کیا آپ کو وہ بچوں کی نظم یاد ہے … “ٹوئنکل، ٹوئنکل لٹل سٹار…"؟

ستاروں بھری راتیں ہمیں بچپن سے ہی اپنی طرف کھینچتی رہی ہیں۔ آپ نے بھی ان ستاروں کے بارے میں سوچا ہوگا اور آپ کے ذہن میں بے شمار سوالات اٹھے ہوں گے۔ ایسے سوالات جیسے کہ آسمان میں کتنے ستارے ہیں؟ وہ کیسے وجود میں آئے؟ کیا کوئی آسمان کے کنارے تک پہنچ سکتا ہے؟ ہو سکتا ہے آپ کے ذہن میں اب بھی ایسے بہت سے سوالات موجود ہوں۔ اس باب میں، آپ سیکھیں گے کہ یہ “چمکتے چھوٹے ستارے” کیسے بنے۔ اس کے ساتھ ہی آپ زمین کی ابتدا اور ارتقاء کی کہانی بھی پڑھیں گے۔

ابتدائی نظریات

زمین کی ابتدا

زمین کی ابتدا کے بارے میں مختلف فلسفیوں اور سائنسدانوں نے بڑی تعداد میں مفروضے پیش کیے۔ ابتدائی اور مقبول دلائل میں سے ایک جرمن فلسفی امانوئل کانٹ کا تھا۔ ریاضی دان لاپلاس نے اسے 1796 میں نظر ثانی کی۔ اسے نیبولر ہائپوتھیسس (سحابی مفروضہ) کہا جاتا ہے۔ اس مفروضے کے مطابق سیارے ایک نوجوان سورج سے وابستہ مادے کے بادل سے بنے تھے، جو آہستہ آہستہ گھوم رہا تھا۔ 1950 میں، روس کے اوٹو شمٹ اور جرمنی کے کارل ویزاسکر نے ‘نیبولر ہائپوتھیسس’ میں کچھ نظر ثانی کی، اگرچہ تفصیلات میں فرق تھا۔ ان کا خیال تھا کہ سورج کو سولر نیبولا (سحابیہ) نے گھیرا ہوا تھا جس میں زیادہ تر ہائیڈروجن اور ہیلیم کے ساتھ ساتھ وہ مادہ تھا جسے دھول کہا جا سکتا ہے۔ ذرات کے رگڑ اور ٹکراؤ نے ڈسک کی شکل کا بادل بنایا اور سیارے ایکریشن (اضافہ) کے عمل کے ذریعے بنے۔

تاہم، بعد کے دور کے سائنسدانوں نے صرف زمین یا سیاروں کی بجائے کائنات کی ابتدا کے مسائل کو اٹھایا۔

جدید نظریات

کائنات کی ابتدا

کائنات کی ابتدا کے بارے میں سب سے مقبول دلیل بگ بینگ تھیوری ہے۔ اسے پھیلتی ہوئی کائنات کا مفروضہ بھی کہا جاتا ہے۔ ایڈون ہبل نے 1920 میں ثبوت فراہم کیا کہ کائنات پھیل رہی ہے۔ وقت گزرنے کے ساتھ، کہکشائیں مزید دور ہوتی جاتی ہیں۔ آپ تجربہ کر کے معلوم کر سکتے ہیں کہ پھیلتی ہوئی کائنات کا کیا مطلب ہے۔ ایک غبارہ لیں اور اس پر کچھ نقطے نشان زد کریں جو کہکشاؤں کی نمائندگی کرتے ہوں۔ اب، اگر آپ غبارے میں ہوا بھرنا شروع کریں، تو غبارے پر نشان زد نقطے غبارے کے پھیلنے کے ساتھ ساتھ ایک دوسرے سے دور ہوتے دکھائی دیں گے۔ اسی طرح، کہکشاؤں کے درمیان فاصلہ بھی بڑھتا ہوا پایا جاتا ہے اور اس طرح، کائنات کو پھیلتی ہوئی سمجھا جاتا ہے۔ تاہم، آپ دیکھیں گے کہ غبارے پر موجود نقاط کے درمیان فاصلے میں اضافے کے علاوہ، نقاط خود بھی پھیل رہے ہیں۔ یہ حقیقت کے مطابق نہیں ہے۔ سائنسدانوں کا خیال ہے کہ اگرچہ کہکشاؤں کے درمیان خلا بڑھ رہا ہے، لیکن مشاہدات کہکشاؤں کے پھیلاؤ کی تائید نہیں کرتے۔ لہٰذا، غبارے کی مثال صرف جزوی طور پر درست ہے۔

