पृथ्वीचे अंतरंग

पृथ्वीविषयी बोलायचे झाले तर तिचे अंतरंग व त्यावर असणारे जमीनरूपी कवच (geosphere), तिच्यावरील समुद्र, नद्या इत्यादींच्या स्वरूपात असलेले पाणी (hydrosphere) आणि पृष्ठभागापासून अवकाशात साधारणपणे १०० कि.मी. अंतरापर्यंत पसरणारे वायुरूप वातावरण (atmosphere) या सर्वाचाच विचार करायला हवा. कारण तिच्या अंगाखांद्यावर नांदणाऱ्या सर्व सजीवांना (biosphere) जगण्यासाठी या तीनही घटकांचा उपयोग करून घ्यावा लागतो. या तीनही घटकांची रासायनिक जडणघडण जरी भिन्न असली तरी त्या सर्वामध्ये मिळून आवर्त सारणीमधील (Periodic Table) पहिली ९४ मूलद्रव्ये नसíगकरीत्या सापडतात; परंतु काही मूलद्रव्ये व त्यांची संयुगे भूगर्भात जास्त प्रमाणात आहेत, तर काही बहुतांश वातावरणात सापडतात. भू-आवरण, जलावरण आणि वातावरण या तिन्हींची रासायनिक जडणघडण थोडी खोलात जाऊन जाणून घेऊया.

शहाळ्यामध्ये सगळ्यात आत पाणी असते, मग खोबऱ्याचा थर आणि मग कवच, हे आपण सगळ्यांनीच पाहिले आहे. पृथ्वीची अंतर्गत रचनाही काहीशी अशीच आहे. पृथ्वीरूपी घनगोलाच्या मध्यावर केंद्रभागी आहे तो गाभा - कोअर (core). त्याभोवती असलेले कवच म्हणजे मॅंटल (mantle) आणि सगळ्यात बाहेरचे टणक आवरण म्हणजे क्रस्ट (crust). पृथ्वीचा गाभा प्रामुख्याने लोखंड (Fe) आणि निकेल (Ni) या जड मूलद्रव्यांपासून बनलेला आहे. या गाभ्याच्या बाहेरील भागाचे - आउटर कोअर - तापमान चार ते पाच हजार अंश सेल्सिअस असल्यामुळे त्यामधील लोखंड, निकेल व इतर मूलद्रव्ये वितळलेल्या अवस्थेत असतात. गाभ्याचा आतील भाग - इनर कोअर - सहा हजार अंश सेल्सिअसपर्यंत तापलेला असू शकतो. असे असूनही हा भाग मात्र घनरूप आहे. याचे कारण म्हणजे इनर कोअरवर येणारा प्रचंड दाब! तापमान जास्त असल्यामुळे जरी तिथल्या मूलद्रव्यांच्या अणूंना द्रवरूपात जावेसे वाटत असले तरी हा अतिप्रचंड दाब त्यांना घनरूपातच ‘दाबून’ ठेवतो. पृथ्वीभोवती असलेले चुंबकीय क्षेत्र (magnetic field), ज्यामुळे होकायंत्राची (compass) सुई हलते व दक्षिणोत्तर स्थिरावते, ते या ‘लोखंडी’ गाभ्याच्या हालचालींमुळेच निर्माण होते. 

