পরীক্ষাগারে তৈরি গভীরতম খনিজের প্রথম প্রাকৃতিকভাবে সন্ধান পাওয়া গেল হীরক খণ্ডের ভেতর

প্রথমবারের মতো প্রকৃতিতে অস্তিত্বের প্রমাণ পাওয়া গেল খাতায় কলমে প্রমাণ হওয়া খনিজের। খাতায় কলমে প্রমাণিত সূত্র অনুসারে সেই খনিজটির গঠনের জন্য প্রয়োজনীয় চাপ এবং তাপমাত্রা শুধু পৃথিবীপৃষ্ঠ থেকে ৬৬০ কি.মি. থেকে ২৭০০ কি.মি. পর্যন্ত গভীরতায় পাওয়া যেতে পারে। সেক্ষেত্রে এই খনিজটির সেই গভীরতায় তৈরি হলেও যদি এই অনুকূল পরিবেশ থেকে তুলে আনা হয়, তখন এই খনিজটির অস্তিত্ব থাকে না।

এদিকে হীরা এমনই একটি মাধ্যম যার ভেতরে কোনও খনিজ যে একবার তৈরি হয়ে গেলে তার আশেপাশের অবস্থার কোনও প্রভাব এর ভেতরে খুব একটা পড়ে না। আর সেজন্যই হীরের ভেতরেই এই খনিজটির খোঁজ মিলেছে। আফ্রিকার বটসওয়ানা-র ওরাপা খনি, যা বিশ্বের বৃহত্তম খোলামুখ হীরকের খনি হিসেবেও পরিচিত, থেকে ১৯৮৭ সালে সবুজাভ অষ্টভূজাকৃতি এই হীরেটি পাওয়া গিয়েছিল। এরপর এই হীরকটি যুক্তরাষ্ট্রের পাসাডেনা-য় অবস্থিত ক্যালিফোর্নিয়া ইনস্টিটিউট অব টেকনোলজির খনিজ বিশারদ জর্জ স্ক্যনার একজন হীরে ব্যবসায়ীর থেকে কিনে নিয়ে আসেন। এবং শুরু হয় গবেষণা। এই হীরকখণ্ডটির ভেতরে কালো কালো ফুটকির ন্যায় কিছু আটকে আছে বলে মনে হয় বিজ্ঞানীদের। সেই কালো ফুটকিগুলোর এক্স রে প্রয়োগ করে উন্নত বিশ্লেষণ করে জানা যায় সেগুলো আসলে ক্যালসিয়াম কার্বনেট (CaSiO₃)। কিন্তু সাধারণভাবে পৃথিবীপৃষ্ঠের নিকট প্রাপ্ত ক্যালসিয়াম কার্বনেটের কেলাসের থেকে আলাদা গঠন এই কেলাসের৷ পৃথিবীপৃষ্ঠে প্রাপ্ত ক্যালশিয়াম কার্বনেটের আণবিক গঠন মূলত উল্লাসটোনাইট (wollastonite) প্রকৃতির হয়, কিন্তু এর ভেতরে প্রাপ্ত কেলাসের আণবিক গঠন পারভোস্কাইট প্রকৃতির যা ভূপৃষ্ঠ থেকে ৬৬০ কিমি থেকে ৯০০ কিমি গভীরেই তৈরি হওয়া সম্ভব কারণ এই আণবিক গঠন তৈরি হওয়ার জন্য প্রয়োজনীয় তাপ এবং চাপ ওই গভীরতাতেই সম্ভব৷

এর আগে গবেষণাগারে সাধারণ বায়ুমণ্ডলীয় চাপের ২০০০০০ গুন চাপ প্রয়োগ করে এবং অন্যান্য অনুকূল পরিবেশ তৈরি করে ক্যালসিয়াম কার্বোনেট পারভোস্কাইট তৈরি করা সম্ভব হয়েছে। কিন্তু অনুকূল পরিবেশ থেকে বের করলেই সেই আণবিক গঠন ভেঙে কাঁচের রূপ নিচ্ছে। সেজন্যই প্রকৃতিলব্ধ পারভোস্কাইট বিজ্ঞানীদের যথেষ্ট কৌতূহলের কারণ৷ এক্ষেত্রে হীরক সংরক্ষণের মাধ্যম হিসেবে কাজ করেছে৷ হীরকের কাঠিন্য এবং শুধুমাত্র কার্বন দিয়ে তৈরি আণবিক গঠন এর জন্য দায়ী। বিজ্ঞানীদের ধারণা প্রথমে পারভোস্কাইট তৈরি হওয়ার পর একইসঙ্গে সেখানে হীরক তৈরির অনুকূল পরিবেশ তৈরি হয়৷

