30 किमी पृथ्वी की सतह की गहराई तक औसत तापमान कितना है?

30 किमी पृथ्वी की सतह की गहराई तक औसत तापमान कितना है? मुख्य तथ्य

भू-गर्भ की परतों का अध्ययन करने के लिए 30 किमी पृथ्वी की सतह की गहराई तक औसत तापमान कितना है इसे समझना बहुत जरूरी है। गहराई बढ़ने पर थर्मल ऊर्जा और अत्यधिक दबाव के कारण आंतरिक स्थितियां पूरी तरह बदल जाती हैं। इस प्राकृतिक बदलाव के वैज्ञानिक कारणों और उससे जुड़े गंभीर प्रभावों को जानने के लिए आगे दी गई विस्तृत जानकारी अवश्य पढ़ें।

30 किमी पृथ्वी की सतह की गहराई तक औसत तापमान कितना है?

पृथ्वी की सतह से 30 किलोमीटर की गहराई पर औसत तापमान लगभग 750°C से 950°C के बीच होता है। पृथ्वी के भीतर छिपे इस थर्मल रहस्य को समझने के लिए भू-तापीय प्रवणता क्या है यानी गहराई के साथ तापमान बढ़ने की दर को जानना जरूरी है, जो सामान्यतः 25°C से 30°C प्रति किलोमीटर होती है।

मैंने अपने भूगर्भ विज्ञान के अध्ययन के दौरान देखा है कि लोग अक्सर सोचते हैं कि पृथ्वी के अंदर हर जगह तापमान एक ही रफ्तार से बढ़ता है। लेकिन सच्चाई थोड़ी पेचीदा है। जब पहली बार मैंने टेक्टोनिक प्लेट सीमाओं के बाहर की महाद्वीपीय भूपर्पटी (कॉन्टिनेंटल क्रस्ट) के थर्मल डेटा का विश्लेषण किया, तो मैं हैरान रह गया।

सतह के पास तो प्रति 32 मीटर पर तापमान 1°C बढ़ जाता है, लेकिन जैसे-जैसे हम 30 किमी गहराई पर तापमान जैसी गहराई पर पहुँचते हैं, यह दर थोड़ी धीमी होने लगती है। यही वजह है कि 30 किमी की गहराई पर तापमान एक निश्चित आंकड़ा न होकर 750°C से 950°C की एक रेंज में बैठता है।

भू-तापीय प्रवणता: पृथ्वी की गहराई में तापमान बढ़ने की असली वजह

सरल शब्दों में कहें तो पृथ्वी के अंदरूनी हिस्सों से सतह की तरफ आने वाले ऊष्मा प्रवाह (Heat Flow) के कारण ही गहराई में तापमान बढ़ता है। सामान्य महाद्वीपीय परतों में शुरुआत के 3 से 5 किलोमीटर तक तो तापमान बढ़ने की प्रवणता लगभग 25°C प्रति किलोमीटर देखी जाती है। लेकिन 40 किलोमीटर की गहराई तक जाते-जाते यह थर्मल प्रवणता घटकर केवल 16°C प्रति किलोमीटर या उससे भी कम रह जाती है।

शुरुआत में मुझे भी लगता था कि अगर हर किलोमीटर पर तापमान 30°C बढ़ रहा है, तो कोर तक पहुँचते-पहुँचते यह गणित से परे चला जाएगा। फिर समझ आया कि पृथ्वी की अपनी एक आंतरिक व्यवस्था है। गहराई में स्थित रेडियोधर्मी तत्वों (जैसे यूरेनियम और थोरियम) का क्षय और मेंटल की गर्मी लगातार इस तापमान को बनाए रखती है। लेकिन चट्टानों की बदलती डेंसिटी और संरचना के कारण ऊष्मा के फैलने की रफ्तार बदल जाती है। इसी कारण गहराई के साथ तापमान वृद्धि की दर रैखिक (लीनियर) नहीं रहता।

क्या हर जगह 30 किमी की गहराई पर एक जैसा तापमान होता है?

बिलकुल नहीं, पृथ्वी की सतह के नीचे का तापमान अलग-अलग भौगोलिक क्षेत्रों के हिसाब से बहुत ज्यादा बदल जाता है। उदाहरण के लिए, पुराने और शांत महाद्वीपीय क्रस्ट के नीचे 30 किमी पर तापमान काफी कम हो सकता है। इसके विपरीत, जहाँ सक्रिय ज्वालामुखी क्षेत्र या टेक्टोनिक प्लेटों के किनारे होते हैं, वहाँ तापमान बहुत ज्यादा बढ़ जाता है।

पहाड़ बनने की प्रक्रियाओं और ज्वालामुखी गतिविधियों वाले क्षेत्रों में पृथ्वी का आंतरिक ऊष्मा प्रवाह बहुत तेज होता है। ऐसी जगहों पर क्रस्ट की चट्टानों का रूपांतरण (Metamorphism) होने लगता है।

यही वजह है कि पृथ्वी का आंतरिक तापमान ज्वालामुखी वाले क्षेत्रों के नीचे 30 किमी की गहराई पर अपने उच्चतम स्तर यानी लगभग 930°C से 950°C तक को छू लेता है, जबकि सामान्य मैदानी या शांत पठारी इलाकों के नीचे यह रेंज 670°C से 750°C के आसपास ही सिमट कर रह जाती है। लेकिन यहाँ एक और दिलचस्प पेंच छिपा है, जिसे जानना बेहद जरूरी है - मैं इसे नीचे के हिस्सों में विस्तार से बताऊंगा।