गाभ्याच्या वरचा थर ‘मँटल’चा! हा भाग प्रामुख्याने सिलिकेट प्रकारच्या खडकांनी बनलेला असतो. सिलिकॉन (Si) व ऑक्सिजन (O) यांपासून बनलेल्या या खडकांमध्ये इतर कोणती मूलद्रव्ये जोडीला आहेत यावरून त्यांचे प्रकार ठरतात. मँटलमधील सिलिकेट खडकांमध्ये लोखंड व मॅग्नेशिअम (Mg) मोठय़ा प्रमाणात सापडते. मँटलच्या वरती, पृथ्वीच्या संपूर्ण अंतर्भागाला झाकणारे पातळ कवच म्हणजे क्रस्ट आहे. आता संपूर्ण पृथ्वीचा पसारा पाहता ६ ते ४५ कि.मी. जाडीचे क्रस्ट पातळच म्हणायला हवे! पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील सर्व खंड आणि सगळ्या महासागरांच्या तळाशी असलेला सागरतळ ही याच कवचाची, म्हणजेच क्रस्टची दृश्य रूपे आहेत. खालच्या मँटलचा काही भाग वितळल्यामुळे सिलिकॉन, अ‍ॅल्युमिनिअम (Al) यांसारखी हलकी मूलद्रव्ये वरच्या थरात येऊन घनरूप झाली आणि हे क्रस्ट निर्माण झाले. म्हणजे दूध गरम करताना जशी त्यातली स्निग्धता मलईच्या रूपात वर येते आणि उकळत्या दुधावर पातळसा थर निर्माण करते, तसेच काहीसे! मँटलप्रमाणेच क्रस्टदेखील सिलिकेट प्रकारच्या खडकांनी बनलेले आहे. परंतु सिलिकेटच्या जोडीला आढळणारी इतर मूलद्रव्ये मात्र खंड आणि सागरतळ यांमध्ये वेगवेगळी असल्यामुळे त्या खडकांचे प्रकार भिन्न आहेत. सागरतळाशी असलेला कवचाचा भाग (मँटलच्या जवळ असल्याने त्याच्याप्रमाणेच) लोखंड व मॅग्नेशिअम असलेल्या सिलिकेट खडकांपासून बनला आहे. सिलिकॉन व मॅग्नेशिअम हे प्रमुख घटक असलेल्या या खडकांना ‘सिमा’ (SiMa) खडक म्हटले जाते. बांधकामात किंवा पुतळे बनवण्यासाठी वापरला जाणारा बसाल्ट (basalt) हा खडक याच प्रकारचा. याउलट कवचाच्या ज्या भागातून खंड बनले त्यात सिलिकेटच्या जोडीला सोडिअम (Na), पोटॅशिअम (K) व अ‍ॅल्युमिनिअम असतात. या काहीशा कमी घनतेच्या खडकांना ‘सिअ‍ॅल’ (SiAl) खडक म्हटले जाते. कारण अर्थातच, त्यांचे मुख्य घटक सिलिकॉन व अ‍ॅल्युमिनिअम हे आहेत. अशा प्रकारच्या खडकाचे सर्वपरिचित उदाहरण म्हणजे ग्रॅनाइट!

पृथ्वीच्या या थरामध्येच आपण सर्व खाणकाम करतो आणि खनिजे, हिरे तसेच दागिन्यांमध्ये वापरले जाणारे खडे मिळवतो. आपल्या तेजाने सगळ्यांनाच मोहवणारा हिरा हा सर्वस्वी कार्बन (C) या मूलद्रव्यापासून बनलेला असतो. इतर बहुतांश खडे अनेक मूलद्रव्यांच्या मिश्रणापासून बनलेले असतात. बऱ्याच खडय़ांची रासायनिक जडणघडण एकसारखीच असते, परंतु त्यात अतिसूक्ष्म प्रमाणात सापडणाऱ्या मूलद्रव्यांमुळे, ज्यांना ट्रेस एलिमेन्ट्स म्हणतात, त्यांना वेगवेगळे रंग मिळतात. उदाहरणार्थ, अ‍ॅल्युमिनिअम ऑक्साइड (Al2O3) या संयुगामध्ये जर अतिसूक्ष्म प्रमाणात क्रोमिअम (Cr) असेल तर त्यापासून लालबुंद माणिक (ruby) बनते; पण तेच जर अतिसूक्ष्म प्रमाणात लोखंड (Fe) असेल तर मात्र आपल्या हाती येतो पिवळाजर्द पुष्कराज! लोखंडाबरोबर टायटेनिअम (Ti) देखील असेल तर त्यापासून गर्द निळा नीलमणी तयार होतो. बेरिलिअम अ‍ॅल्युमिनिअम सिलिकेट (Be3Al6(SiO3)6) असे भलेमोठे नाव आणि रासायनिक सूत्र असलेल्या खनिजामध्ये अतिसूक्ष्म प्रमाणात क्रोमिअम (Cr) किंवा व्हॅनेडिअम (V) ही मूलद्रव्ये मिसळली की मिळतो हिरवागार पाचू! ही झाली पृथ्वीच्या पोटातील रासायनिक किमयेची केवळ काही उदाहरणे, जेणेकरून आपल्याला रंगीबेरंगी दागदागिन्यांची हौस पूर्ण करता येते.

