद्दलच्या आपल्या सर्व जुन्या सिद्धांतांना कचरापेटीत टाकायला लावणारा आहे. चला, या वैज्ञानिक थराराचा सविस्तर प्रवास करूया.

फोटो श्रेय: NOAA Office of Ocean Exploration and Research.

१. "माझे सेन्सर बिघडले आहेत!" : एका अविश्वासाची कथा

विज्ञानातील मोठे शोध अनेकदा 'युरेका' म्हणून लागत नाहीत, तर "हे विचित्र आहे" (That's funny) या विचारातून लागतात. या शोधाची कथाही तशीच आहे.

स्कॉटिश असोसिएशन फॉर मरीन सायन्सचे प्राध्यापक अँड्र्यू स्वीटमन (Andrew Sweetman) हे २०१३ मध्ये प्रशांत महासागरातील 'क्लेरियन-क्लिपरटन झोन' (CCZ) या भागात संशोधन करत होते. हा भाग हवाई आणि मेक्सिकोच्या दरम्यान आहे. त्यांनी समुद्राच्या तळाशी एक लँडर (Lander) पाठवले होते, जे पाण्यातील ऑक्सिजनचे प्रमाण मोजत होते.

सामान्य विज्ञानानुसार, समुद्राच्या इतक्या खोल भागात ऑक्सिजन तयार करणारे कोणीच नसते (कारण प्रकाश नाही), उलट तिथे राहणारे सूक्ष्मजीव ऑक्सिजन वापरतात. त्यामुळे, तळाशी गेल्यावर ऑक्सिजनची पातळी कमी व्हायला हवी.

पण स्वीटमन यांच्या डेटाने वेगळेच चित्र दाखवले. ऑक्सिजन कमी होण्याऐवजी वाढत होता! त्यांना वाटले, "नक्कीच आपले सेन्सर्स बिघडले आहेत." त्यांनी मशीन बदलले, दुसऱ्या कंपनीचे सेन्सर्स वापरले, पुन्हा पुन्हा कॅलिब्रेशन केले. पण प्रत्येक वेळी रिझल्ट तोच - ऑक्सिजन वाढत आहे.

अरे, पण प्रकाश नसताना हे शक्यच कसे आहे? तब्बल १० वर्षे त्यांनी हा डेटा कोणालाही सांगितला नाही, कारण लोक त्यांना वेड्यात काढतील अशी भीती त्यांना होती. अखेर २०२४ मध्ये त्यांनी हे सिद्ध केले की, हे सेन्सरची चूक नसून तिथल्या दगडांची किमया आहे.

२. दगड श्वास कसा घेतात? (The Science of Geobattery)

आता आपण या शोधाच्या गाभ्याशी येऊ. निर्जीव दगड ऑक्सिजन कसा बनवतात? यासाठी आपल्याला शाळेतील रसायनशास्त्राचे (Chemistry) पुस्तक उघडावे लागेल.

इलेक्ट्रोलिसिस (Electrolysis) म्हणजे काय?

तुम्हाला बॅटरी आणि दोन तारांचा प्रयोग आठवतो का? जर आपण पाण्यामध्ये बॅटरीच्या दोन तारा (एनोड आणि कॅथोड) सोडल्या, तर पाण्याचे विभाजन होते.
H2O (पाणी) → H2 (हायड्रोजन) + O2 (ऑक्सिजन)

समुद्राच्या पाण्याचे विभाजन करून त्यातून ऑक्सिजन बाहेर काढण्यासाठी १.५ व्होल्ट (1.5 Volts) इतक्या विजेचा दाब लागतो. ही वीज तिथे कोण पुरवतंय?

सागराच्या तळाशी असलेली 'नैसर्गिक पॉवर बँक'

समुद्राच्या तळाशी आढळणारे हे दगड साधे नाहीत. त्यांना 'पॉलीमेटॅलिक नोड्यूल्स' (Polymetallic Nodules) म्हणतात. हे बटाट्याच्या आकाराचे असतात आणि लाखो वर्षांपासून तिथे साचले आहेत. यात निकेल, कोबाल्ट, मँगानीज, आणि लोह (Iron) असे धातू ठासून भरलेले आहेत.

स्वीटमन यांनी जेव्हा या दगडांच्या पृष्ठभागावर मल्टीमीटर लावले, तेव्हा त्यांना धक्काच बसला. एका एका दगडावर चक्क ०.९५ व्होल्ट (0.95 V) पर्यंत व्होल्टेज होते! जेव्हा असे अनेक दगड एकमेकांच्या जवळ येतात, तेव्हा ते सिरीजमध्ये जोडल्या गेलेल्या बॅटरीसारखे काम करतात आणि व्होल्टेज १.५ च्या वर जाते. यामुळे आजूबाजूच्या समुद्राच्या पाण्याचे 'इलेक्ट्रोलिसिस' होते आणि त्यातून ऑक्सिजनचे बुडबुडे बाहेर येतात.

🔥 निसर्गाची विद्युत शक्ती आणि रहस्ये

जसे समुद्राच्या तळाशी हे दगड वीज आणि ऑक्सिजन तयार करतात, तसेच मंगळ ग्रहावर पाऊस नसतानाही धूळीच्या वादळातून भयंकर वीज चमकते. हे कसे घडते? निसर्गाच्या या विद्युत लिलांबद्दल अधिक वाचण्यासाठी आमचा हा लेख पहा:

👉 मंगळावर पाऊस नसताना 'वीज' कशी चमकते? नासाचा धक्कादायक खुलासा!

