ग्रह निर्माण की आधुनिक अवधारणा
आधुनिक विज्ञान के अनुसार ग्रहों का निर्माण किसी एक क्षण में नहीं हुआ, बल्कि यह करोड़ों वर्षों तक चली क्रमिक प्रक्रिया का परिणाम था। लगभग 4.6 अरब वर्ष पहले गैस और धूल का एक विशाल अंतरतारकीय बादल गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव से सिकुड़ने लगा। इसी बादल से सूर्य तथा उसके चारों ओर स्थित ग्रहों और अन्य खगोलीय पिंडों का निर्माण हुआ।
आधुनिक ग्रह-निर्माण की अवधारणा पुराने नीहारिका सिद्धांत के मूल विचार को स्वीकार करती है कि सूर्य और ग्रह एक ही प्रारंभिक पदार्थ से बने, लेकिन ग्रहों के वास्तविक निर्माण को अभिवृद्धि, ग्रहाणुओं और प्रोटोग्रहों की क्रमिक प्रक्रिया द्वारा समझाती है।
सौर नीहारिका का संकुचन
प्रारंभिक अंतरतारकीय बादल मुख्यतः हाइड्रोजन, हीलियम, धूल तथा विभिन्न भारी तत्वों से बना था। गुरुत्वाकर्षण के कारण यह बादल भीतर की ओर सिकुड़ने लगा।
संकुचन के साथ उसकी घूर्णन गति बढ़ती गई। अधिकांश पदार्थ केंद्र में एकत्र होने लगा, जबकि शेष पदार्थ केंद्र के चारों ओर घूमता रहा।
लगातार घूर्णन और पदार्थ के आपसी टकराव के कारण प्रारंभिक बादल धीरे-धीरे एक चपटी घूमती हुई चकती में बदल गया। इसे प्रोटोप्लानेटरी चकती कहा जाता है।
इसके केंद्र में पदार्थ का घनत्व, तापमान और दबाव बहुत अधिक बढ़ गया। अंततः केंद्र में नाभिकीय संलयन प्रारंभ हुआ और सूर्य का जन्म हुआ।
सूर्य के चारों ओर बचा पदार्थ आगे ग्रहों के निर्माण का आधार बना।
धूल के छोटे कणों का निर्माण
सूर्य के चारों ओर बनी चकती में गैस के साथ अत्यंत सूक्ष्म ठोस कण उपस्थित थे।
ये कण आपस में टकराने लगे। प्रारंभिक अवस्था में बहुत छोटे कण विद्युत स्थैतिक बलों और अन्य सूक्ष्म आकर्षणों के कारण एक-दूसरे से चिपकने लगे।
इससे धीरे-धीरे बड़े कण और छोटे ठोस समूह बनने लगे।
यही ग्रह निर्माण की शुरुआती अवस्था थी।
अभिवृद्धि
छोटे कणों के लगातार जुड़कर बड़े पिंडों में बदलने की प्रक्रिया को अभिवृद्धि कहा जाता है।
ग्रह निर्माण को समझने के लिए अभिवृद्धि सबसे महत्वपूर्ण अवधारणाओं में से एक है।
इस प्रक्रिया में—
धूल के सूक्ष्म कण → बड़े ठोस कण → छोटे पिंड → ग्रहाणु
बनते गए।
जैसे-जैसे पिंड बड़े होते गए, उनका गुरुत्वाकर्षण भी बढ़ता गया। इससे वे आसपास मौजूद अधिक पदार्थ को अपनी ओर आकर्षित करने लगे और उनके आकार में तेजी से वृद्धि होने लगी।
ग्रहाणु
अभिवृद्धि द्वारा बने अपेक्षाकृत बड़े ठोस पिंडों को ग्रहाणु कहा जाता है।
ये ग्रहों के निर्माण की मध्यवर्ती अवस्था थे।
प्रारंभिक सौरमंडल में बहुत बड़ी संख्या में ग्रहाणु मौजूद थे। वे सूर्य की परिक्रमा करते हुए लगातार एक-दूसरे से टकराते थे।
इन टक्करों में कुछ पिंड टूट जाते थे, जबकि कई पिंड आपस में जुड़कर और बड़े हो जाते थे।
