શું તમને બાળપણની કવિતા “ટ્વિંકલ, ટ્વિંકલ લિટલ સ્ટાર…” યાદ છે?

તારાવાળી રાત્રિઓએ બાળપણથી જ આપણને હંમેશા આકર્ષિત કરી છે. તમે પણ આ તારાઓ વિશે વિચાર્યું હશે અને તમારા મનમાં અનેક પ્રશ્નો હશે. જેમ કે આકાશમાં કેટલા તારા છે? તેઓ કેવી રીતે અસ્તિત્વમાં આવ્યા? શું કોઈ આકાશના છેડા સુધી પહોંચી શકે છે? કદાચ આવા ઘણા વધુ પ્રશ્નો હજુ પણ તમારા મનમાં હશે. આ પ્રકરણમાં, તમે શીખશો કે આ “ટિમટિમતા નાના તારાઓ” કેવી રીતે બન્યા. તેની સાથે તમે અંતે પૃથ્વીની ઉત્પત્તિ અને વિકાસની કથા પણ વાંચશો.

પ્રારંભિક સિદ્ધાંતો

પૃથ્વીની ઉત્પત્તિ

પૃથ્વીની ઉત્પત્તિ વિશે વિવિધ દાર્શનિકો અને વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા ઘણી બધી પૂર્વધારણાઓ રજૂ કરવામાં આવી હતી. પહેલાંના અને લોકપ્રિય દલીલોમાંની એક જર્મન દાર્શનિક ઇમેન્યુઅલ કાન્તની હતી. ગણિતશાસ્ત્રી લાપ્લાસે 1796માં તેમાં સુધારો કર્યો. તેને નેબ્યુલર પૂર્વધારણા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ પૂર્વધારણાએ માન્યું કે ગ્રહો એક યુવા સૂર્ય સાથે સંકળાયેલા પદાર્થના મેઘમાંથી બન્યા હતા, જે ધીમે ધીમે ફરતો હતો. 1950માં, રશિયાના ઓટ્ટો સ્મિટ અને જર્મનીના કાર્લ વેઇઝાસ્કરે ‘નેબ્યુલર પૂર્વધારણા’માં કંઈક અંશે સુધારો કર્યો, જોકે વિગતોમાં તફાવત હતો. તેમણે માન્યું કે સૂર્ય સોલર નેબ્યુલાથી ઘેરાયેલો હતો જેમાં મુખ્યત્વે હાઇડ્રોજન અને હિલિયમ સાથે ધૂળ તરીકે ઓળખાતો પદાર્થ હતો. કણોના ઘર્ષણ અને અથડામણથી ડિસ્ક-આકારનો મેઘ બન્યો અને એક્રેશનની પ્રક્રિયા દ્વારા ગ્રહોનું નિર્માણ થયું.

જોકે, પછીના સમયમાં વૈજ્ઞાનિકોએ માત્ર પૃથ્વી અથવા ગ્રહો કરતાં વિશ્વની ઉત્પત્તિની સમસ્યાઓ ઉપાડી.

આધુનિક સિદ્ધાંતો

વિશ્વની ઉત્પત્તિ

વિશ્વની ઉત્પત્તિ વિશેની સૌથી લોકપ્રિય દલીલ બિગ બેંગ સિદ્ધાંત છે. તેને વિસ્તરતા વિશ્વની પૂર્વધારણા પણ કહેવામાં આવે છે. એડવિન હબલે, 1920માં, પુરાવો આપ્યો કે વિશ્વ વિસ્તરી રહ્યું છે. સમય વીતતા, ગેલેક્સીઝ વધુ અને વધુ દૂર જતી રહે છે. તમે પ્રયોગ કરીને શોધી શકો છો કે વિસ્તરતું વિશ્વનો અર્થ શું છે. એક ફુગ્ગો લો અને તેના પર ગેલેક્સીઓનું પ્રતિનિધિત્વ કરવા માટે કેટલાક બિંદુઓ ચિહ્નિત કરો. હવે, જો તમે ફુગ્ગો ફૂંકવાનું શરૂ કરો છો, તો ફુગ્ગો ફૂલતા ફુગ્ગા પર ચિહ્નિત બિંદુઓ એકબીજાથી દૂર જતા હોય તેવા દેખાશે. તે જ રીતે, ગેલેક્સીઓ વચ્ચેનું અંતર પણ વધી રહ્યું છે અને તેથી, વિશ્વ વિસ્તરી રહ્યું છે એવું માનવામાં આવે છે. જોકે, તમે જોશો કે ફુગ્ગા પરના બિંદુઓ વચ્ચેના અંતરમાં વધારા ઉપરાંત, બિંદુઓ પોતે પણ વિસ્તરી રહ્યા છે. આ હકીકત સાથે સુસંગત નથી. વૈજ્ઞાનિકો માને છે કે ગેલેક્સીઓ વચ્ચેની જગ્યા વધી રહી છે છતાં, અવલોકનો ગેલેક્સીઓના વિસ્તરણને સમર્થન આપતા નથી. તેથી, ફુગ્ગાનું ઉદાહરણ ફક્ત આંશિક રીતે સાચું છે.

