శాస్త్ర విజ్ఞానము

హిమ యుగాలకి సంబంధించిన మొదటి ప్రశ్న ’అవి ఎలా వచ్చాయి?’ అన్న ప్రశ్న. మంచు ఆ విధంగా మళ్లీ మళ్లీ పురోగమించి, తిరోగమించడానికి కారణం ఏంటి? హిమావరణం జరిగిన దశలు అంత క్లుప్తంగా ఎందుకు ఉన్నాయి? (గత 100 మిలియన్ సంవత్సరాలలో ఇటీవలి కాలంలో ఉన్న హిమయుగం కేవలం 1 మిలియన్ సంవత్సరాలే ఉంది).

ఓ కొత్త హిమయుగానికి శ్రీకారం చుట్టాలన్నా తెర దించాలన్నా ఉష్ణోగ్రతలో కాస్తంత మార్పు వస్తే చాలు. ఉష్ణోగ్రత కాస్త తగ్గితే చాలు, ఎండాకాలంలో కరిగే మంచు కన్నా శీతాకాలంలో పడే మంచు కాస్తంత ఎక్కువై భూమి మీద మంచు పోగవడం మొదలెడుతుంది. అలాగే ఉష్ణోగ్రత కాస్తంత పెరిగితే చాలు, శీతాకాలంలో పడే మంచు కన్నా ఎండాకాలంలో కరిగే మంచు ఎక్కువై, సముద్రాలలో నీరు పెరుగుతూ వస్తుంది. భూమి మీద సగటు వార్షిక ఉష్ణోగ్రత 3.5 oC తగ్గితే చాలు, ధృవాల వద్ద హిమానీనదాలు విశృంఖలంగా పెరడం ఆరంభిస్తాయి. భూమి మీద సగటు వార్షిక ఉష్ణోగ్రత 3.5 oC పెరిగితే చాలు, అంటార్కిటికా, గ్రీన్లాండ్ లలో పేరుకుని ఉన్న మంచు కరిగి కొద్ది శతాబ్దాలలోనే ఆ ప్రాంతాలు ఒక్క మంచు తునక కూడా లేని ఎండు నేలలుగా మారతాయి.

భూమి మీద ఉష్ణోగ్రతలో అలాంటి మార్పులు గతంలో ఎన్నో సార్లు జరిగాయి. పురాతన కాలంలో భూమి మీద ఉష్ణోగ్రతలని కచ్చితంగా కొలవడానికి ఓ అద్భుతమైన పద్ధతి కనిపెట్టారు. జాకబ్ బిగెలైసెన్ అనే అమెరికన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త హెచ్.సి. యూరీ అనే మరో రసాయన శాస్త్రవేత్తతో కలిసి ఈ పద్ధతిని 1947 లో రూపొందించాడు. వివిధ సంయోగాలలో (compounds) లో సామాన్య ఆక్సిజన్ (ఆక్సిజన్ 16) కి, ఆక్సిజన్ ఐసోటోప్ (ఆక్సిజన్ 18) కి మధ్య నిష్పత్తి ఉష్ణోగ్రత బట్టి మారుతుందని ఈ శాస్త్రవేత్తలు గమనించారు. కనుక ఓ సముద్రపు జీవానికి చెందిన శిలాజంలో ఆక్సిజన్ 16 కి ఆక్సిజన్ 18 కి మధ్య నిష్పత్తిని బట్టి ఆ కాలంలోసముద్ర జలాలలో ఉష్ణోగ్రతని అంచనా వేయొచ్చు. 1950 కల్లా యూరే బృందం ఈ పద్ధతిని ఎంతగా అభివృద్ధి పరిచింది అంటే, దాని సహాయంతో మిలియన్ల సంవత్సరాల పూర్వానికి చెందిన ఓ శిలాజం లోని గవ్వ పొరలని విశ్లేషించి, ఆ విశ్లేషణ బట్టి ఆ జంతువు ఎండాకాలంలో పుట్టిందని, కేవలం నాలుగేళ్లే జీవించిందని, తిరిగి వసంతంలో చనిపోయిందని, దాని జాతకచక్రం వివరంగా వర్ణించగలిగేవారు.

ఆ విధంగా శిలాజాల బట్టి ఉశ్ణోగ్రత చెప్పే ఈ “థర్మామీటర్” చెప్పిన సాక్ష్యం ప్రకారం 100 మిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం ధరావ్యాప్తంగా సముద్రాల సగటు ఉష్ణోగ్రత 70 oF. ఓ 10 మిలియన్ సంవత్సరాల తరువాత అది నెమ్మదిగా 61 oF కి దిగింది. తరువాత మరో 10 మిలియన్ సంవత్సరాలకి మళ్లీ ఉష్ణోగ్రత 70 oF కి పెరిగింది. అప్పట్నుంచి సముద్రపు ఉష్ణోగ్రత క్రమంగా తగ్గుతూ వచ్చింది. ఆ తరుగదలకి కారణం ఏంటో గాని డైనోసార్లు అంతరించిపోవడానికి కారణం కూడా అదే. (డైనోసార్లు వెచ్చని వాతావరణానికి అలవాటు పడ్డ జంతువులు.) బయట ఉష్ణోగ్రతలో మార్పులకి తట్టుకుని, అంతరంగ ఉష్ణోగ్రతని స్థిరంగా నిలుపుకోగల వెచ్చటి రక్తం గల పక్షులు, స్తన్యజీవులు మాత్రమే ఈ తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలకి కొంతవరకు తట్టుకోగలిగాయి.