धीरे-धीरे बड़े ग्रहाणुओं का गुरुत्व इतना बढ़ गया कि वे अपने आसपास के छोटे पिंडों को तेजी से आकर्षित करने लगे।
इससे ग्रह निर्माण की गति और तेज हुई।
प्रोटोग्रह
अनेक ग्रहाणुओं के जुड़ने से बहुत बड़े प्रारंभिक ग्रह बने जिन्हें प्रोटोग्रह कहा जाता है।
ये पूर्ण विकसित ग्रह नहीं थे, लेकिन इनके पास इतना द्रव्यमान था कि वे अपने आसपास के पदार्थ को प्रभावी रूप से आकर्षित कर सकते थे।
प्रोटोग्रहों के बीच भी विशाल टक्करें होती रहीं। कुछ टक्करों में दो पिंड मिलकर एक बड़ा ग्रह बने, जबकि कुछ घटनाओं ने ग्रहों की धुरी, घूर्णन और उपग्रहों के निर्माण को प्रभावित किया।
अंततः कुछ बड़े प्रोटोग्रह अपने-अपने क्षेत्र के अधिकांश उपलब्ध पदार्थ को एकत्र करके वर्तमान ग्रहों में विकसित हुए।
इसलिए ग्रह निर्माण का सामान्य क्रम है—
सौर नीहारिका → प्रोटोप्लानेटरी चकती → धूल कण → अभिवृद्धि → ग्रहाणु → प्रोटोग्रह → ग्रह
आंतरिक ग्रहों का निर्माण
सूर्य के निकट प्रारंभिक सौर चकती का तापमान बहुत अधिक था। इसलिए इस क्षेत्र में हाइड्रोजन, हीलियम तथा अनेक हल्के और वाष्पशील पदार्थ आसानी से ठोस रूप में संघनित नहीं हो सके।
यहाँ मुख्यतः उच्च ताप सहन करने वाले पदार्थ ठोस रूप में उपलब्ध थे, जैसे—
धातुएँ तथा सिलिकेट खनिज।
इन्हीं पदार्थों की अभिवृद्धि से—
बुध, शुक्र, पृथ्वी और मंगल
का निर्माण हुआ।
इन ग्रहों को स्थलीय ग्रह कहा जाता है।
इनकी प्रमुख विशेषताएँ हैं—
ठोस सतह, अपेक्षाकृत छोटा आकार, अधिक औसत घनत्व तथा चट्टानी और धात्विक संरचना।
बाहरी ग्रहों का निर्माण
सूर्य से दूर जाने पर प्रारंभिक सौर चकती का तापमान कम था।
यहाँ चट्टानी और धात्विक पदार्थों के साथ जल, अमोनिया और मीथेन जैसे पदार्थ भी बर्फीले रूप में संघनित हो सकते थे।
इससे ग्रह निर्माण के लिए उपलब्ध ठोस पदार्थ की मात्रा बहुत बढ़ गई।
बड़े ग्रह-कोर तेजी से विकसित हुए और उनका गुरुत्व इतना शक्तिशाली हो गया कि वे आसपास की हाइड्रोजन और हीलियम जैसी गैसों को भी बड़ी मात्रा में आकर्षित कर सके।
इसी प्रक्रिया से विशाल बाहरी ग्रह बने।
बृहस्पति और शनि मुख्यतः हाइड्रोजन और हीलियम से समृद्ध विशाल ग्रह हैं।
अरुण और वरुण में जल, अमोनिया और मीथेन से संबंधित बर्फीले पदार्थों का अनुपात अधिक होने के कारण उन्हें सामान्यतः बर्फीले विशाल ग्रहों के रूप में समझा जाता है।
हिम रेखा का महत्व
प्रारंभिक सौरमंडल में एक विशेष दूरी के बाद तापमान इतना कम था कि जल जैसे वाष्पशील पदार्थ बर्फ के रूप में संघनित हो सकते थे।
इस सीमा को सामान्यतः हिम रेखा कहा जाता है।
हिम रेखा के भीतर मुख्यतः धातु और चट्टानी पदार्थ ठोस रूप में उपलब्ध थे, जबकि इसके बाहर बर्फीले पदार्थ भी ग्रह निर्माण में शामिल हो सके।