بگ بینگ تھیوری کائنات کی ترقی میں مندرجہ ذیل مراحل کو مدنظر رکھتی ہے۔

(i) شروع میں، کائنات کو بنانے والا تمام مادہ ایک جگہ “چھوٹی گیند” (واحد ایٹم) کی شکل میں موجود تھا جس کا حجم ناقابل تصور حد تک چھوٹا، درجہ حرارت لامحدود اور کثافت لامحدود تھی۔

(ii) بگ بینگ پر “چھوٹی گیند” زوردار دھماکے سے پھٹی۔ اس سے زبردست پھیلاؤ ہوا۔ اب عام طور پر یہ بات قبول کر لی گئی ہے کہ بگ بینگ کا واقعہ موجودہ وقت سے 13.7 ارب سال پہلے پیش آیا۔ پھیلاؤ آج تک جاری ہے۔ جیسے جیسے یہ بڑھی، کچھ توانائی مادے میں تبدیل ہو گئی۔ دھماکے کے بعد سیکنڈ کے حصوں میں خاص طور پر تیز پھیلاؤ ہوا۔ اس کے بعد، پھیلاؤ کی رفتار سست ہو گئی۔ بگ بینگ واقعے کے پہلے تین منٹ کے اندر، پہلا ایٹم بننا شروع ہوا۔

(iii) بگ بینگ سے 300,000 سال کے اندر، درجہ حرارت $4,500 \mathrm{~K}$ (کیلون) تک گر گیا اور ایٹمی مادہ وجود میں آیا۔ کائنات شفاف ہو گئی۔

کائنات کے پھیلاؤ کا مطلب ہے کہکشاؤں کے درمیان خلا میں اضافہ۔ اس کا متبادل ہائل کا اسٹیڈی اسٹیٹ (مستحکم حالت) کا تصور تھا۔ اس کے مطابق کائنات کسی بھی وقت تقریباً یکساں تھی۔ تاہم، پھیلتی ہوئی کائنات کے بارے میں زیادہ ثبوت دستیاب ہونے کے ساتھ، سائنسی برادری فی الحال پھیلتی ہوئی کائنات کے دلائل کو ترجیح دیتی ہے۔

ستاروں کی تشکیل

ابتدائی کائنات میں مادے اور توانائی کی تقسیم یکساں نہیں تھی۔ ابتدائی کثافت کے ان فرقوں نے کشش ثقل کی قوتوں میں فرق پیدا کیا اور اس کی وجہ سے مادہ ایک ساتھ کھنچنے لگا۔ انہوں نے کہکشاؤں کی ترقی کی بنیاد رکھی۔ ایک کہکشاں میں بڑی تعداد میں ستارے ہوتے ہیں۔ کہکشائیں وسیع فاصلوں پر پھیلی ہوئی ہیں جنہیں ہزاروں نوری سالوں میں ناپا جاتا ہے۔ انفرادی کہکشاؤں کے قطر 80,000-150,000 نوری سال تک ہوتے ہیں۔ ایک کہکشاں ہائیڈروجن گیس کے نیبولا (سحابیہ) کہلانے والے بہت بڑے بادل کی شکل میں جمع ہونے سے بننا شروع ہوتی ہے۔ آخرکار، بڑھتا ہوا نیبولا گیس کے مقامی ڈھیر بناتا ہے۔ یہ ڈھیر مزید گھنے گیسی اجسام میں بڑھتے رہتے ہیں، جس سے ستاروں کی تشکیل ہوتی ہے۔ خیال کیا جاتا ہے کہ ستاروں کی تشکیل تقریباً 5-6 ارب سال پہلے ہوئی تھی۔

