مریخ کا مقناطیسی میدان کیسے ختم ہوا اور اس کے نتیجے میں اس کا پانی بھی

سوچیں مریخ کی سطح بنجر اور خشک ہے، جس میں بہت کم پانی برف کی تہوں میں بندھا ہوا ہے یا شاید سطح کے نیچے موجود ہے۔ لیکن سطح کو قریب سے دیکھیں، اور آپ دیکھیں گے کہ ساحلوں یا گھاٹیوں کی طرح کیا نظر آتا ہے جہاں ایک بار بڑے پیمانے پر سیلاب آیا تھا۔ اربوں سال پہلے، مریخ کا ماحول زیادہ گھنا اور ہوا قدرے گرم ہو سکتی ہے۔ مریخ پر موجود ڈیلٹا کو دیکھ کر، زمین پر دریائی ڈیلٹا کی طرح، کچھ لوگوں نے مشورہ دیا ہے کہ سمندر جزوی طور پر سیارے کو ڈھانپتے تھے۔ (دیکھیں عجیب نقشہ #1043۔) دوسروں نے مریخ کے شہابیوں کی ساخت کو دیکھا ہے، جو یہ دکھا سکتے ہیں کہ آج مریخ کی کیمسٹری اربوں سال پہلے سیارہ کی طرح دکھائی دیتی تھی۔ شواہد کی دونوں لائنیں بتاتی ہیں کہ تقریباً چار ارب سال پہلے، مریخ کا شمالی نصف کرہ ایک بڑے سمندر سے ڈھکا ہوا تھا۔ آج یہ سمندر صرف یاد ہے۔ ٹوکیو یونیورسٹی کی زیر قیادت اور نیچر کمیونیکیشنز میں شائع ہونے والی حالیہ تحقیق ایک وجہ بتاتی ہے: اربوں سال پہلے، مریخ اپنا مقناطیسی میدان کھو بیٹھا تھا۔ اس تحفظ کے بغیر جو ایک مقناطیسی میدان نے پیش کیا، ماحول چھین لیا گیا، اور آخر کار، سمندروں کے بخارات بن کر فضا میں موجود پانی کے بخارات خلا میں کھو گئے۔ مقناطیسی میدان اور سمندر نظام شمسی ایک سخت جگہ ہے۔ ہمارا زندگی دینے والا سورج بھی جان لے سکتا ہے۔ سورج بہت زیادہ مقدار میں تابکاری پیدا کرتا ہے - اگر یہ ہمارے مقناطیسی میدان کا حفاظتی اثر نہ ہوتا تو - ہمارے سیارے کو بھون دیتا۔ مقناطیسی میدان کے بغیر، شمسی ہوا ہمارے ماحول کو چھین لے گی، اور سمندر بخارات بن کر خلا میں کھو جائیں گے۔ دوسرے لفظوں میں، زمین مریخ کی طرح ختم ہو جائے گی۔ ہمارے نظام شمسی کے چٹانی سیاروں میں سے واحد زمین ہی ایک مضبوط مقناطیسی میدان ہے۔ اس کی موجودگی ممکنہ طور پر ایک بڑی وجہ ہے جس کی وجہ سے مریخ اور زمین بہت مختلف ہیں۔ لیکن اربوں سال پہلے مریخ کا بھی ایک مضبوط مقناطیسی میدان تھا۔ تو کیا ہوا؟ مریخ اپنے مقناطیسی میدان اور سمندروں سے کیسے محروم ہوا اس کی تحقیقات کے لیے، ٹوکیو یونیورسٹی کے شونپی یوکو کی قیادت میں ایک ٹیم نے یہاں زمین پر ایک لیب میں مریخ کے مرکز کی نقالی کی۔ ٹیم نے لوہے، سلفر اور ہائیڈروجن کے مرکب کا استعمال کرتے ہوئے ایک مواد بنایا، جس کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ یہ مریخ کے مرکز میں موجود ہے۔ سلفر غالباً مرکز میں ہے، کیونکہ مریخ کے الکا (جو کرسٹ اور مینٹل کا نمونہ بناتے ہیں) میں بہت سے عناصر نہیں ہوتے جو عام طور پر سلفر کے ساتھ پائے جاتے ہیں۔ بنیادی طور پر ہائیڈروجن بہت زیادہ ہوسکتی ہے کیونکہ مریخ ہمارے نظام شمسی میں "برف کی لکیر" کے قریب ہے، جہاں سیارے کی تشکیل کے دوران پانی کی برف بہت زیادہ تھی۔ یوکو نے بگ تھنک کو بتایا کہ "ہم معقول طور پر یہ فرض کر سکتے ہیں کہ یہ [بنیادی] Fe-S-H مائع ہے لیکن اس کی تصدیق مزید مریخ کے زلزلے (مارٹین زلزلے) کے مشاہدات سے کرنے کی ضرورت ہے۔" "جاری ناسا کا انسائٹ مشن مستقبل قریب میں ہمیں مزید بتا سکتا ہے۔" اس کے بعد ٹیم نے اس لوہے، سلفر اور ہائیڈروجن کے مکس کو دو ہیروں کے درمیان رکھا اور اسے لیزر کے ساتھ گرم کیا، جس سے چٹانی سیارے کے اندر موجود اعلی درجہ حرارت اور دباؤ کی نقالی کی گئی۔ مادے کو دو الگ الگ مائعات میں تقسیم کیا گیا - ایک لوہے اور سلفر کے ساتھ، دوسرا آئرن اور ہائیڈروجن کے ساتھ۔ کیونکہ ہائیڈروجن پر مشتمل مائع کم گھنے تھا، یہ سب سے اوپر چڑھ گیا۔ اور جیسے ہی مائع الگ ہوتے ہیں، محرک دھارے بنتے ہیں۔ یہ ایسا ہی ہے جو مریخ کی ابتدائی تاریخ میں ہوا ہو گا۔ سلفر ہائیڈروجن سے الگ ہونے پر آئرن-سلفر-ہائیڈروجن مائع کنویکٹیو کرنٹ بنائے گا۔ ان دھاروں نے سیارے کے گرد ایک حفاظتی مقناطیسی میدان بنایا ہوگا۔ لیکن ایسے دھارے قلیل المدت ہوتے ہیں۔ جیسے ہی دو مائعات مکمل طور پر الگ ہو جائیں گے، کرنٹ بند ہو جائے گا، اور مقناطیسی میدان ختم ہو جائے گا۔ بالآخر، ماحول چھن جائے گا اور سمندر غائب ہو جائیں گے. زمین کے مرکز میں اسی طرح کی طبیعیات آئرن سلفر اور آئرن ہائیڈروجن مائعات کی یہ علیحدگی بھی زمین کے اندر نظر آتی ہے، لیکن ایک اہم فرق کے ساتھ: درجہ حرارت۔ "زمین کے مرکز کا درجہ حرارت (~ 6,740 F°) مریخ کے مرکز سے کہیں زیادہ ہے،" یوکو نے بگ تھنک کو بتایا۔ ان بلند درجہ حرارت پر، آئرن سلفر اور آئرن ہائیڈروجن مائعات آپس میں مل جاتے ہیں۔ تاہم، ہم بنیادی سطح پر اعلیٰ سطح کو دیکھتے ہیں، جہاں درجہ حرارت کم ہوتا ہے۔ یوکو نے کہا، "یہی وجہ ہے کہ زمین کا بنیادی حصہ صرف اس کے اوپری حصے میں ہے، جبکہ مریخ کا مرکز مکمل طور پر سطحی ہے۔" "زمین کے بنیادی حصے کو مکمل طور پر مستحکم ہونے میں بہت طویل وقت (جیسے ایک ارب سال) لگنا چاہیے۔" ہمارے پاس وقت ہے، دوسرے لفظوں میں۔ تاہم، ان نتائج کے رہنے کے قابل exoplanets کی تلاش میں مضمرات ہیں۔ معمول کے مطابق، ایک کلیدی میٹرک اس بات کا تعین کرنے کے لیے کہ آیا کوئی ماورائے شمس سیارہ زندگی کی میزبانی کر سکتا ہے، مائع پانی کی سطح پر موجود رہنے کے قابل ہو، ایسی جگہ پر جو نہ بہت ٹھنڈا ہو اور نہ ہی زیادہ گرم۔ لیکن شاید، ایک مضبوط مقناطیسی میدان اس بات کا تعین کرنے کے لیے ایک اور کلیدی میٹرک ہونا چاہیے کہ آیا سیارہ اپنے پانی کو روک سکتا ہے۔ اور یہ بہت اچھی طرح سے ہو سکتا ہے کہ زمین کی طرح مضبوط مقناطیسی میدان کائنات میں نسبتاً نایاب ہوں۔

catalyst oxygen generation water