इस कारण बाहरी सौरमंडल में ग्रह निर्माण के लिए अधिक ठोस पदार्थ उपलब्ध हुआ और वहाँ बहुत बड़े ग्रह-कोर विकसित हो सके।
यही अवधारणा आंतरिक छोटे चट्टानी ग्रहों तथा बाहरी विशाल ग्रहों के बीच अंतर को समझने में अत्यंत महत्वपूर्ण है।
प्रारंभिक सूर्य और सौर पवन
सूर्य के निर्माण के बाद उससे तीव्र ऊर्जा और आवेशित कण निकलने लगे। इन्हें सौर पवन कहा जाता है।
सौर पवन ने विशेष रूप से सूर्य के निकट क्षेत्र से बची हुई हल्की गैस और धूल को हटाने में भूमिका निभाई।
इससे आंतरिक ग्रहों के आसपास बड़ी मात्रा में हल्की गैसें नहीं बच सकीं।
बाहरी ग्रह पहले ही पर्याप्त बड़े हो चुके थे और उनका गुरुत्व अधिक था, इसलिए वे बड़ी मात्रा में गैस को बनाए रखने में सक्षम रहे।
पृथ्वी का निर्माण
पृथ्वी सूर्य के निकट स्थित चट्टानी क्षेत्र में ग्रहाणुओं और प्रोटोग्रहों की अभिवृद्धि से बनी।
जैसे-जैसे पृथ्वी का आकार बढ़ा, उसका गुरुत्व भी बढ़ता गया और उसने आसपास के अधिक पदार्थ को अपने भीतर समाहित किया।
इस दौरान ग्रहाणुओं की लगातार टक्करें होती रहीं। टक्कर से उत्पन्न ऊर्जा, गुरुत्वीय संपीड़न तथा रेडियोधर्मी तत्वों के क्षय के कारण प्रारंभिक पृथ्वी अत्यधिक गर्म हो गई।
इससे पृथ्वी के अंदर पदार्थों का बड़े पैमाने पर पुनर्गठन हुआ।
भारी पदार्थ केंद्र की ओर और हल्के पदार्थ बाहरी भागों की ओर चले गए। यही पृथ्वी के विभेदन की शुरुआत थी।
चंद्रमा का निर्माण और विशाल टक्कर
आधुनिक ग्रह निर्माण मॉडल में विशाल टक्करों को सामान्य घटना माना जाता है।
पृथ्वी के प्रारंभिक इतिहास में भी एक अत्यंत बड़ी टक्कर हुई मानी जाती है।
प्रमुख वैज्ञानिक व्याख्या के अनुसार पृथ्वी के निर्माण के कुछ समय बाद मंगल के लगभग आकार का एक प्रोटोग्रह पृथ्वी से टकराया। इसे सामान्यतः थीया नाम दिया जाता है।
इस टक्कर से पृथ्वी और टकराने वाले पिंड का कुछ पदार्थ अंतरिक्ष में फैल गया।
पृथ्वी के चारों ओर घूम रहे इसी पदार्थ की अभिवृद्धि से आगे चलकर चंद्रमा बना।
इसे विशाल टक्कर परिकल्पना कहा जाता है।
इसलिए चंद्रमा की उत्पत्ति को भी प्रारंभिक ग्रह निर्माण और प्रोटोग्रहों की टक्करों से जोड़कर समझा जाता है।
क्षुद्रग्रह ग्रह क्यों नहीं बने?
मंगल और बृहस्पति के बीच बड़ी संख्या में चट्टानी पिंड पाए जाते हैं जिन्हें क्षुद्रग्रह कहा जाता है।
ये सौरमंडल के प्रारंभिक निर्माण से बचे पदार्थों से संबंधित हैं।
इस क्षेत्र में ग्रह निर्माण के लिए पदार्थ मौजूद था, लेकिन विशाल बृहस्पति के शक्तिशाली गुरुत्वीय प्रभाव ने अनेक पिंडों की कक्षाओं को प्रभावित किया। इससे उनका किसी एक बड़े ग्रह में स्थिर रूप से जुड़ना कठिन हुआ।
परिणामस्वरूप यहाँ एक पूर्ण ग्रह के बजाय अनेक छोटे पिंड बने रहे और आज हमें क्षुद्रग्रह घेरा दिखाई देता है।
ग्रहों की कक्षाएँ लगभग एक तल में क्यों हैं?