نوری سال فاصلے کا پیمانہ ہے، وقت کا نہیں۔ روشنی $300,000 \mathrm{~km} /$ فی سیکنڈ کی رفتار سے سفر کرتی ہے۔ اس کو مدنظر رکھتے ہوئے، ایک سال میں روشنی جو فاصلہ طے کرے گی اسے ایک نوری سال مانا جاتا ہے۔ یہ $9.46110^{12} \mathrm{~km}$ کے برابر ہے۔ سورج اور زمین کے درمیان اوسط فاصلہ $149,598,000 \mathrm{~km}$ ہے۔ نوری سال کے لحاظ سے، یہ 8.311 منٹ ہے۔

سیاروں کی تشکیل

سیاروں کی ترقی میں مندرجہ ذیل مراحل سمجھے جاتے ہیں:

(i) ستارے نیبولا کے اندر گیس کے مقامی ڈھیر ہیں۔ ڈھیروں کے اندر کشش ثقل کی قوت گیس کے بادل کے لیے ایک مرکزہ بناتی ہے اور گیس کے مرکزے کے گرد گیس اور دھول کی ایک بڑی گھومتی ہوئی ڈسک بنتی ہے۔ (ii) اگلے مرحلے میں، گیس کا بادل سکڑنا شروع ہوتا ہے اور مرکزے کے ارد گرد کا مادہ چھوٹے گول اجسام میں ڈھل جاتا ہے۔ یہ چھوٹے گول اجسام باہمی چپکنے کے عمل کے ذریعے پلانیٹیسملز (سیارچے) کہلانے والی چیزوں میں ڈھل جاتے ہیں۔ بڑے اجسام ٹکراؤ کے ذریعے بننا شروع ہوتے ہیں، اور کشش ثقل مادے کو ایک ساتھ چپکنے کا سبب بنتی ہے۔ پلانیٹیسملز بڑی تعداد میں چھوٹے اجسام ہیں۔

(iii) آخری مرحلے میں، بڑی تعداد میں چھوٹے پلانیٹیسملز ایکریٹ ہو کر سیاروں کی شکل میں کم تعداد میں بڑے اجسام بناتے ہیں۔

زمین کا ارتقاء

کیا آپ جانتے ہیں کہ سیارہ زمین ابتداء میں ایک بنجر، پتھریلی اور گرم شے تھی جس کے گرد ہائیڈروجن اور ہیلیم کی پتلی سی فضا تھی۔ یہ زمین کی موجودہ تصویر سے بہت مختلف ہے۔ لہٰذا، ضرور کچھ واقعات یا عمل ہوئے ہوں گے، جنہوں نے پتھریلی، بنجر اور گرم زمین کو پانی کی وافر مقدار اور زندگی کے وجود کے لیے موافق فضا والے خوبصورت سیارے میں تبدیل کر دیا ہوگا۔ مندرجہ ذیل حصے میں، آپ معلوم کریں گے کہ 4,600 ملین سال اور موجودہ وقت کے درمیان کے عرصے نے سیارے کی سطح پر زندگی کے ارتقاء کو کیسے جنم دیا۔

زمین کی ساخت پرتی دار ہے۔ فضا کے بالکل بیرونی سرے سے لے کر زمین کے مرکز تک، جو مادہ موجود ہے وہ یکساں نہیں ہے۔ فضا کے مادے کی کثافت سب سے کم ہے۔ سطح سے گہرائیوں تک، زمین کے اندرونی حصے میں مختلف زون ہیں اور ان میں سے ہر ایک میں مختلف خصوصیات کا مادہ موجود ہے۔