యూరే బృందం కనిపెట్టిన పద్ధతిని ఉపయోగించి సేజర్ ఎమిలియానీ అనే శాస్త్రవేత్త ఫోరామినోఫెరా (foraminofera) అనే జాతికి చెందిన సముద్ర చరాల గవ్వలని అధ్యయనం చేశాడు. సముద్రపు నేలలో తవ్వకాలలో వెలికి తీయబడ్డ గవ్వలివి. ఈ అధ్యయనాల బట్టి 30 మిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం సముద్రపు ఉష్ణోగ్రత 50 oF వద్ద ఉండేదని, 20 మిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం 43 oF వద్ద ఉండేదని, ప్రస్తుతం 35 oF వద్ద ఉందని తేటెల్లం అవుతోంది.

ఉష్ణోగ్రతలో ఈ దీర్ఘకాలికి మార్పులకి కారణం ఏమిటి? ఒక ముఖ్యమైన కారణం ’హరితగృహ ప్రభావం’ (greenhouse effect) కావచ్చు.వాతావరణంలోని కార్బన్ డయాక్సయిడ్ పరారుణ కిరణాలని (infrared radiation) ని గాఢంగా పీల్చుకుంటుంది. కనుక వాతావరణంలో పెద్ద మొత్తాల్లో కార్బన్ డయాక్సయిడ్ ఉంటే దాని వల్ల కిరణాలలోని శక్తి వేడి రూపంలో వాతావరణంలోనే ఉండిపోతుంది. ఈ కారణం చేత వాతావరణంలోని వేడి పెరిగి ఉష్ణోగ్రత కూడా పెరుగుతుంది. ఇందుకు భిన్నంగా వాతావరణంలోని కార్బన్ డయాక్సయిడ్ స్థాయి పడుతుంటే భూమి క్రమంగా చల్లబడుతుంది.

ప్రస్తుతం గాల్లో ఉన్న కార్బన్ డయాక్సయిడ్ స్థాయి రెండింతలు అయినట్లయితే (0.003% నుండి 0.06% కి) ఆ కారణం చేత భూమి యొక్క సగటు ఉష్ణోగ్రత మూడు డిగ్రీలు పెరిగి, ఖండాంతర హిమానీనదాలు వేగంగా, పూర్తిగా కరగిపోతాయి. అలాగే కార్బన్ డయాక్సయిడ్ స్థాయి ప్రస్తుత స్థాయిలో సగం అయితే, హిమానీనదాలు మరింత విస్తరించి న్యూ యార్క్ నగరపు ముంగిట్లోకి ప్రవహిస్తాయి!

అగ్నిపర్వతాలు పెద్ద మొత్తాల్లో కార్బన్ డయాక్సయిడ్ ని వాతావరణంలోకి వెలువరిస్తాయి. రాళ్లు కార్బన్ డయాక్సయిడ్ ని పీల్చుకుని సున్నంగా మారుతాయి. వాతావరణంలో దీర్ఘకాలిక మార్పులు తేగల రెండు ప్రక్రియలు మనకిక్కడ కనిపిస్తున్నాయి. అగ్నిపర్వతాల చర్యలు అసాధారణంగా పెరిగి పెద్ద ఎత్తున వాతావరణం లోకి కార్బన్ డయాక్సయిడ్ ప్రవేశించడం జరిగితే, దాంతో ధరాతాపనం ఆరంభం అవుతుంది. అందుకు భిన్నంగా పెద్ద ఎత్తున పర్వతజననం జరిగితే, కొత్త రాయి గాలితో సంపర్కాన్ని పొందితే, ఆ రాయి వాతావరణంలోని కార్బన్ డయాక్సయిడ్ తో చర్య జరిపడం వల్ల, వాతావరణంలో కార్బన్ డయాక్సయిడ్ స్థాయి తగ్గి, ఉష్ణోగ్రత పడవచ్చు. సుమారు 80 మిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం మెసొజాయిక్ యుగానికి (సరీసృపాల యుగం) అంతంలో భూమి ఉష్ణోగ్రత క్రమంగా తగ్గడానికి ఇదే కారణం.


కాని గత ఒక మిలియన్ సంవత్సరాలలోనే నాలుగు సార్లు హిమయుగాలు వచ్చి పోవడానికి కారణం ఏమిటి? కేవలం కొన్ని పదుల వేల సంవత్సరాల ఎడంలో మంచు కరగడం, తిరిగి మంచు ఏర్పడడం మళ్లీ మళ్లీ జరగడానికి కారణం ఏమిటి?

(to be continued...)