दबाने पर मैग्मा ज़्यादा आसानी से बहता है — पर वह इसीलिए जमा नहीं होता

पृथ्वी की टेक्टोनिक प्लेटें एस्थेनोस्फीयर पर फिसलती हैं, जो ऊपरी मेंटल की एक असामान्य रूप से नरम परत है। एक पुराना विचार यह है कि थोड़ी मात्रा में पिघली चट्टान — बेसाल्टी मैग्मा — इसे नरम बनाने में मदद करती है। गहराई में यह पिघलन कितनी आसानी से चलती है, यह उसकी श्यानता (viscosity) पर निर्भर करता है। और यहीं एक अजीब नतीजे ने भूवैज्ञानिकों को बाँट दिया है।

ज़्यादातर पदार्थों को दबाया जाए तो वे और सख़्त हो जाते हैं। फिर भी उच्च-दाब प्रयोगों ने, ख़ासकर 2013 में साकामाकी और उनके सहयोगियों के प्रयोगों ने, बताया कि पिघला बेसाल्ट दबाव में कम श्यान हो जाता है, लगभग 90 से 150 किलोमीटर की गहराई पर एक न्यूनतम तक, और फिर दोबारा सख़्त होने लगता है। इस विचार का इस्तेमाल यह समझाने के लिए किया गया है कि मैग्मा कैसे चलता है, मेंटल में भूकंपीय विचित्रताएँ क्यों दिखती हैं और रासायनिक संरचना परतों में क्यों बँटी है। 2025 में रसेल और उनके सहयोगियों ने तर्क दिया कि यह न्यूनतम एक प्रायोगिक भ्रम था, जो तापमान के ठीक से नियंत्रित न होने से पैदा हुआ: उनके अनुसार सुधार करने पर श्यानता बस दबाव के साथ बढ़ती है।

प्रयोग क्यों जूझते हैं

इतने दबाव पर तापमान और दाब को अलग करना मुश्किल होता है। उच्च-दाब प्रेसों में लगे थर्मामीटरों में 50 से 100 केल्विन या उससे भी ज़्यादा की अनिश्चितता होती है, और पारंपरिक तरीका — पिघलन में गिरती एक नन्ही गेंद का समय नापना — मिलीमीटर आकार के कैप्सूलों की दीवारों से गड़बड़ा जाता है। जिस प्रभाव को खोजा जा रहा है वह सूक्ष्म है; शोर नहीं।

अरबों परमाणु कदम

वुहान स्थित चाइना यूनिवर्सिटी ऑफ़ जियोसाइंसेज़, बायरॉयथ विश्वविद्यालय और सिचुआन विश्वविद्यालय के होंगकुन ज़ेंग, लियांग युआन और उनके सहयोगियों ने सिमुलेशन का सहारा लिया। उन्होंने एक सरलीकृत बेसाल्ट (डायोप्साइड और एनॉर्थाइट खनिजों का मिश्रण) का परमाणु-दर-परमाणु मॉडल बनाया, जिसमें बलों की गणना क्वांटम यांत्रिकी से की गई और एक न्यूरल नेटवर्क ने उनकी नकल की। इससे सिमुलेशन मानक क्वांटम तरीकों की तुलना में 1,000 गुना से भी ज़्यादा देर तक चल पाता है।

कुंजी थी सांख्यिकी। यह जाँचने के बाद कि उनका तरीका असली खनिजों के मापे गए घनत्व को 1% के भीतर दोहराता है, उन्होंने हर दाब और तापमान के लिए 5 नैनोसेकंड के 150 से 600 स्वतंत्र सिमुलेशन चलाए, यानी हर पथ के लिए कुल कम से कम 7.5 माइक्रोसेकंड। इससे श्यानता की अनिश्चितता घटकर 1 से 3% रह गई, जबकि पहले के अध्ययनों में यह 50% तक थी।

एक उथला U

स्थिर 2,073 केल्विन पर श्यानता एक हल्का U बनाती है: शून्य दाब पर 0.108 पास्कल-सेकंड, 3 गीगापास्कल पर न्यूनतम 0.088, और फिर 6 गीगापास्कल पर 0.104 — लगभग 19% की गिरावट।

इसके बजाय पिघलने की वक्र-रेखा के साथ-साथ, जैसा प्रयोगों में होता है, श्यानता 0 और 6 गीगापास्कल के बीच लगभग 23 गुना घटती है — पर यह मुख्य रूप से बढ़ते तापमान का असर है। शून्य दाब पर 2,073 से 1,619 केल्विन तक ठंडा करने से श्यानता लगभग 18 गुना हो जाती है। इस तरह 100 केल्विन की एक आम प्रायोगिक त्रुटि श्यानता को उस U के आकार से बीस गुना से भी ज़्यादा खिसका देती है। कोई आश्चर्य नहीं कि इसे देख पाना कठिन था।

कारण परमाणु संरचना में छिपा है। सिलिकॉन ज़्यादातर चार ऑक्सीजन के कठोर समूहों में बँधा रहता है। इसके विपरीत एल्युमिनियम दबाव में ख़ूब पुनर्व्यवस्थित होता है — पाँच ऑक्सीजन वाले इसके समूह कुल के लगभग 20% से बढ़कर 50% हो जाते हैं — और एल्युमिनियम के ये दुर्लभ, तेज़ी से बदलते स्थल ठीक उतना समय लेते हैं जितना पिघलन को शिथिल होने में लगता है। बहाव की रफ़्तार ये तय करते हैं, सिलिकॉन का ढाँचा नहीं।

गिरावट नहीं, गर्मी

फिर टीम ने मॉडल बनाया कि पिघलन मेंटल में ऊपर की ओर कैसे रिसती है। इसकी गतिशीलता गहराई के साथ बढ़ती है, लगभग 150 किलोमीटर पर चरम पर पहुँचती है, और पिघलन के ऊपर चढ़ने और ठंडा होने पर घटती है। इसलिए मैग्मा कठोर प्लेट के ठीक नीचे रुककर जमा होने लगता है — जो 45 से 70 किलोमीटर की गहराई पर पिघलन-समृद्ध परत के भूकंपीय और विद्युत संकेतों से मेल खाता है।

पर लेखक एक बारीकी पर ज़ोर देते हैं जिसे उनका अपना सारांश कम करके आँकता है: गतिशीलता का यह चरम पृथ्वी के तापमान-प्रोफ़ाइल के साथ दाब और तापमान की होड़ से आता है, 3 गीगापास्कल वाले न्यूनतम से नहीं। उनका निष्कर्ष है कि श्यानता का न्यूनतम असली है, पर पिघलन के जमाव को समझाने के लिए “न आवश्यक है, न पर्याप्त”; अकेला तापमान यह काम कर देता है। उनका बेसाल्ट सरलीकृत है — न लोहा, न सोडियम, और एकमात्र वाष्पशील पदार्थ पानी — और न्यूनतम की स्थिति संरचना पर निर्भर करती है।