सौरमंडल की शुरुआत एक घूमती हुई चपटी चकती से हुई थी।
इसी चकती के पदार्थ से ग्रह बने। इसलिए अधिकांश ग्रह आज भी सूर्य की परिक्रमा लगभग उसी मूल तल के आसपास करते हैं।
इसी प्रकार अधिकांश ग्रह सूर्य की परिक्रमा एक ही सामान्य दिशा में करते हैं।
यह आधुनिक सौर नीहारिका मॉडल के पक्ष में महत्वपूर्ण प्रमाणों में से एक है।
फिर भी सभी ग्रहों और उपग्रहों की प्रत्येक गति बिल्कुल समान नहीं है। बाद की विशाल टक्करों तथा गुरुत्वीय अंतःक्रियाओं ने अनेक अपवाद उत्पन्न किए।
बाह्य ग्रह प्रणालियों से प्राप्त प्रमाण
आधुनिक खगोल विज्ञान में दूसरे तारों के चारों ओर भी बड़ी संख्या में ग्रह खोजे जा चुके हैं। इन्हें बहिर्ग्रह कहा जाता है।
युवा तारों के चारों ओर गैस और धूल की प्रोटोप्लानेटरी चकतियाँ भी देखी गई हैं।
इन अवलोकनों से यह विचार मजबूत होता है कि तारों के निर्माण के साथ उनके आसपास की चकती से ग्रहों का निर्माण एक सामान्य प्राकृतिक प्रक्रिया हो सकती है।
इस कारण आधुनिक ग्रह निर्माण सिद्धांत केवल हमारे सौरमंडल की संरचना पर आधारित विचार नहीं रह गया है, बल्कि अन्य तारकीय प्रणालियों के अवलोकनों से भी इसका समर्थन मिलता है।
पुराने नीहारिका सिद्धांत और आधुनिक अवधारणा में मुख्य अंतर
पुराने लाप्लास मॉडल में घूमती गैसीय नीहारिका से पदार्थ के छल्ले अलग होने और उनसे सीधे ग्रह बनने की कल्पना की गई थी।
आधुनिक अवधारणा में ग्रह इस प्रकार सीधे गैसीय छल्लों से नहीं बनते।
इसके बजाय—
धूल और ठोस कणों के एकत्रीकरण → अभिवृद्धि → ग्रहाणु → प्रोटोग्रह → ग्रह
की क्रमिक प्रक्रिया मानी जाती है।
यही अंतर प्रारंभिक नीहारिका परिकल्पना और आधुनिक सौर नीहारिका मॉडल के बीच सबसे महत्वपूर्ण परीक्षा-बिंदुओं में से एक है।
परीक्षा की दृष्टि से आवश्यक तथ्य
सौरमंडल का निर्माण लगभग 4.6 अरब वर्ष पहले हुआ।
सूर्य और ग्रहों का निर्माण एक ही प्रारंभिक सौर नीहारिका से जुड़ा है।
संकुचित नीहारिका से एक प्रोटोप्लानेटरी चकती बनी।
केंद्र में सूर्य और उसके आसपास की चकती से ग्रह विकसित हुए।
छोटे कणों के जुड़कर बड़े पिंड बनने की प्रक्रिया अभिवृद्धि कहलाती है।
ग्रह निर्माण का महत्वपूर्ण क्रम है—
धूल कण → ग्रहाणु → प्रोटोग्रह → ग्रह
आंतरिक सौरमंडल में अधिक तापमान के कारण बुध, शुक्र, पृथ्वी और मंगल जैसे चट्टानी ग्रह बने।
बाहरी सौरमंडल में कम तापमान के कारण बर्फीले पदार्थ भी संघनित हो सके और विशाल ग्रहों का विकास संभव हुआ।
हिम रेखा आंतरिक और बाहरी ग्रहों के निर्माण में पदार्थ की उपलब्धता का महत्वपूर्ण विभाजक थी।
बृहस्पति और शनि गैस-समृद्ध विशाल ग्रह हैं, जबकि अरुण और वरुण में बर्फीले पदार्थों का अनुपात अधिक है।
क्षुद्रग्रह घेरा मुख्यतः मंगल और बृहस्पति के बीच स्थित है।
चंद्रमा की उत्पत्ति को समझाने के लिए विशाल टक्कर परिकल्पना प्रमुख वैज्ञानिक व्याख्या है।
आधुनिक ग्रह निर्माण सिद्धांत को दूसरे तारों के आसपास देखी गई प्रोटोप्लानेटरी चकतियों और बहिर्ग्रह प्रणालियों से भी समर्थन मिलता है।
निष्कर्ष
आधुनिक ग्रह निर्माण की अवधारणा के अनुसार सौरमंडल का जन्म गैस और धूल की घूमती हुई नीहारिका से हुआ। गुरुत्वीय संकुचन से केंद्र में सूर्य बना और उसके चारों ओर प्रोटोप्लानेटरी चकती विकसित हुई। इसी चकती में सूक्ष्म कण अभिवृद्धि द्वारा ग्रहाणुओं, प्रोटोग्रहों और अंततः ग्रहों में परिवर्तित हुए। प्रारंभिक सौरमंडल में तापमान के क्षेत्रीय अंतर ने आंतरिक चट्टानी ग्रहों और बाहरी विशाल ग्रहों के अलग-अलग स्वरूप को निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। यह मॉडल आज ग्रहों की उत्पत्ति को समझाने वाली सबसे महत्वपूर्ण वैज्ञानिक अवधारणाओं में से एक है।