ગ્રહોનાં વાતાવરણ (planetary atmospheres)

ગ્રહોનાં વાતાવરણ (planetary atmospheres) : પ્રત્યેક ગ્રહને પોતાનું વિશિષ્ટ ગણાય તેવું વાતાવરણ. વાતાવરણની ઉત્પત્તિ એક જ સમયે થઈ અને આદિ વાતાવરણમાં મૂળ ઘટકો એકસરખા હોવા છતાં અત્યારે તેમાં દેખાતું વૈવિધ્ય નોંધપાત્ર છે. ગ્રહોની સપાટી ઠરતાં રચાયેલા ભૂપૃષ્ઠના નીચેના સ્તરોમાં રેડિયોઍક્ટિવિટીને લીધે તાપમાન વધતાં વેગવંત થયેલી રાસાયણિક પ્રક્રિયા અને વિઘટનને પરિણામે વિવિધ વાયુઓ ઉત્સર્જિત થઈને આદિ વાતાવરણમાં ભળ્યા. સૂર્યપ્રકાશ દ્વારા થતી પ્રકાશ-રાસાયણિક પ્રક્રિયા અને વાતાવરણના ઉચ્ચ સ્તરોમાં સૌર અલ્ટ્રાવાયોલેટ વિકિરણથી થતા આયનીકરણને પરિણામે તાપમાનમાં થતો વધારો પણ પ્રત્યેક ગ્રહ પર થતા વાતાવરણના બંધારણમાં અગત્યનો ભાગ ભજવે છે.

પૃથ્વીના પ્રાથમિક વાતાવરણમાં થયેલા ફેરફાર માટેનું અનન્ય પરિબળ એ છે કે પૃથ્વી સૂર્યથી એટલા અંતરે છે કે પૃથ્વીપટ ઉપરનું તાપમાન એટલું છે કે અત્રે પાણી (H₂O) પ્રવાહી રૂપે રહે છે. આ અંતરને ‘ગોલ્ડીલોક’ કહે છે. તેને કારણે પૃથ્વી પર જીવસૃષ્ટિ પાંગરી અને વિકસી. આરંભમાં જે સુક્ષ્મજીવો હતા તે અવાયુજીવી હતા કારણ કે વાતાવરણમાં ઑક્સિજન ન હતો અથવા બહુ ઓછો હતો; પરંતુ વનસ્પતિ પોતાનો ખોરાક બનાવવા પ્રકાશસંશ્લેષણક્રિયા કરવા લાગી ત્યારે તે કાર્બનડાયોક્સાઇડનો ઉપયોગ કરવા લાગી અને ઑક્સિજન મુક્ત કરવા લાગી. વાતાવરણમાં પૂરતો ઑક્સિજન ઉમેરાતાં ઑક્સિજન આધારિત જીવસૃષ્ટિ અસ્તિત્વમાં આવી.

ગ્રહોના વાતાવરણમાં કયા વાયુઓ કેટલા સમય પર્યન્ત જળવાઈ રહેશે તે નક્કી કરવા, ગ્રહનો વિમોચનવેગ (escape velocity, υ_esc) અને પ્રભાવી (effective) તાપમાને વાતાવરણમાંના ઘટક વાયુઓના લાક્ષણિક, સરેરાશ આણ્વિક વેગ(molecular velocity, υ_mol) જાણવા જરૂરી છે. સર જેમ્સ જીન્સ(Jeans, 1877–1946)ના જણાવ્યા મુજબ υ_mol / υ_esc ગુણોત્તર 0.15 અને 0.20 વચ્ચે હોય તેવા વાયુ જ ગ્રહોના વાતાવરણમાં કરોડો વર્ષ સુધી જળવાઈ શકે છે. T = 300/k તાપમાને અણુગતિવાદ અનુસાર મળતા υ_mol નાં મૂલ્ય નીચે પ્રમાણે છે :

વાયુ	υmol
હાઇડ્રોજન (H2)	2.2 કિમી. 1 સેકન્ડ
નાઇટ્રોજન (N2)	0.6
ઑક્સિજન (O2)	0.5
કાર્બન-ડાયૉક્સાઇડ (CO2)	0.5
એમોનિયા (NH3)	0.8
મિથેન (CH4)	0.8
પાણી (H2O)	0.6

 (T = 400 k તાપમાને υ_molના મૂલ્યમાં લગભગ 17 ટકા જેટલો વધારો થાય છે.)

ચંદ્ર અને બુધ માટે υ_esc અનુક્રમે 2.4 અને 4 કિમી. સેકન્ડ છે એટલે υ_mol/υ_escનો ગુણોત્તર 2 કરતાં નાનો હોઈ, તેમના વાતાવરણના વાયુઓ અવકાશમાં ભળી ગયા છે. જ્યારે પૃથ્વી માટેનો υ_esc 11.4 કિમી./સેકન્ડ હોઈ, પૃથ્વીના વાતાવરણમાંનો હાઇડ્રોજન અવકાશમાં અર્દશ્ય થઈ જતાં બાકીના મુખ્ય વાયુઓ N₂, O₂, A (આર્ગન), CO₂ વગેરે, ગ્રહનો આયુકાળ 5 અબજ વર્ષ હોવા છતાં, હજુ જળવાઈ રહ્યા છે. ગુરુ, શનિ, યુરેનસ અને નેપ્ચૂનના કિસ્સામાં H₂, CH₄ NH₃ વગેરે પણ જળવાઈ રહ્યા છે. શનિનો ઉપગ્રહ ટાઇટન, પ્લૂટો, વગેરે માટે υ_escનું મૂલ્ય નાનું હોવા છતાં તેમનાં પ્રભાવી તાપમાન પ્રમાણમાં ઘણાં ઓછાં હોવાથી તેઓ પોતાના વાતાવરણમાંના ઘટકોને જાળવી શક્યા છે.

પ્ર. દી. અંગ્રેજી