جب زمین کا مرکزہ اپنا کرۂ ہوائی نگل گیا

پتھریلے سیاروں میں زمین کا کرۂ ہوائی عجیب ہے۔ زہرہ اور مریخ، دباؤ میں بے حد فرق کے باوجود، دونوں کی ہوا تقریباً 95% کاربن ڈائی آکسائیڈ اور چند فیصد نائٹروجن سے بنی ہے۔ زمین کی ہوا میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کم اور آکسیجن زیادہ ہے۔ اس فرق کا کچھ حصہ اربوں سال کی ارضیات اور زندگی سے آتا ہے۔ لیکن یہ بھی ممکن ہے کہ سیاروں کا آغاز ان عناصر کے مختلف ذخائر کے ساتھ ہوا ہو جن سے کرۂ ہوائی اور جاندار بنتے ہیں: ہائیڈروجن، کاربن اور نائٹروجن۔

یونیورسٹی آف کوپن ہیگن کی ویرا اسپارمین اور کوپن ہیگن اور سویڈن کی لُنڈ یونیورسٹی کے اینڈرز یوہانسن بالکل آغاز تک واپس گئے: وہ وقت جب زمین ابھی بڑھ رہی تھی، نوجوان سورج کے گرد گیس اور گرد کی طشتری کے اندر۔

میگما کے سمندر میں لوہے کی بارش

اس مرحلے پر آنے والے مادے سے خارج ہونے والی حرارت سیارے کے مینٹل کو پگھلا ہوا رکھتی تھی۔ بڑھتی ہوئی زمین ایک عالمی میگما سمندر میں لپٹی ہوئی تھی۔ مادے کا ہر نیا ٹکڑا چٹان لاتا تھا، جو میگما میں شامل ہو جاتی، اور لوہے اور نکل کی دھات، جو بوندوں کی صورت میں اس میں سے نیچے ڈوبتی — تقریباً ایک میٹر فی سیکنڈ کی رفتار سے — اور مرکزہ بناتی۔ کرۂ ہوائی کی گیسیں میگما میں حل ہو جاتیں، اور ان میں سے کچھ آگے گرتی ہوئی دھات میں حل ہو جاتیں۔ یوں لوہے کی بارش انہیں بالکل تہہ تک لے جا سکتی تھی۔

مصنفین نے کرۂ ہوائی، میگما سمندر اور مرکزے کے درمیان اس تبادلے کو تہہ در تہہ ماڈل کیا، زمین کی کمیت کے 2% والے بیج سے لے کر 64% تک — جو تقریباً اس بڑے تصادم سے پہلے کی ابتدائی زمین (proto-Earth) ہے جس سے چاند بنا۔ ہائیڈروجن، کاربن اور نائٹروجن کی کل مقداریں آج کی زمین کے تخمینوں کے مطابق رکھی گئیں، جن میں وہ مقداریں بھی شامل ہیں جو اس کے مرکزے میں چھپی ہوئی سمجھی جاتی ہیں۔

سیارہ بنانے کے دو طریقے

انہوں نے بڑھنے کے دو طریقوں کا موازنہ کیا:

• کنکروں کا جمع ہونا (pebble accretion): زمین ملی میٹر سے سینٹی میٹر سائز کے کنکر سمیٹتی ہے۔ جیسے جیسے سیارے کا گرد و نواح گرم ہوتا ہے، یہ چھوٹے دانے پہنچنے سے پہلے ہی اپنے اڑ جانے والے اجزاء کھو دیتے ہیں۔ ہائیڈروجن تقریباً فوراً آنا بند ہو جاتی ہے؛ کاربن اور نائٹروجن مریخ کی کمیت کے آس پاس۔ اڑ جانے والے عناصر جلد آتے ہیں۔
• سیارچوں کا جمع ہونا (planetesimal accretion): زمین سینکڑوں میٹر یا اس سے بڑے اجسام سے بڑھتی ہے، جو اپنے اڑ جانے والے عناصر کو اندر محفوظ رکھتے ہیں۔ ترسیل مسلسل ہوتی ہے۔

جلد آمد، گہری تدفین

وقت بہت اہم نکلا۔ جلد ترسیل کی صورت میں بعد میں برسنے والی دھات کا ہر ٹکڑا میگما کو رگڑ رگڑ کر صاف کرتا رہتا ہے۔ کنکروں والے منظرنامے میں تقریباً 70% ہائیڈروجن اور 69% کاربن مرکزے میں پہنچ جاتے ہیں۔ مسلسل ترسیل کی صورت میں مرکزہ زیادہ سے زیادہ تقریباً آدھا لیتا ہے، اور مینٹل اور کرۂ ہوائی تقریباً دوگنا اپنے پاس رکھتے ہیں۔ یہ تناسب لیبارٹری کی پیمائشوں کے اُس مجموعے سے آتے ہیں جسے مصنفین اپنا حوالہ مانتے ہیں؛ جیسا کہ ہم آگے دیکھیں گے، ایک دوسرا مجموعہ بہت مختلف اعداد دیتا ہے۔

جب کنکروں سے بنی ابتدائی زمین 0.02 سے 0.64 زمینی کمیت تک بڑھتی ہے تو ہائیڈروجن، کاربن اور نائٹروجن کہاں پہنچتے ہیں: مرکزہ (گہرا سرخ)، میگما سمندر (نارنجی)، کرۂ ہوائی (نیلا)۔ — شکل 4 (اوپری قطار)، Sparrman اور Johansen (2026)، arXiv:2610.27788۔