બિગ બેંગ સિદ્ધાંત વિશ્વના વિકાસમાં નીચેના તબક્કાઓ ગણે છે.

(i) શરૂઆતમાં, વિશ્વનું નિર્માણ કરતો બધો પદાર્થ “નન્હું દડું” (એકવચન અણુ)ના રૂપમાં એક જગ્યાએ અસ્તિત્વમાં હતો, જેનું

આકૃતિ 2.1 : બિગ બેંગ

કલ્પના કરી શકાય તેવા નાના કદ, અનંત તાપમાન અને અનંત ઘનતા સાથે.

(ii) બિગ બેંગ પર “નન્હું દડું” હિંસક રીતે ફાટી નીકળ્યું. આના કારણે ભારે વિસ્તરણ થયું. હવે સામાન્ય રીતે સ્વીકારવામાં આવે છે કે બિગ બેંગની ઘટના વર્તમાનથી 13.7 અબજ વર્ષ પહેલાં થઈ હતી. વિસ્તરણ આજે પણ ચાલુ છે. જેમ તે વધ્યું, કેટલીક ઊર્જા પદાર્થમાં રૂપાંતરિત થઈ. બેંગ પછી સેકન્ડના અપૂર્ણાંકોમાં ખાસ કરીને ઝડપી વિસ્તરણ થયું. ત્યારબાદ, વિસ્તરણ ધીમું પડ્યું છે. બિગ બેંગ ઘટનાથી પ્રથમ ત્રણ મિનિટમાં, પ્રથમ અણુ બનવાનું શરૂ થયું.

(iii) બિગ બેંગથી 300,000 વર્ષમાં, તાપમાન $4,500 \mathrm{~K}$ (કેલ્વિન) સુધી ઘટી ગયું અને પરમાણ્વિક પદાર્થને જન્મ આપ્યો. વિશ્વ પારદર્શક બન્યું.

વિશ્વનું વિસ્તરણ એટલે ગેલેક્સીઓ વચ્ચેની જગ્યામાં વધારો. આનો વિકલ્પ હોયલનો સ્થિર અવસ્થાનો ખ્યાલ હતો. તે કોઈપણ સમયે વિશ્વ લગભગ સમાન હોવાનું માનતો હતો. જોકે, વિસ્તરતા વિશ્વ વિશે વધુ પુરાવા ઉપલબ્ધ થવાથી, વર્તમાનમાં વૈજ્ઞાનિક સમુદાય વિસ્તરતા વિશ્વની દલીલને પસંદ કરે છે.

તારાનું નિર્માણ

પ્રારંભિક વિશ્વમાં પદાર્થ અને ઊર્જાનું વિતરણ સમાન નહોતું. આ પ્રારંભિક ઘનતાના તફાવતોએ ગુરુત્વાકર્ષણ દળોમાં તફાવતોને જન્મ આપ્યો અને તેના કારણે પદાર્થ એકઠા થવા લાગ્યા. આ ગેલેક્સીઓના વિકાસ માટેનો આધાર બન્યા. એક ગેલેક્સીમાં મોટી સંખ્યામાં તારાઓ હોય છે. ગેલેક્સીઓ હજારો પ્રકાશ-વર્ષમાં માપવામાં આવતા વિશાળ અંતર પર ફેલાયેલી છે. વ્યક્તિગત ગેલેક્સીઓનો વ્યાસ 80,000-150,000 પ્રકાશ વર્ષની રેન્જમાં છે. નેબ્યુલા તરીકે ઓળખાતા ખૂબ મોટા મેઘના રૂપમાં હાઇડ્રોજન ગેસના સંચય દ્વારા ગેલેક્સી બનવાનું શરૂ થાય છે. અંતે, વધતો નેબ્યુલા ગેસના સ્થાનિક ગુચ્છો વિકસાવે છે. આ ગુચ્છો વધુ ગીચ ગેસીય પદાર્થોમાં પણ વિકસે છે, જે તારાઓના નિર્માણને જન્મ આપે છે. માનવામાં આવે છે કે તારાઓનું નિર્માણ આજથી 5-6 અબજ વર્ષ પહેલાં થયું હતું.