३. विज्ञानाची पुस्तके बदलावी लागतील का?

हा शोध फक्त एक 'चमत्कार' नाही, तर त्याचे परिणाम खूप खोल आहेत.

• 🌱 १. जीवसृष्टीची सुरुवात (Origin of Life): आजवर शास्त्रज्ञांना वाटत होते की पृथ्वीवर ऑक्सिजन तेव्हाच आला जेव्हा सायनोबॅक्टेरियाने (Cyanobacteria) प्रकाशसंश्लेषण सुरू केले. पण जर हे 'इलेक्ट्रिक दगड' त्याआधीपासून ऑक्सिजन बनवत असतील, तर कदाचित जीवसृष्टी उथळ पाण्यात नाही, तर खोल समुद्राच्या अंधारात सुरू झाली असावी!
• 👽 २. परग्रहावर एलियन शोधणे: आपण परग्रहावर जीवसृष्टी शोधताना नेहमी 'Goldilocks Zone' (सूर्यापासून योग्य अंतर) बघतो. पण आता समीकरण बदलेल.

उदाहरणार्थ, आपल्याच सूर्यमालेतील शनि ग्रहाचा चंद्र 'एन्सेलाडस' (Enceladus) आणि गुरुचा चंद्र 'युरोपा'. या दोन्ही चंद्रांवर जमिनीखाली प्रचंड महासागर आहेत, पण तिथे सूर्यप्रकाश नाही. जर पृथ्वीवरील समुद्रात दगडांपासून ऑक्सिजन बनत असेल, तर एन्सेलाडसवर का नाही? आणि जर तिथे ऑक्सिजन असेल, तर तिथे मासे किंवा इतर जीव असू शकतात!

🚀 वाचा: एन्सेलाडस - शनिचा हा चंद्र जीवसृष्टीसाठी मंगळापेक्षाही महत्त्वाचा का आहे?

Image created with AI

४. हिरव्या तंत्रज्ञानाचा 'काळा' चेहरा: एक मोठा धोका

विज्ञानाच्या या आनंदात एक विरजण घालणारी गोष्ट सुद्धा आहे. ज्या दगडांमुळे हा 'डार्क ऑक्सिजन' तयार होतोय, तेच दगड मानवाच्या प्रगतीसाठी अत्यंत गरजेचे झाले आहेत.

हे 'पॉलीमेटॅलिक नोड्यूल्स' म्हणजे कोबाल्ट, निकेल आणि लिथियमचा खजिना आहेत. आणि तुम्हाला माहीतच आहे की, आजच्या इलेक्ट्रिक कार (EV) आणि स्मार्टफोनच्या बॅटरीसाठी हेच धातू लागतात. अनेक आंतरराष्ट्रीय कंपन्या (उदा. The Metals Company) समुद्रातून हे दगड उपसण्याच्या तयारीत आहेत.

मोठा प्रश्न: जर आपण हे दगड बाहेर काढले, तर समुद्राच्या तळाशी ऑक्सिजन बनवणे बंद होईल. तिथल्या अंधारात राहणारे विचित्र जीव, जे या ऑक्सिजनवर जगतात, ते गुदमरून मरतील. आपण हवामान बदलाशी लढण्यासाठी इलेक्ट्रिक गाड्या वापरणार, पण त्यासाठी समुद्राचा श्वासच कोंडणार का?

⚠️ सागराची हाक: आणखी एक धोका

समुद्राच्या समस्या फक्त खाणकामापुरत्या मर्यादित नाहीत. पृष्ठभागावर तरंगणारे प्लास्टिक आणि सूर्यप्रकाश यांच्यात अभिक्रिया होऊन एक 'विषारी रसायनशास्त्र' तयार होत आहे, जे ढगांना सुद्धा बदलत आहे. हा पर्यावरणाचा गंभीर मुद्दा समजून घेण्यासाठी खालील लेख नक्की वाचा:

👉 समुद्रावर तरंगणारे प्लास्टिक आणि सूर्यप्रकाश: एक 'विषारी' रसायनशास्त्र!

५. निष्कर्ष: अजून किती रहस्ये बाकी आहेत?

मित्रांनो, 'डार्क ऑक्सिजन'चा हा शोध आपल्याला नम्र व्हायला शिकवतो. आपण चंद्रावर गेलो, मंगळावर रोव्हर पाठवले, पण आपल्याच पृथ्वीच्या पोटात काय दडलंय, हे अजून आपल्याला नीट माहीत नाही. ज्याला आपण नुसते दगड समजत होतो, ते दगड प्रत्यक्षात समुद्राच्या हृदयाचे ठोके चालवत आहेत.

हा शोध तुम्हाला कसा वाटला? तुम्हाला काय वाटते - आपण बॅटरीसाठी समुद्रातील हे दगड काढावेत की तिथली जीवसृष्टी वाचवावी? तुमचे विचार खाली कमेंट बॉक्समध्ये नक्की लिहा. विज्ञान प्रेमींसाठी हा लेख नक्की शेअर करा!

- टीम मराठीतून विज्ञान