आता वळूया सागरतळाच्या वर असलेल्या समुद्रांकडे आणि गोडय़ा पाण्याच्या स्रोतांकडे. अर्थातच समुद्राचे खारे पाणी आणि नद्यांमधले गोडे पाणी यांच्या रासायनिक जडणघडणीत थोडाफार फरक आहे. त्यामधील पाण्याचे (H2O) रेणू जरी तेच असले तरी त्यात मिसळलेल्या क्षारांचे (salts) प्रमाण मात्र खूपच वेगळे असते. मीठ (NaCl) हा खाऱ्या पाण्यात सगळ्यात मोठय़ा प्रमाणात आढळणारा क्षार! पाण्यात इतरही अनेक क्षार विरघळलेले असल्याने कोणता आयन कुठल्या क्षाराच्या रेणूपासून आला हे ठरवणे कठीण असते; परंतु सर्वसाधारणपणे समुद्राच्या पाण्यात, उतरत्या शतांश प्रमाणात, क्लोराइड, सोडिअम सल्फेट, मॅग्नेशिअम, कॅल्शिअम, पोटॅशिअम, बायकाबरेनेट इत्यादी आयन सापडतात. या सर्व क्षारांचे एकत्रित प्रमाण मात्र सर्वसाधारणपणे ३.५% इतकेच असते. नद्या व तलावांमधील गोडय़ा पाण्यातही हे क्षार असतातच, पण बऱ्याच कमी प्रमाणात! खाऱ्या पाण्यातील पाण्याची वाफ वर जाऊन थंड होते आणि ती पावसाच्या रूपात ढगांमधून खाली येताना हवेतील विविध रसायने त्यात विरघळतात. त्यानंतर ते पाणी जमिनीवर साचते किंवा जमिनीत मुरून तिच्याखाली साचते आणि वाहू लागते. जमिनीखाली साचलेल्या पाण्याचा सतत आजूबाजूच्या खनिजांशी (minerals) संबंध येत असल्याने, त्यात विरघळलेल्या खनिजांचे प्रमाण जमिनीवरून वाहणाऱ्या पाण्यापेक्षा जास्त असते. त्यामुळे या जमिनीखाली साचलेल्या पाण्यामध्ये आरोग्यदायक गुणधर्म असतात. पूर्वी निसर्गाच्या सान्निध्यात राहणारे लोक हे पाणी थेट झऱ्यांमधून पीत असत. आजकाल आपल्याला ते बाटलीबंद स्वरूपात ‘मिनरल वॉटर’ म्हणून भरपूर पसे देऊन विकत घ्यावे लागते!

आता राहता राहिले आपल्या सभोवतीचे वातावरण! शाळेत आपण शिकलो होतो की त्यात मुख्यत्वेकरून नायट्रोजन व ऑक्सिजन हे वायुरूपात आढळतात. त्यापकी आपल्याला क्षणोक्षणी उपयोगी पडतो तो ऑक्सिजन आणि म्हणूनच त्याला ‘प्राणवायू’ हे नाव चपखल बसते. नायट्रोजन आणि वातावरणात अगदी अल्प प्रमाणात सापडणारी कार्बन डायऑक्साइड व मिथेन ही वायुरूप संयुगे पृथ्वीवरील वेगवेगळ्या प्रकारच्या सजीवांसाठी जीवनावश्यक बनली आहेत. त्यांचा उपयोग करून घडलेल्या अनेक नसíगक, पण किचकट रासायनिक प्रक्रियांमुळेच आपल्याला अन्न, कपडे, बांधकाम साहित्य आणि इतर असंख्य जीवनोपयोगी गोष्टी मिळतात. 

निसर्गाने अब्जावधी वर्षांच्या मेहनतीने पृथ्वी, तिच्यावरील पाणी व वातावरण यांची ही रासायनिक जडणघडण, सजीवसृष्टी निर्माण होण्यासाठी आणि बहरण्यासाठी योग्य होईल अशीच केली आहे. तेव्हा आता रसायनशास्त्राचा (आणि विज्ञान-तंत्रज्ञानाचा) उपयोग आपण आपल्या ‘रसे’च्या आरोग्याला आणि पर्यायाने आपल्याही आरोग्याला योग्य असाच करण्याचा कटाक्ष बाळगला पाहिजे.

 

संदर्भ : लोकसत्ता