પ્રકાશ વર્ષ એ અંતરનું માપ છે, સમયનું નહીં. પ્રકાશ $300,000 \mathrm{~km} /$ સેકન્ડની ગતિથી પ્રવાસ કરે છે. આને ધ્યાનમાં રાખીને, પ્રકાશ એક વર્ષમાં જે અંતર કાપશે તેને એક પ્રકાશ વર્ષ ગણવામાં આવે છે. આ $9.46110^{12} \mathrm{~km}$ બરાબર છે. સૂર્ય અને પૃથ્વી વચ્ચેનું સરેરાશ અંતર $149,598,000 \mathrm{~km}$ છે. પ્રકાશ વર્ષના દ્રષ્ટિએ, તે 8.311 મિનિટ છે.

ગ્રહોનું નિર્માણ

ગ્રહોના વિકાસમાં નીચેના તબક્કાઓ ગણવામાં આવે છે:

(i) તારાઓ નેબ્યુલાની અંદર ગેસના સ્થાનિક ગુચ્છો છે. ગુચ્છોની અંદરનું ગુરુત્વાકર્ષણ બળ ગેસ મેઘના કેન્દ્રની રચના તરફ દોરી જાય છે અને ગેસ કેન્દ્રની આસપાસ ગેસ અને ધૂળનો એક વિશાળ ફરતો ડિસ્ક વિકસે છે. (ii) આગલા તબક્કામાં, ગેસ મેઘ ઘનીકૃત થવાનું શરૂ કરે છે અને કેન્દ્રની આસપાસનો પદાર્થ નાના ગોળાકાર પદાર્થોમાં વિકસે છે. સંસક્તિની પ્રક્રિયા દ્વારા આ નાના ગોળાકાર પદાર્થો પ્લાનેટેસિમલ્સ તરીકે ઓળખાતા પદાર્થોમાં વિકસે છે. મોટા પદાર્થો અથડામણ દ્વારા બનવાનું શરૂ કરે છે, અને ગુરુત્વાકર્ષણ આકર્ષણના કારણે પદાર્થો એકસાથે ચોંટી રહે છે. પ્લાનેટેસિમલ્સ મોટી સંખ્યામાં નાના પદાર્થો છે.

(iii) અંતિમ તબક્કામાં, આ મોટી સંખ્યામાં નાના પ્લાનેટેસિમલ્સ ગ્રહોના રૂપમાં ઓછા મોટા પદાર્થો બનાવવા માટે એકઠા થાય છે.

પૃથ્વીનો વિકાસ

શું તમે જાણો છો કે ગ્રહ પૃથ્વી શરૂઆતમાં હાઇડ્રોજન અને હિલિયમના પાતલા વાતાવરણ સાથે એક બંજર, ખડકાળ અને ગરમ પદાર્થ હતો. આ પૃથ્વીની વર્તમાન તસવીરથી ઘણું દૂર છે. તેથી, કેટલીક ઘટનાઓ/પ્રક્રિયાઓ હોવી જોઈએ, જેણે ખડકાળ, બંજર અને ગરમ પૃથ્વીમાંથી પાણીની પ્રચુર માત્રા અને જીવનના અસ્તિત્વને અનુકૂળ વાતાવરણ ધરાવતા સુંદર ગ્રહમાં આ ફેરફાર કર્યો હોય. નીચેના વિભાગમાં, તમે શોધશો કે 4,600 મિલિયન વર્ષ અને વર્તમાન વચ્ચેનો સમયગાળો ગ્રહની સપાટી પર જીવનના વિકાસ તરફ કેવી રીતે દોરી ગયો.

પૃથ્વીની સ્તરીય રચના છે. વાતાવરણના સૌથી બહારના છેડાથી પૃથ્વીના કેન્દ્ર સુધી, જે પદાર્થ અસ્તિત્વમાં છે તે સમાન નથી. વાતાવરણીય પદાર્થની ઘનતા સૌથી ઓછી છે. સપાટીથી ઊંડાણ સુધી, પૃથ્વીના આંતરિક ભાગમાં વિવિધ ક્ષેત્રો છે અને આમાંથી દરેકમાં વિવિધ લક્ષણો ધરાવતા પદાર્થો છે.