زمین کی پرتی دار ساخت کیسے بنی؟

لیتھوسفیئر (قشریہ) کا ارتقاء

زمین اپنے ابتدائی دور میں زیادہ تر ایک متغیر حالت میں تھی۔ کثافت میں بتدریج اضافے کی وجہ سے اندرونی درجہ حرارت بڑھ گیا۔ نتیجتاً اندرونی مادہ ان کی کثافت کے مطابق الگ ہونا شروع ہو گیا۔ اس نے بھاری مادوں (جیسے لوہے) کو زمین کے مرکز کی طرف ڈوبنے اور ہلکے مادوں کو سطح کی طرف بڑھنے دیا۔ وقت گزرنے کے ساتھ یہ مزید ٹھنڈا ہوا اور ٹھوس ہو کر سکڑ گیا اور چھوٹے سائز میں گاڑھا ہو گیا۔ اس کے بعد اس نے بیرونی سطح کی شکل میں ایک قشر (کرست) کی ترقی کی راہ ہموار کی۔ چاند کی تشکیل کے دوران، دیوہیکل تصادم کی وجہ سے زمین مزید گرم ہو گئی۔ یہ تفریق کے عمل کے ذریعے ہی تھا کہ زمین بنانے والا مادہ مختلف تہوں میں الگ ہو گیا۔ سطح سے مرکزی حصوں تک شروع کرتے ہوئے، ہمارے پاس قشر، مینٹل، بیرونی مرکزہ اور اندرونی مرکزہ جیسی تہیں ہیں۔ قشر سے مرکزہ تک، مادے کی کثافت بڑھتی جاتی ہے۔ ہم اگلے باب میں اس میں سے ہر تہ کی خصوصیات پر تفصیل سے بات کریں گے۔

فضا اور ہائیڈروسفیئر (آبی کرہ) کا ارتقاء

زمین کی موجودہ فضا کی ترکیب میں بنیادی طور پر نائٹروجن اور آکسیجن کا حصہ ہے۔ آپ زمین کی فضا کی ترکیب اور ساخت سے باب 8 میں واسطہ پڑے گا۔

موجودہ فضا کے ارتقاء میں تین مراحل ہیں۔ پہلے مرحلے کی نشاندہی ابتدائی فضا کے ضیاع سے ہوتی ہے۔ دوسرے مرحلے میں، زمین کے گرم اندرونی حصے نے فضا کے ارتقاء میں حصہ ڈالا۔ آخر میں، فضا کی ترکیب کو زندہ دنیا نے فوٹو سنتھیسس (ضیائی تالیف) کے عمل کے ذریعے تبدیل کیا۔

خیال کیا جاتا ہے کہ ہائیڈروجن اور ہیلیم والی ابتدائی فضا شمسی ہواؤں کے نتیجے میں چھن گئی۔ یہ صرف زمین کے معاملے میں نہیں ہوا، بلکہ تمام زمینی سیاروں کے ساتھ ہوا، جن کی ابتدائی فضا شمسی ہواؤں کے اثر سے ختم ہو گئی تھی۔

زمین کے ٹھنڈا ہونے کے دوران، گیسیں اور پانی کی بھاپ ٹھوس زمین کے اندرونی حصے سے خارج ہوئیں۔ اس نے موجودہ فضا کے ارتقاء کا آغاز کیا۔ ابتدائی فضا میں زیادہ تر پانی کی بھاپ، نائٹروجن، کاربن ڈائی آکسائیڈ، میتھین، امونیا اور بہت کم آزاد آکسیجن تھی۔ جس عمل کے ذریعے گیسیں اندر سے باہر نکلتی تھیں اسے ڈی گیسنگ (گیسوں کا اخراج) کہا جاتا ہے۔ مسلسل آتش فشاں پھٹنے نے فضا میں پانی کی بھاپ اور گیسیں شامل کیں۔ جیسے جیسے زمین ٹھنڈی ہوئی، خارج ہونے والی پانی کی بھاپ گاڑھی ہونے لگی۔ فضا میں موجود کاربن ڈائی آکسائیڈ بارش کے پانی میں حل ہو گئی اور درجہ حرارت مزید کم ہوا جس سے مزید گاڑھا ہونا اور مزید بارشیں ہوئیں۔ سطح پر گرنے والا بارش کا پانی گڑھوں میں جمع ہو کر سمندروں کو جنم دینے لگا۔ زمین کے سمندر زمین کی تشکیل کے 500 ملین سال کے اندر بن گئے تھے۔ یہ ہمیں بتاتا ہے کہ سمندر 4,000 ملین سال پرانے ہیں۔ تقریباً 3,800 ملین سال پہلے، زندگی ارتقاء پذیر ہونا شروع ہوئی۔ تاہم، موجودہ وقت سے تقریباً 2,500-3,000 ملین سال پہلے، فوٹو سنتھیسس کا عمل ارتقاء پذیر ہوا۔ زندگی طویل عرصے تک سمندروں تک محدود رہی۔ سمندروں میں فوٹو سنتھیسس کے عمل کے ذریعے آکسیجن کا اضافہ ہونا شروع ہوا۔ آخرکار، سمندر آکسیجن سے سیراب ہو گئے، اور 2,000 ملین سال پہلے، آکسیجن فضا میں پھیلنے لگی۔

