पृथ्वी 60 करोड़ साल तक ठंडी होती रही और किसी को नहीं पता था CO₂ कहाँ गई

60 मिलियन वर्षों तक पृथ्वी का वायुमंडल कार्बन डाइऑक्साइड को खारिज कर रहा था और ग्रह ठंडा हो रहा था। वैज्ञानिकों को इस बात का पता था। लेकिन उन्हें समझ में नहीं आ रहा था कि CO₂ असली में कहाँ गया। ‘हमने उस कार्बन के अंतिम स्थान के बारे में बहुत कम जानकारी रखी है,’ ऑक्सफोर्ड यूनिवर्सिटी की रॉस रिकाबी ने कहा, जो नए अध्ययन की लीड लेखक हैं। टीम ने पाया कि उत्तर समुद्र तल के नीचे दबा हुआ था — एक शृंखला द्वारा रखा गया था जो समुद्री स्तर और फास्फोरस पुनर्चक्रण पर चलता था और सिनोजोइक युग के दौरान धीमी गति से ग्रहीय थर्मोस्टेट का काम करता था।

प्रोसिडिंग्स ऑफ द नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज में प्रकाशित अध्ययन ने 60 मिलियन वर्षों की भूवैज्ञानिक सबूत का पुनर्निर्माण किया: प्राचीन समुद्री स्तर, महासागरीय ऑक्सीजन संकेन्द्रण, फॉस्फेट की उपलब्धता, और महाद्वीपीय शेल्फ सेडिमेंट्स में कार्बन बुरियल के दर। जो उभरा वह एक पूर्व-अनचार्टेड फीडबैक लूप था जो चार प्रणालियों को जोड़ता है जिन्हें अलग-अलग अध्ययन किया गया था लेकिन कभी भी एकल मेकेनिज्म में नहीं मिलाया गया था।

इस शृंखला का काम कैसे होता है

थर्मोस्टेट समुद्री स्तर से शुरू होता है। जब समुद्र लगभग 10 से 40 मीटर अपने आधुनिक स्तर के ऊपर थे — टीम द्वारा पहचाने गए प्रणाली के ‘स्वीट स्पॉट’ की रेंज — तो महाद्वीपीय शेल्फ पर कुछ विशेष होता है। उन उथले पानी में ऑक्सीजन संकेन्द्रण एक महत्वपूर्ण सीमा से नीचे गिर जाते हैं क्योंकि जैविक पदार्थ का विघटन होता है, जिससे कार्बन-समृद्ध शेल्फ सेडिमेंट्स सबसे अधिक प्रदर्शित होने वाले स्थानों पर ऑक्सीजन-निर्धारित पानी के क्षेत्र बन जाते हैं।

उन्हें कम ऑक्सीजन की स्थिति फास्फोरस के साथ कुछ विशेष करती है। फॉस्फेट आमतौर पर ऑक्सीजन की उपस्थिति में सेडिमेंट कणों से बंध जाता है; ऑक्सीजन को हटाने से फॉस्फेट पानी के स्तंभ में वापस छोड़ देता है। पुनर्चक्रित फास्फोरस समुद्री शैवाल और अन्य प्लैंक्टन की वृद्धि को बढ़ावा देता है, जिनकी वृद्धि सतह के पानी से कार्बन निकालती है। जब ये जीव मर जाते हैं और नीचे गिरते हैं, तो वे कार्बन अपने साथ ले जाते हैं। समुद्र तल पर, उन कम ऑक्सीजन की स्थितियों में जो फास्फोरस रिलीज को शुरू करने वाले थे, जैविक कार्बन विघटित होने के बजाय दब जाता है — और यह मिलियन वर्षों तक दबा रहता है।

परिणाम एक स्व-समर्थित लूप होता है: समुद्री स्तर मंच सेट करता है, कम ऑक्सीजन फास्फोरस रिलीज करता है, फास्फोरस महासागरीय उत्पादकता को चलाता है, उत्पादकता कार्बन दबाती है, दबी हुई कार्बन वायुमंडलीय CO₂ को नीचे खींचती है। इस पल्स का समय उतना ही रहता है जितना कि सही समुद्री स्तर की स्थितियाँ बनी रहें — और यह प्रणाली पुनः संतुलित होने से पहले मिलियन वर्षों तक चल सकती है।