પૃથ્વીની સ્તરીય રચના કેવી રીતે વિકસી?

લિથોસ્ફિયરનો વિકાસ

પૃથ્વી તેના પ્રાથમિક તબક્કા દરમિયાન મુખ્યત્વે વિક્ષોભક અવસ્થામાં હતી. ઘનતામાં ક્રમિક વધારાને કારણે અંદરનું તાપમાન વધ્યું છે. પરિણામે અંદરનો પદાર્થ તેમની ઘનતાના આધારે અલગ થવાનું શરૂ થયો. આના કારણે ભારે પદાર્થો (જેમ કે લોખંડ) પૃથ્વીના કેન્દ્ર તરફ ડૂબવા લાગ્યા અને હલકા પદાર્થો સપાટી તરફ જવા લાગ્યા. સમય વીતતા તે વધુ ઠંડુ થયું અને ઘન અને સંકુચિત થઈને નાના કદમાં આવ્યું. આ પછીથી પપ્પડના રૂપમાં બાહ્ય સપાટીના વિકાસ તરફ દોરી ગયું. ચંદ્રના નિર્માણ દરમિયાન, વિશાળ અસરને કારણે, પૃથ્વી વધુ ગરમ થઈ ગઈ. વિભેદનની પ્રક્રિયા દ્વારા જ પૃથ્વી બનાવતા પદાર્થો વિવિધ સ્તરોમાં અલગ થયા. સપાટીથી કેન્દ્રીય ભાગો સુધી, અમારી પાસે પપ્પડ, મેન્ટલ, બાહ્ય કોર અને આંતરિક કોર જેવા સ્તરો છે. પપ્પડથી કોર સુધી, પદાર્થની ઘનતા વધે છે. આપણે આગલા પ્રકરણમાં આ દરેક સ્તરના ગુણધર્મોની વિગતવાર ચર્ચા કરીશું.

વાતાવરણ અને હાઇડ્રોસ્ફિયરનો વિકાસ

પૃથ્વીના વાતાવરણની વર્તમાન રચનામાં મુખ્ય ફાળો નાઇટ્રોજન અને ઓક્સિજનનો છે. તમે પ્રકરણ 8માં પૃથ્વીના વાતાવરણની રચના અને માળખા સાથે વ્યવહાર કરશો.

વર્તમાન વાતાવરણના વિકાસમાં ત્રણ તબક્કાઓ છે. પ્રથમ તબક્કો પ્રાથમિક વાતાવરણના નુકસાનથી ચિહ્નિત થાય છે. બીજા તબક્કામાં, પૃથ્વીના ગરમ આંતરિક ભાગે વાતાવરણના વિકાસમાં ફાળો આપ્યો છે. અંતે, વાતાવરણની રચનામાં પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દ્વારા જીવંત વિશ્વ દ્વારા સુધારો કરવામાં આવ્યો હતો.

હાઇડ્રોજન અને હિલિયમ સાથેનું પ્રારંભિક વાતાવરણ, સૌર પવનના પરિણામે દૂર થઈ ગયું હોવાનું માનવામાં આવે છે. આ ફક્ત પૃથ્વીના કિસ્સામાં જ નહીં, પરંતુ તમામ સ્થળીય ગ્રહોના કિસ્સામાં પણ થયું, જેમણે સૌર પવનની અસરથી તેમનું પ્રાથમિક વાતાવરણ ગુમાવ્યું હોવાનું માનવામાં આવે છે.