حل پذیری — یعنی ایک دیے گئے دباؤ پر میگما کسی گیس کو کتنا حل کر سکتا ہے — فیصلہ کرتی ہے کہ کون بچ نکلے گا: صرف وہی چیز جو میگما میں حل ہو چکی ہو، اُس میں سے گزرتے ہوئے دھات کے قطرے اسے اپنے ساتھ لے جا سکتے ہیں۔ پانی آسانی سے حل ہو جاتا ہے، اس لیے ہائیڈروجن لوہے کی بارش کی زد میں آ کر مؤثر طریقے سے نیچے ڈوب جاتی ہے۔ کاربن مونو آکسائیڈ بہت کم حل ہوتی ہے، چنانچہ ہر لمحے کاربن کا بڑا حصہ اوپر ہوا ہی میں رہتا ہے؛ لیکن بعد میں آنے والی ساری دھات حل شدہ حصے کو خالی کرتی چلی جاتی ہے، جسے کرۂ ہوائی فوراً دوبارہ بھر دیتا ہے، اور آخر میں 69% کاربن پھر بھی نیچے چلا جاتا ہے۔ نائٹروجن اس کے برعکس مثال ہے: اسے دھات سے ہائیڈروجن کے مقابلے میں زیادہ رغبت ہے، پھر بھی اس کا صرف 4% مرکزے تک پہنچتا ہے — وہ اتنی کم حل ہوتی ہے کہ تقریباً کبھی وہاں موجود ہی نہیں ہوتی جہاں سے لوہے کی بارش گزرتی ہے، اور 93% کرۂ ہوائی میں رہ جاتی ہے۔ حل نہ ہونا تحفظ دیتا ہے۔

کاربن مونو آکسائیڈ کا بھاری آسمان

کنکروں والے منظرنامے کے آخر میں جو بچتا ہے وہ تقریباً 760 بار کا ایک گاڑھا ابتدائی کرۂ ہوائی ہے — جو ہوا ہم سانس میں لیتے ہیں اس کا دباؤ سطح سمندر پر 1 بار ہے، اور زہرہ کی ہوا کا 92 بار۔ اس پر کاربن غالب ہے، زیادہ تر کاربن مونو آکسائیڈ کی صورت میں (تقریباً 710 بار)، ساتھ تقریباً 39 بار ہائیڈروجن اور 1.7 بار نائٹروجن۔ جو کاربن مرکزے سے بچ نکلا اور اس کرۂ ہوائی میں جا پہنچا، وہ آج زہرہ کے کرۂ ہوائی کی کاربن ڈائی آکسائیڈ کے تقریباً 15 گنا کے برابر ہے؛ اور نائٹروجن تقریباً اتنی ہی جتنی زہرہ کی نائٹروجن ہے۔ سیارچوں والا منظرنامہ اس سے بھی بھاری آسمان دیتا ہے، تقریباً 1,350 بار، اسی طرح کی ترکیب کے ساتھ۔

کنکروں سے بنی ابتدائی زمین کا کرۂ ہوائی اس کے بڑھنے کے دوران: جب ترسیل رک جاتی ہے تو لوہے کی بارش ہائیڈروجن اور کاربن کو کھینچتی رہتی ہے، اور کاربن مونو آکسائیڈ (سرخ ڈیش) غالب آ جاتی ہے۔ — شکل 7 (اوپر)، Sparrman اور Johansen (2026)، arXiv:2610.27788۔

جمع ہونے کا عمل ختم ہونے کے بعد مصنفین توقع کرتے ہیں کہ مینٹل کی تکسید ہو گی اور کرۂ ہوائی پانی اور کاربن ڈائی آکسائیڈ کی طرف منتقل ہو گا، اور سمندر کثیف ہو کر بنیں گے۔ زہرہ کی کمیت تک بڑھانے پر ماڈل ملتا جلتا آغاز دیتا ہے، تقریباً 500 بار کاربن مونو آکسائیڈ؛ مصنفین کا خیال ہے کہ دونوں سیاروں کے الگ راستوں کی وجہ کوئی مختلف پیدائش نہیں بلکہ زمین کی پلیٹ ٹیکٹونکس ہو سکتی ہے، جو کاربن کو دفن کرتی ہے۔

زمین کس راستے سے بڑھی؟

اصولاً بچی ہوئی مقداریں بتا سکتی ہیں کہ زمین کیسے بنی۔ حوالہ جاتی اعداد و شمار کے ساتھ کنکروں والا ماڈل واحد ہے جو آج کے مینٹل میں تینوں عناصر کے شائع شدہ تخمینوں سے میل کھاتا ہے۔ لیکن یہ تخمینے آپس میں تقریباً اتنا ہی اختلاف رکھتے ہیں جتنا ماڈلز، اور لیبارٹری کی وہ پیمائشیں جو بتاتی ہیں کہ یہ عناصر دھات اور چٹان کے درمیان کیسے تقسیم ہوتے ہیں، کئی درجوں (orders of magnitude) تک مختلف ہیں — ایک اور مجموعے کے ساتھ ساری ہائیڈروجن مرکزے میں جا پہنچتی ہے۔ میگما میں کاربن مونو آکسائیڈ کی حل پذیری سب سے زیادہ اثر انداز اور سب سے کم معلوم داخلی قدر ہے۔ مصنفین نتیجہ اخذ کرتے ہیں کہ بہتر تجربات زمین کے اندرونی حصے کی ترکیب کو اس بات کے ریکارڈ میں بدل سکتے ہیں کہ یہ سیارہ کیسے بنا۔