‘हमारे सह-लेखक, क्रिस्चियन ब्जेरुम ने दो दशकों पहले एक कंप्यूटर मॉडल के साथ समुद्री स्तर, महासागरीय ऑक्सीजन और फॉस्फेट के बीच संबंध का अध्ययन किया था,’ सि्राक्यूस यूनिवर्सिटी के जुनली लू ने कहा। ‘हमने अंततः इस हाइपोथिसिस को परखने के लिए आवश्यक भूवैज्ञानिक रिकॉर्डों को एकत्रित किया है।’

जब थर्मोस्टेट ऑफ हो गया

टीम का रिकॉर्ड दिखाता है कि यह मेकेनिज्म लगातार नहीं चलता था। ईओसीन युग के दौरान, लगभग 56 से 34 मिलियन वर्ष पहले, समुद्री स्तर इतनी ऊंचाई तक पहुंच गए कि वे ‘स्वीट स्पॉट’ से बाहर हो गए। जब यह हुआ, तो ऑक्सीजन मिनिमम ज़ोन अब जैविक-समृद्ध महाद्वीपीय शेल्फ सेडिमेंट्स के साथ ओवरलैप नहीं करते थे — ये दो स्थितियाँ जो फीडबैक को काम करने देती हैं। कार्बन बुरियल पल्स कमजोर हो गया। CO₂ वायुमंडल में लटका रहा। भूवैज्ञानिक मानकों के अनुसार, ईओसीन एक गर्म अवधि थी: इतना गर्म कि उष्णकटिबंधीय वन वाइयोमिंग में उगते थे और क्रोकडिलियन आर्क्टिक सर्कल के ऊपर रहते थे।

प्रणाली की वापसी — जो एंटार्कटिक ग्लेशिएशन से जुड़ी समुद्री स्तर परिवर्तनों से जुड़ी थी — ने पिछले 34 मिलियन वर्षों की पृथ्वी के इतिहास को चिह्नित ठंडा होने के साथ मेल खाया।

‘हमारे परिणाम सुझाते हैं कि महासागरीय सेडिमेंट्स में जैविक कार्बन बुरियल का बढ़ना पहले से अधिक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है,’ रिकाबी ने कहा।

इससे क्या नहीं हो सकता

थर्मोस्टेट मिलियन वर्ष के समय पैमाने पर काम करता है। हर चक्र — समुद्री स्तर ट्रिगर से फास्फोरस रिलीज से कार्बन बुरियल तक और मापनीय CO₂ ड्रॉडाउन तक — पूरा होने में लाखों वर्ष लगते हैं। औद्योगिकरण के बाद से मानवता ने वायुमंडल में जो CO₂ जोड़ा है वह लगभग 200 वर्षों में इकट्ठा हुआ है। भूवैज्ञानिक मेकेनिज्म उस गति पर प्रतिक्रिया नहीं दे सकता।

एक संरचनात्मक असंगति भी है: आज के ऑक्सीजन मिनिमम ज़ोन पहले की तुलना में अधिक गहराई तक बैठे हैं। आधुनिक महाद्वीपीय शेल्फ पतले हैं और उनके ऑक्सीजन-गरीब मार्जिन जैविक-समृद्ध सेडिमेंट्स के साथ इंटरैक्ट करने के लिए कम अच्छी तरह से स्थिति में हैं। वे स्थितियाँ जो थर्मोस्टेट को 60 मिलियन वर्षों तक कुशल बनाती थीं, वर्तमान में संरेखित नहीं हैं।

शोधकर्ता इस सीमा पर स्पष्ट हैं। प्रणाली ने हजारों वर्षों तक समायोजित होने वाले जलवायु को स्थिर किया; इसे — और यह काम नहीं कर सकता — एक तेजी से कार्बन सिंक के रूप में डिज़ाइन नहीं किया गया था।