 حال ہی میں جرنل ACS اپلائیڈ میٹریلز اینڈ انٹرفیسز میں شائع ہونے والی ایک تحقیق میں، سی نینو پارٹیکلز پر مشتمل ایک دلچسپ مائیکرو/نانوسٹرکچرڈ pore-rich Si/C مائکرو اسپیئر کی بڑے پیمانے پر پیداوار کا مطالعہ کیا گیا۔ . LIBs کیا ہیں؟ LIBs (لتیم آئن بیٹریاں) اعلی توانائی کی کثافت کے ساتھ توانائی کے اہم ذرائع ہیں۔ 3500 mAh g-1 سے زیادہ کی عمدہ مخصوص گنجائش، دستیابی، اور ماحولیاتی طور پر قابل قبول خصوصیات کی وجہ سے، سلیکون (Si) کو اگلی نسل کے اعلیٰ شدت والے لیتھیم آئن بیٹریوں کے اینوڈ مواد کے لیے ایک قابل عمل انتخاب سمجھا جاتا ہے۔ بہر حال، بار بار چارجنگ اور ڈسچارجنگ کے عمل کے دوران سی اینوڈس کے استعمال میں بڑے حجم کی توسیع کی وجہ سے رکاوٹ پیدا ہوتی ہے، جو الیکٹرو کیٹیلسٹس کی ساختی پلورائزیشن اور کارکردگی میں تیزی سے خرابی کا سبب بنتی ہے۔ مزید برآں، سی اینوڈ مرکبات میں اعلی چالکتا ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں عمل کی صلاحیت کم ہوتی ہے۔ Microscale Si/C مرکبات کے فوائد کنڈکٹنگ مادی عناصر، جیسے Si/C مرکبات اور Si دھاتوں کو کمپوزٹ میں شامل کرنا کمزور برقی خصوصیات کی مؤثر طریقے سے تلافی کر سکتا ہے۔ نانو سٹرکچرڈ Si مصنوعات کی ترقی Si کے بڑے حجم کے اتار چڑھاؤ کو جذب کرنے اور اس کی عمر کو بڑھانے میں مدد کر سکتی ہے۔ تاہم، نانو سٹرکچرڈ کنڈکٹرز کو اضافی رکاوٹوں کا سامنا کرنا پڑتا ہے جنہیں حل کرنا ضروری ہے۔ نینو سٹرکچرڈ کنڈکٹرز کے بڑھتے ہوئے مؤثر سطح کے رقبے کے نتیجے میں زیادہ آئنوں کا استعمال ہوتا ہے، جس کی وجہ سے کولمبک کارکردگی کم شروع ہوتی ہے (ICE)۔ تاہم، چھوٹے نل سے پیدا ہونے والی کم والیومیٹرک پاور کثافت Si anodes کی مفید خصوصیات کے لیے نقصان دہ ہے۔ دوسری طرف، مائیکرو سائز سی پر مبنی مرکبات میں نینو میٹرک مساوی سے زیادہ نل کی کثافت اور ذخیرہ کرنے کی صلاحیت ہوتی ہے۔ مائیکرو اسکیل سی گرینولز پروڈکشن سائیکل کے دوران مورفولوجیکل پلورائزیشن اور کم آئن/الیکٹران کی نقل و حمل کی تاثیر کا زیادہ شکار ہوتے ہیں، جس کے نتیجے میں تیزی سے صلاحیت کا نقصان ہوتا ہے۔ خاص طور پر سی نینو پارٹیکلز اس طرح کے مائیکرو/نانو سٹرکچرڈ مادہ میں کاربونیسیئس اجزاء کے ساتھ قریب سے جوڑے جاتے ہیں، اور وہ تین جہتی (3D) ڈیوائس کی ساخت میں جڑے ہوتے ہیں۔ یہ ایک قسم کا ڈیزائن فعال مادی چال چلن کو بہتر بناتا ہے، سائیکل چلاتے وقت الیکٹرولائٹس کے ساتھ Si کے ثانوی رد عمل کو کم کرتا ہے، اور Si پر مبنی سیمی کنڈکٹرز کے نل کی کثافت کو بڑھاتا ہے، جس کے نتیجے میں بہترین جہتی طاقت کی کثافت کے ساتھ سائیکلنگ کی کارکردگی میں اضافہ ہوتا ہے۔ طریقہ کار کی پیروی ایک دلچسپ مائیکرو/نانوسٹرکچرڈ پور سے بھرپور Si/C مائیکرو اسپیئر بنانے کے لیے ایک ماڈیولر تکنیک متعارف کرائی گئی۔ یہ ساختی تصور نانو سٹرکچرڈ Si nanomaterials اور nanoscale کراس سے منسلک C matrices کو بیرونی مضبوط C شیل کے ساتھ ضم کرتا ہے اور متعدد دلکش خصوصیات کو ظاہر کرتا ہے جو اعلی کارکردگی کے حق میں ہیں۔ خاص طور پر، جیسا کہ ترکیب شدہ P-Si/C@C میں اندرونی سوراخوں کی کثرت ہوتی ہے، جو Si کے حجم میں بڑے پیمانے پر تبدیلی کو کم کرنے کے لیے کافی انٹر اسپیس فراہم کرتے ہیں جبکہ الیکٹروڈز میں Li+ کی منتقلی کے کینیمیٹک مرحلے کو بھی تیز کرتے ہیں۔ کراس سے منسلک C میٹرکس میں رکھے گئے P-Si/C نینو میٹریلز Si کنڈکٹنس کو بڑھاتے ہیں اور الیکٹرولیٹک جمع کو روکتے ہیں۔ جیسا کہ من گھڑت P-Si/C@C الیکٹروڈ میں تقریباً 90 فیصد کا ایک بڑا ICE تھا، بہترین تبدیلی کی قابلیت، اور غیر معمولی سائیکل لائف، ابتدائی مطالعات میں متعدد Si/C تقویت یافتہ انوڈس کو پیچھے چھوڑتی ہے۔ مزید برآں، P-Si/C@C نینو پارٹیکلز میں ایک اہم رقبے کی صلاحیت پر 18.1% کی کم سے کم الیکٹروڈ افراط زر تھی۔ مطالعہ کی جھلکیاں اسپرے خشک کرنے اور CVD طریقہ کار کے ذریعے دلکش بنیادی P-Si/C@C مائیکرو اسپیئرز تیار کرنے کا ایک پائیدار طریقہ سلفیٹ کو تاکنا بنانے والے کیمیکل کے طور پر استعمال کرتے ہوئے قائم کیا گیا تھا۔ اس کی الیکٹرولائٹک کارکردگی کو مائیکرو/نانوسٹرکچرڈ P-Si/C@C نمونے کے ڈیزائن اور فن تعمیر سے بڑھایا جا سکتا ہے کیونکہ نانوومیٹرک Si، مائیکرو سائز کراس لنکڈ C میٹرکس، اور بیرونی C نانو کوٹنگ کے غیر معمولی فوائد کی وجہ سے یہ ترکیب. من گھڑت P-Si/C@C الیکٹروڈز نے غیر معمولی الیکٹروکٹیلیٹک سرگرمی کی نمائش کی، جس میں تقریباً 90 فیصد کا بڑا ICE، قابل مرمت قابلیت، اور شاندار سائیکلنگ کی تاثیر شامل ہے۔ یہ ڈایڈس کے ساختی فوائد کی وجہ سے تھا۔ پانی کی مضبوط کارکردگی کو برقرار رکھتے ہوئے حیرت انگیز طور پر کم کیتھوڈ افراط زر 18.1 فیصد حاصل کرنا ممکن تھا۔ حیرت انگیز طور پر، جب ایک کمرشل NCM الیکٹروڈ کے ساتھ مل کر اور مخروطی مرکزے میں نصب کیا گیا تو، بھرے ہوئے یونٹ نے 1C پر 1200 سائیکلوں کے بعد 81.4 فیصد کے بڑے اسٹوریج کے تحفظ کے ساتھ بہتر سائیکل ایبلٹی کا مظاہرہ کیا اور وسیع درجہ حرارت کی حدود میں بہت زیادہ مخصوص صلاحیت کے ساتھ تبادلوں کی شاندار کارکردگی، مثال کے طور پر۔ اس ترتیب میں حقیقی نفاذ کی کافی مانگ۔ تحقیقی نتائج نے سختی سے یہ ظاہر کیا کہ P-Si/C@C مائکرو پارٹیکلز کے پاس بڑی ارتکاز کے ساتھ بہت زیادہ وعدہ ہے جو کہ اگلی نسل کی بڑی لتیم آئن بیٹریوں کے لیے موجودہ تجارتی گرافین اینوڈ مواد کے متبادل حل کے طور پر ہے اور یہ کہ وہ ترقی کے لیے ضروری رہنمائی فراہم کرتے ہیں۔ دیگر چیزوں کے علاوہ نکل پر مبنی بڑے اینوڈس کا۔ حوالہ An, W., He, P., et al. (2022)۔ پریکٹیکل لانگ لائف لتیم آئن بیٹری اینوڈس کے لیے Pore-Rich Si/C@C Core−Shell-Shell-structured Microspheres کی توسیع پذیر ترکیب۔ اپلائیڈ میٹریلز اور انٹرفیس۔ یہاں دستیاب ہے: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c22656 ڈس کلیمر: یہاں بیان کردہ خیالات مصنف کے ہیں جو ان کی نجی حیثیت میں ظاہر کیے گئے ہیں اور ضروری نہیں کہ وہ AZoM.com Limited T/ کے خیالات کی نمائندگی کریں۔ ایک AZoNetwork اس ویب سائٹ کا مالک اور آپریٹر۔ یہ دستبرداری اس ویب سائٹ کے استعمال کی شرائط و ضوابط کا حصہ ہے۔ تصنیف کردہ