চীনা বিজ্ঞানীদের সিমুলেশন: পৃথিবীর অভ্যন্তরীণ কোর কি সুপারআয়নিক দশায় বিদ্যমান?

পৃথিবীর একেবারে ভেতরের অংশ, যা অভ্যন্তরীণ কোর নামে পরিচিত, সেটি প্রচণ্ড চাপ এবং চরম তাপমাত্রার প্রভাবে একটি বিশেষ দশায় থাকতে পারে বলে বর্তমানে তত্ত্ব দেওয়া হচ্ছে, যা সুপারআয়নিক অবস্থা নামে পরিচিত। এই অনুমিত অবস্থাটি বরফ দৈত্যাকার গ্রহ যেমন ইউরেনাস এবং নেপচুনের অভ্যন্তরে বিদ্যমান বলে মনে করা সুপারআয়নিক বরফের অবস্থার সাথে এক উল্লেখযোগ্য সাদৃশ্য বহন করে। অভ্যন্তরীণ কোর মূলত একটি লোহার গোলক, যার আনুমানিক ব্যাসার্ধ ২,৫০০ কিলোমিটার এবং এতে নিকেলের পাশাপাশি অক্সিজেন, সালফার বা কার্বনের মতো স্বল্প পরিমাণে হালকা উপাদানও অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। এই মৌলিক গঠনটি বর্তমানে উন্নত গণনা মডেলিংয়ের মাধ্যমে পুনরায় মূল্যায়ন করা হচ্ছে, যা পারমাণবিক স্তরের পদার্থবিদ্যার সাথে ভূ-ভৌত পর্যবেক্ষণগুলিকে সমন্বিত করার চেষ্টা করে।

চীনা একাডেমি অফ সায়েন্সেস (CAS)-এর গবেষকরা কোয়ান্টাম মেকানিক্স তত্ত্বের উপর ভিত্তি করে অত্যাধুনিক কম্পিউটার সিমুলেশন ব্যবহার করে পৃথিবীর কেন্দ্রে বিরাজমান অবস্থার একটি মডেল তৈরি করেছেন। এই ব্যাপক সিমুলেশনগুলি ইঙ্গিত দেয় যে, লোহা সংকর ধাতুগুলি যখন হাইড্রোজেন, অক্সিজেন এবং কার্বনের মতো হালকা উপাদানগুলির সাথে মিলিত হয়, তখন অভ্যন্তরীণ কোরের নির্দিষ্ট চাপ ও তাপমাত্রার অধীনে তারা সুপারআয়নিক দশায় একটি দশা পরিবর্তন করে। এই অভিনব কাঠামোতে, হালকা উপাদানগুলিকে একটি নির্দিষ্ট, সুশৃঙ্খল ল্যাটিস কাঠামোর মধ্যে আবদ্ধ থাকা সত্ত্বেও তরলের মতো অবাধে স্থানান্তরিত হতে দেখা যায়, যা লোহার পরমাণু দ্বারা গঠিত। ভূ-পদার্থবিদ ইউ হে (Yu He), যিনি গবেষণা দলের নেতৃত্ব দেন, এই উদ্ভূত ফলাফলকে "বেশ অস্বাভাবিক" বলে অভিহিত করেছেন।

এই সুপারআয়নিক কাঠামোগত বিন্যাসটি ভূমিকম্প সংক্রান্ত তরঙ্গ বিশ্লেষণ, যা সিসমোলজিস্টরা ধারাবাহিকভাবে পর্যবেক্ষণ করেন, তার নিম্ন শিয়ার-ওয়েভ বেগের একটি জোরালো ব্যাখ্যা প্রদান করে, যা অভ্যন্তরীণ কোরের পরিমাপকৃত আপেক্ষিক যান্ত্রিক নরমতার জন্য দায়ী। এই উন্নত মডেলটি বিশাল ভূতাত্ত্বিক সময়কালে অভ্যন্তরীণ কোরের মধ্যে পর্যবেক্ষণ করা কাঠামোগত পরিবর্তন এবং পৃথিবীর প্রতিরক্ষামূলক চৌম্বক ক্ষেত্রকে টিকিয়ে রাখা পরিচলন স্রোত কীভাবে উৎপন্ন ও বজায় থাকে, তা স্পষ্ট করার জন্য একটি সম্ভাব্য প্রক্রিয়াও সরবরাহ করে। ইউরেনাস এবং নেপচুনের মতো বরফ দৈত্যাকার গ্রহের কেন্দ্রেও সুপারআয়নিক বরফ বিদ্যমান বলে ধারণা করা হয়, যেখানে হাইড্রোজেন আয়নগুলি তরলের মতো দ্রুত চলাচল করে, কিন্তু অক্সিজেন পরমাণুগুলি একটি কঠিন ল্যাটিসের মতো স্থির থাকে।

CAS দলের কাজটি, যা একটি পিয়ার-রিভিউড জার্নালে প্রকাশিত হয়েছিল, এই জটিল কোয়ান্টাম যান্ত্রিক গণনাগুলিকে দীর্ঘ সিমুলেশন সময়কালের জন্য সম্পাদন করতে উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন কম্পিউটিং ক্লাস্টার ব্যবহার করেছিল। এই গবেষণাটি বিশেষভাবে হালকা উপাদানগুলির কারণে গলনাঙ্ক হ্রাস (melting point depression) এর উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছিল, যা অভ্যন্তরীণ কোরের চাপ ৩৩০ গিগাপ্যাসকেলের বেশি হলে সুপারআয়নিক দশাকে স্থিতিশীল করার একটি মূল কারণ। এই গণনা পদ্ধতিটি সময়কাল এবং স্কেলে পারমাণবিক মিথস্ক্রিয়া পরীক্ষা করার অনুমতি দেয় যা অন্যথায় সরাসরি পর্যবেক্ষণের জন্য দুর্গম, যা গভীর-পৃথিবীর গতিবিদ্যার একটি জানালা প্রদান করে। এই সুপারআয়নিক মডেলটি অভ্যন্তরীণ কোরের নরমতা এবং কম শিয়ার ওয়েভ বেগ ব্যাখ্যা করতে পারে, যা পূর্বে একটি রহস্য ছিল। অধিকন্তু, এই মডেলটি পৃথিবীর চৌম্বক ক্ষেত্র উৎপাদনে সহায়ক পরিচলন স্রোতের প্রক্রিয়াটিকেও ব্যাখ্যা করার সম্ভাবনা রাখে।