पृथ्वी की CO₂ थर्मोस्टेट के बारे में सामान्य प्रश्न

ऑक्सीजन मिनिमम ज़ोन क्या है? यह महासागरीय पानी की एक परत होती है, आमतौर पर 100 से 1,000 मीटर की गहराई पर, जहाँ घुली हुई ऑक्सीजन का संकेन्द्रण तेजी से गिर जाता है। समुद्री जीवन जैविक पदार्थ के विघटन करते हैं जो उपलब्ध ऑक्सीजन का अधिकांश उपयोग कर लेता है पहले कि पानी का चक्रण इसे पुनः पूरित कर सके। इन ज़ोन में सामान्य रासायनिक प्रतिक्रियाएँ बदल जाती हैं: फॉस्फोरस जो अन्यथा सेडिमेंट्स से बंधा रहता, पानी में वापस छोड़ दिया जाता है।

यह सीधे महासागर CO₂ का अवशोषण करने से कैसे अलग है? सीधे महासागरीय अवशोषण सतह पर CO₂ को घोलता है और इसे समाधान में रखता है — यह कार्बन को स्थायी रूप से हटाता नहीं है और यह उष्णकटिबंधीय तापमान बदलने के साथ विपरीत होता है। इस अध्ययन में वर्णित मेकेनिज्म समुद्री तल सेडिमेंट में जैविक कार्बन भौतिक रूप से दबाता है, इसे भूवैज्ञानिक समय पैमाने पर वायुमंडल से बाहर लॉक करता है नहीं मानवीय समय पैमाने पर।

क्या इस प्रक्रिया ने कभी विफलता देखी? ईओसीन उदाहरण दिखाता है कि यह कमजोर हो सकता है। जब समुद्री स्तर बहुत ऊंचे होते हैं — स्वीट स्पॉट से ऊपर — तो फीडबैक लूप टूट जाता है क्योंकि ऑक्सीजन मिनिमम ज़ोन अब सबसे धनी सेडिमेंट डिपोजिट्स तक नहीं पहुंचते हैं। CO₂ उच्च स्तर पर बना रहता है। ग्रह गर्म होता है। मेकेनिज्म केवल तभी फिर से शुरू होता है जब समुद्री स्तर सही रेंज में वापस आ जाते हैं।

क्या इस प्रक्रिया को कृत्रिम रूप से ट्रिगर किया जा सकता है? अध्ययन जियोइंजीनियरिंग के बारे में नहीं बताता है। फीडबैक समुद्री स्तर, ऑक्सीजन मिनिमम ज़ोन की स्थिति और महाद्वीपीय शेल्फ सेडिमेंट्स के वितरण पर निर्भर करता है — वे चरों जो मानव प्रौद्योगिकी द्वारा नियंत्रित किए जाने वाले पैमाने पर काम करते हैं।

अगला क्या है

इस शोध ने पेलियोक्लाइमेटोलॉजी के पुराने पहेली में सीधी जांच की एक रेखा खोल दी है: सिनोजोइक युग में पृथ्वी का कार्बन ड्रॉडाउन क्यों नहीं चिकना था। भूवैज्ञानिक रिकॉर्ड ठंडे होने के बीच गर्म अंतरालों को दिखाता है — एक पैटर्न जिसे थर्मोस्टेट मॉडल अब बदलते समुद्री स्तर की स्थितियों में प्रणाली को प्रभावी और असरदार क्षेत्र से बाहर ले जाते हुए समझाता है।

आज के जलवायु विज्ञान के लिए, यह खोज भी उस विशेषता को जोड़ती है जो पिछले गर्म अवधि को वर्तमान से अलग बनाती है। ईओसीन इसलिए गर्म था क्योंकि थर्मोस्टेट ऑफ हो गया था। वर्तमान गर्मी होने की प्रक्रिया इस बात के बावजूद चल रही है कि थर्मोस्टेट अपनी संरचनात्मक रेंज में है — क्योंकि CO₂ जोड़ने की दर किसी भी भूवैज्ञानिक प्रतिक्रिया से आगे निकल गई है।

संदर्भ: Rickaby et al., “Shelf-invading low-oxygen waters control Cenozoic organic carbon burial rates,” Proceedings of the National Academy of Sciences, 2026. DOI: 10.1073/pnas.2526409123

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