પૃથ્વીના ઠંડા થવા દરમિયાન, ગેસ અને પાણીની વરાળ આંતરિક ઘન પૃથ્વીમાંથી મુક્ત થયા. આથી વર્તમાન વાતાવરણનો વિકાસ શરૂ થયો. પ્રારંભિક વાતાવરણમાં મુખ્યત્વે પાણીની વરાળ, નાઇટ્રોજન, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ, મિથેન, એમોનિયા અને ખૂબ ઓછી મુક્ત ઓક્સિજન હતી. જે પ્રક્રિયા દ્વારા ગેસ આંતરિક ભાગમાંથી બહાર નીકળ્યા તેને ડિગેસિંગ કહેવામાં આવે છે. સતત જ્વાળામુખી ફાટથી વાતાવરણમાં પાણીની વરાળ અને ગેસનો ફાળો મળ્યો. પૃથ્વી ઠંડી પડતા, મુક્ત થયેલી પાણીની વરાળ ઘનીકૃત થવાનું શરૂ થઈ. વાતાવરણમાંનો કાર્બન ડાયોક્સાઇડ વરસાદના પાણીમાં ઓગળી ગયો અને તાપમાન વધુ ઘટ્યું જેથી વધુ ઘનીકરણ અને વધુ વરસાદ થયો. સપાટી પર પડતો વરસાદનું પાણી ખાડામાં એકઠું થઈને સમુદ્રોને જન્મ આપ્યો. પૃથ્વીના સમુદ્રો પૃથ્વીના નિર્માણથી 500 મિલિયન વર્ષમાં બન્યા હતા. આ આપણને કહે છે કે સમુદ્રો 4,000 મિલિયન વર્ષ જૂના છે. આજથી લગભગ 3,800 મિલિયન વર્ષ પહેલાં, જીવન વિકસવાનું શરૂ થયું. જોકે, વર્તમાનથી લગભગ 2,500-3,000 મિલિયન વર્ષ પહેલાં, પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા વિકસિત થઈ. લાંબા સમય સુધી જીવન સમુદ્રો સુધી મર્યાદિત હતું. પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દ્વારા સમુદ્રોમાં ઓક્સિજનનો ફાળો મળવાનું શરૂ થયું. અંતે, સમુદ્રો ઓક્સિજનથી સંતૃપ્ત થઈ ગયા, અને 2,000 મિલિયન વર્ષ પહેલાં, ઓક્સિજન વાતાવરણમાં વહેવાનું શરૂ થયું.

જીવનની ઉત્પત્તિ

પૃથ્વીના વિકાસનો છેલ્લો તબક્કો જીવનની ઉત્પત્તિ અને વિકાસ સાથે સંબંધિત છે. તે નિર્વિવાદ રીતે સ્પષ્ટ છે કે શરૂઆતમાં પૃથ્વી અથવા પૃથ્વીનું વાતાવરણ પણ જીવનના વિકાસ માટે અનુકૂળ નહોતું. આધુનિક વૈજ્ઞાનિકો જીવનની ઉત્પત્તિને એક પ્રકારની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા તરીકે ઓળખે છે, જેણે પહેલા જટિલ કાર્બનિક અણુઓ ઉત્પન્ન કર્યા અને તેમને એકઠા કર્યા. આ એસેમ્બલેજ એવું હતું કે તેઓ નિર્જીવ પદાર્થને જીવંત પદાર્થમાં રૂપાંતરિત કરીને પોતાની નકલ કરી શકે. આ ગ્રહ પર વિવિધ સમયગાળામાં અસ્તિત્વમાં રહેલા જીવનનો રેકોર્ડ ફોસિલના રૂપમાં ખડકોમાં જોવા મળે છે. વર્તમાન બ્લુ ઍલ્ગીના સ્વરૂપ સાથે નજીકથી સંબંધિત સૂક્ષ્મ માળખાં આજથી 3,000 મિલિયન વર્ષ જૂના ભૂસ્તરીય રચનાઓમાં મળી આવ્યા છે. એવું માની શકાય કે જીવન આજથી 3,800 મિલિયન વર્ષ પહેલાં વિકસવાનું શરૂ થયું હતું. એકકોષીય બેક્ટેરિયાથી આધુનિક માનવ સુધીના જીવનના વિકાસનો સારાંશ પૃષ્ઠ 18 પરના ભૂસ્તરીય સમય સ્કેલમાં આપવામાં આવ્યો છે.

અભ્યાસ

1. બહુવિકલ્પ પ્રશ્નો.

(i) નીચેનામાંથી કઈ આકૃતિ પૃથ્વીની ઉંમર દર્શાવે છે?
(a) 4.6 મિલિયન વર્ષ
(c) 4.6 અબજ વર્ષ
(b) 13.7 અબજ વર્ષ
(d) 13.7 ટ્રિલિયન વર્ષ

(ii) નીચેનામાંથી કઈ વર્તમાન વાતાવરણના નિર્માણ અથવા સુધારા સાથે સંબંધિત નથી?
(a) સૌર પવન
(c) ડિગેસિંગ
(b) વિભેદન
(d) પ્રકાશસંશ્લેષણ

(iii) પૃથ્વી પર જીવન આજથી લગભગ કેટલા વર્ષ પહેલાં દેખાયું?
(a) 13.7 અબજ
(c) 4.6 અબજ
(b) 3.8 મિલિયન
(d) 3.8 અબજ

2. નીચેના પ્રશ્નોના જવાબ આશરે 30 શબ્દો