একবার হীরকের ভেতরে আবদ্ধ হয়ে যাওয়ার পর ধীরে ধীরে সেই হীরকখণ্ডটি ভূপৃষ্ঠের কাছাকাছি চলে আসে৷

ভূপৃষ্ঠের অভ্যন্তরে লোয়ার ম্যানটলের ৫ থেকে ৭ শতাংশ এই পারভোস্কাইট দিয়ে তৈরি হীরকের ভেতর পারভোস্কাইট কেলাসের সঙ্গে তেজস্ক্রিয় পটাশিয়ামের অস্তিত্ব পাওয়া গেছে যার থেকে জানা সম্ভব ঠিক কোন স্তরে এই কেলাসটির উৎপত্তি।

হীরক খণ্ডটির ভেতরে খুব সামান্য পরিমাণ ডাভেমাওইট (Davemaoite) পাওয়া গিয়েছে, ৫ থেকে ১০ মাইক্রোমিটার মাপের। স্ক্যনার এবং তার সহযোগীদের দ্বারা এই ডাভেমাওইট টুকরো গুলোর লেজার রশ্মি দ্বারা বাষ্পীভূত করা এবং মাস স্পেকট্রমিটার যন্ত্রের মধ্য দিয়ে পাঠানোর ফলে এর মধ্যে ক্যালসিয়াম এবং সিলিকেট ছাড়াও অধিক মাত্রায় তেজষ্ক্রিয় পটাশিয়ামের অস্তিত্ব মিলেছে যা খনিজটিকে অপেক্ষাকৃত কম অনুকূল পরিবেশে অর্থাৎ অপেক্ষাকৃত কম গভীরতায় গঠন ধরে রাখতে সাহায্য করেছে।

কার্নেগি ইনস্টিটিউশন ফর সায়েন্সের বিজ্ঞানী ইংয়েই ফেই এর মতে, “অধিক পরিমাণে পটাশিয়ামের উপস্থিতি ভূগর্ভস্থ খনিজ পদার্থের গভীরতা পরিবর্তনের চক্রকেই সমর্থন করে। পটাশিয়াম সেই গভীরতায় থাকা সম্ভব। স্ক্যনার এবং গভীরতর ম্যান্টলে থাকা সম্ভব নয়। অর্থাৎ তৈরি হওয়ার পরে এই খনিজটি প্লেট গুলির তলদেশের অংশে এসেছিল।”

এই নতুন খনিজটির নামকরণ করেছেন “ডাভেমাওইট”, প্রখ্যাত ভূতত্ত্ববিদ হো কোয়াং (ডেভ) মাও-এর নাম অনুসারে এই নামকরণ করা হয়েছে৷ তাদের এই গবেষণাপত্রটি Science নামক পত্রিকায় প্রকাশিত হয়েছে।

স্ক্যনার-এর মতে, “লক্ষ্য লক্ষ্য বছর ধরে পৃথিবীর অভ্যন্তরে অধিকতর গভীরতার থেকে খনিজ পদার্থ কম গভীরতায় আসছে এবং পুনরায় নীচে ফিরে যাচ্ছে। কিন্তু অত্যধিক গভীরতার অনুকূল পরিবেশ না পাওয়ার ফলে খনিজগুলির আণবিক গঠনে পরিবর্তন আসে। হীরক হলো এমন একটি বন্ধ বাক্সের ন্যায় যার ভেতরে সমস্ত অধিক গভীরতার খনিজ পদার্থ সংরক্ষিত অবস্থায় থাকে। এর মাধ্যমে ভুবিজ্ঞানীদের প্লেট টেকটনিক সহ ভূগর্ভের বিভিন্ন প্রক্রিয়া সম্পর্কে আরও ভালোভাবে জানতে সাহায্য করবে।”

গবেষনাপত্র: Perovskite retrieved from the lower mantle, Science, 374, 6569, (820-821), (2021).
DOI: 10.1126/science.abm4742