زندگی کی ابتدا

زمین کے ارتقاء کا آخری مرحلہ زندگی کی ابتدا اور ارتقاء سے متعلق ہے۔ یہ بلاشبہ واضح ہے کہ ابتداء میں زمین یا یہاں تک کہ زمین کی فضا زندگی کی نشوونما کے لیے سازگار نہیں تھی۔ جدید سائنسدان زندگی کی ابتدا کو ایک قسم کا کیمیائی رد عمل قرار دیتے ہیں، جس نے پہلے پیچیدہ نامیاتی مالیکیول بنائے اور انہیں جمع کیا۔ یہ مجموعہ ایسا تھا کہ وہ خود کو نقل کر سکتے تھے، بے جان مادے کو زندہ مادے میں تبدیل کرتے تھے۔ اس سیارے پر مختلف ادوار میں موجود زندگی کا ریکارڈ چٹانوں میں فوسلز (رکازیات) کی شکل میں ملتا ہے۔ نیلی کائی کی موجودہ شکل سے قریب سے متعلق خوردبینی ڈھانچے تقریباً 3,000 ملین سال سے بھی زیادہ پرانی ارضیاتی تشکیلات میں پائے گئے ہیں۔ یہ فرض کیا جا سکتا ہے کہ زندگی تقریباً 3,800 ملین سال پہلے ارتقاء پذیر ہونا شروع ہوئی۔ یک خلوی بیکٹیریا سے جدید انسان تک زندگی کے ارتقاء کا خلاصہ صفحہ 18 پر ارضیاتی وقت کے پیمانے میں دیا گیا ہے۔

مشقی سوالات

1. متعدد انتخابی سوالات۔

(i) مندرجہ ذیل میں سے کون سا عدد زمین کی عمر کی نمائندگی کرتا ہے؟
(الف) 4.6 ملین سال
(ب) 13.7 ارب سال
(ج) 4.6 ارب سال
(د) 13.7 ٹریلین سال

(ii) مندرجہ ذیل میں سے کون سا موجودہ فضا کی تشکیل یا ترمیم سے متعلق نہیں ہے؟
(الف) شمسی ہوائیں
(ب) تفریق
(ج) ڈی گیسنگ
(د) فوٹو سنتھیسس

(iii) زمین پر زندگی موجودہ وقت سے کتنے سال پہلے نمودار ہوئی؟
(الف) 13.7 ارب
(ب) 3.8 ملین
(ج) 4.6 ارب
(د) 3.8 ارب

2. مندرجہ ذیل سوالات کے جوابات تقریباً 30 الفاظ میں دیں۔

(i) تفریق کے عمل سے کیا مراد ہے؟

(ii) ابتداء میں زمین کی سطح کی نوعیت کیا تھی؟

(iii) وہ کون سی گیسیں تھیں جن سے ابتدائی طور پر زمین کی فضا بنی تھی؟

3. مندرجہ ذیل سوالات کے جوابات تقریباً 150 الفاظ میں دیں۔

(i) ‘بگ بینگ تھیوری’ پر ایک وضاحتی نوٹ لکھیں۔

(ii) زمین کے ارتقاء کے مراحل کی فہرست بنائیں اور ہر مرحلے کی مختصراً وضاحت کریں۔

منصوبہ کا کام

منصوبہ “اسٹارڈسٹ” (ویب سائٹ: www.sci.edu/public.html اور www.nasm.edu) کے بارے میں مندرجہ ذیل سطور کے ساتھ معلومات جمع کریں۔

(i) وہ کون سی ایجنسی ہے جس نے یہ منصوبہ شروع کیا ہے؟

(ii) سائنسدان اسٹارڈسٹ جمع کرنے میں کیوں دلچسپی رکھتے ہیں؟

(iii) اسٹارڈسٹ کہاں سے جمع کیا جا رہا ہے؟