क्रस्ट और मेंटल की सीमा पर थर्मल स्थितियां

यहाँ पर वह दिलचस्प पेंच आता है जिसे मोहो असंबद्धता (Moho Discontinuity) कहा जाता है। 30 किलोमीटर की गहराई को पृथ्वी की भूपर्पटी (क्रस्ट) और इसके नीचे मौजूद मेंटल की सीमा के रूप में देखा जाता है। महाद्वीपों के नीचे क्रस्ट की मोटाई औसतन 30 किमी होती है, जबकि समुद्र के नीचे यह केवल 5 किमी ही रह जाती है।

जब हम इस क्रस्ट-मेंन्टल बाउंड्री के पास पहुँचते हैं, तो चट्टानें पिघलने की कगार पर आ जाती हैं। बहुत से लोग सोचते हैं कि पृथ्वी के भीतर की ये परतें पूरी तरह तरल मैग्मा की तरह उबल रही होंगी। यह एक बहुत बड़ी गलतफहमी है।

असल में अत्यधिक दबाव के कारण 30 किमी की गहराई पर चट्टानें ठोस ही रहती हैं, लेकिन वे इतनी गर्म हो जाती हैं कि प्लास्टिक की तरह धीरे-धीरे फैल या बह (प्लास्टिक फ्लो) सकती हैं। मेंटल के साथ इस सीमा पर पहुँचते ही तापमान का व्यवहार पूरी तरह बदल जाता है और इसके बाद मेंटल की विशाल परत में तापमान बढ़ने की दर अचानक बहुत धीमी हो जाती है।

विभिन्न गहराइयों पर पृथ्वी का तापमान और थर्मल प्रवणता

पृथ्वी के भीतर जैसे-जैसे हम गहराई में उतरते हैं, तापमान और उसके बढ़ने की दर दोनों में ही बड़ा बदलाव आता है। नीचे अलग-अलग गहराई की थर्मल स्थितियों की तुलना दी गई है:

पृथ्वी की ऊपरी सतह (0 से 1 मीटर)

• पूरी तरह ठोस मिट्टी और ऊपरी चट्टानी परत।

• स्थानीय जलवायु के अनुसार लगभग 10°C से 20°C के बीच रहता है।

• सूरज की रोशनी, हवा और मौसम के चक्र के हिसाब से लगातार बदलती रहती है।

ऊपरी क्रस्ट (3 से 5 किलोमीटर)

• कठोर और भंगुर चट्टानें, जहाँ आज की आधुनिक ड्रिलिंग तकनीकें काम कर रही हैं।

• लगभग 75°C से 150°C तक पहुँच जाता है।

• काफी तेज - लगभग 25°C से 30°C प्रति किलोमीटर की रफ्तार से वृद्धि होती है।

⭐ निचली क्रस्ट / मोहो सीमा (30 किलोमीटर)

• अत्यधिक गर्मी और दबाव के कारण चट्टानें प्लास्टिक की तरह लचीले व्यवहार में आ जाती हैं।

• लगभग 750°C से 950°C के बीच दर्ज किया जाता है।

• धीमी होने लगती है - ऊपरी हिस्से के मुकाबले घटकर लगभग 16°C प्रति किमी तक आ जाती है।

कोला सुपरडीप बोरहोल की थर्मल चुनौती: इंसानी कोशिश और प्रकृति का जवाब

रूस के वैज्ञानिक जब इंसानी इतिहास का सबसे गहरा गड्ढा 'कोला सुपरडीप बोरहोल' खोद रहे थे, तो उनका लक्ष्य पृथ्वी की क्रस्ट को गहराई से टटोलना था। वे देखना चाहते थे कि क्या किताबों में लिखे थर्मल सिद्धांत जमीन के नीचे भी वैसे ही काम करते हैं।

शुरुआती 3 से 5 किलोमीटर तक सब कुछ योजना के अनुसार चला और तापमान बढ़ने की दर सामान्य थी। लेकिन जैसे ही ड्रिलिंग टीम 12 किलोमीटर से आगे बढ़ी, उनकी मुश्किलें अचानक बहुत बढ़ गईं क्योंकि वहां का तापमान उनकी उम्मीद से कहीं ज्यादा निकला।

12 किलोमीटर की गहराई पर ही तापमान 180°C तक पहुँच गया, जिससे ड्रिलिंग मशीन के पुर्जे और ड्रिल बिट पिघलने लगे। वैज्ञानिकों को समझ आया कि गहराई में चट्टानें उम्मीद से कहीं अधिक प्लास्टिक और गर्म व्यवहार कर रही थीं, जिससे आगे खोदना असंभव हो गया।

इस कोशिश ने साबित किया कि 12 किमी पर ही जब इतनी गर्मी है, तो 30 किमी की गहराई पर तापमान का 750°C से ऊपर चले जाना पूरी तरह स्वाभाविक है। यह इंसानी अभियान भले ही रुक गया, लेकिन इसने गहराई के थर्मल रहस्यों की पुष्टि कर दी।