30 अप्रैल, 2025
भौतिक अनुसंधान प्रयोगशाला (पीआरएल), अहमदाबाद के वैज्ञानिकों ने चंद्रयान-3 मिशन के प्रज्ञान रोवर पर लगे अल्फा कण एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर (एपीएक्सएस) का उपयोग करके, दक्षिण ध्रुवीय क्षेत्र के निकट शिव शक्ति केंद्र पर मापे गए परिवर्तनशील तत्वों की सांद्रता का विश्लेषण किया है। एपीएक्सएस द्वारा मापी गई प्रचुरता की अन्य उपलब्ध आंकड़ों के साथ तुलना करने पर सोडियम और पोटेशियम में असामान्य कमी, लेकिन उच्चभूमि अवतरण स्थल की मिट्टी में सल्फर की समृद्धि का पता चला। नेचर कम्युनिकेशंस अर्थ एंड एनवायरनमेंट नामक पत्रिका में प्रकाशित इस अध्ययन से अवतरण स्थल पर प्राचीन चंद्र आवृत्त सामग्रियों की संभावित उपस्थिति का पता चला है, जिसकी खुदाई 4.3 Ga पहले दक्षिणी ध्रुव-ऐटकेन (एसपीए) बेसिन के निर्माण के दौरान की गई थी और एसपीए बेसिन के उत्सर्जित पदार्थों पर अनुवर्ती प्रभावों द्वारा पुनर्वितरित की गई थी। प्राचीन आवरण ने अतिरिक्त सल्फर प्रदान किया, जो अवतरण स्थल पर सामग्रियों के साथ मिल गया। अवतरण स्थल पर सोडियम और पोटेशियम के निम्न स्तर से पता चलता है कि एसपीए बेसिन के निर्माण के स्थान और समय पर केआरईईपी (पोटेशियम, दुर्लभ भू तत्व और फास्फोरस) मौजूद नहीं रहे होंगे। यह नई खोज चंद्रयान-3 के अवतरण स्थल को प्राचीन आवरण के नमूनों तक पहुंचने के लिए एक आशाजनक स्थल बनाती है, जो कि मौजूदा चंद्र संग्रहों में अनुपस्थित है।
23 अगस्त 2023 का दिन चंद्रमा के दक्षिणी ध्रुवीय क्षेत्र में चंद्रयान-3 मिशन के पहले सफल अवतरण की याद दिलाता है। प्रज्ञान रोवर पर लगे अल्फा कण एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर (एपीएक्सएस) ने चंद्रमा की सतह के अनन्वेषित स्थल, यानी चंद्रमा के निकटवर्ती दक्षिणी उच्च-अक्षांश पहाड़ी क्षेत्रों में 69.37° द, 32.32° पू पर स्थित शिव शक्ति केन्द्र की तात्विक संरचना का प्रत्यक्ष मापन किया। प्रमुख तत्वों के एपीएक्सएस मापन ने चंद्र मैग्मा महासागर (एलएमओ) की परिकल्पना का समर्थन किया। इसने अवतरण स्थल पर निचली परत और/या ऊपरी आवरण वस्तु की उपस्थिति के लिए संकेत भी प्रदान किए।https://doi.org/10.1038/s41586-024-07870-7).
एपीएक्सएस ने पहाड़ी क्षेत्रों की मिट्टी में सोडियम, पोटेशियम और सल्फर सहित परिवर्तनशील तत्वों की प्रचुरता को भी मापा और क्रमशः 700-2800 पीपीएम, 300-400 पीपीएम और 900-1400 पीपीएम के बीच विभिन्न सांद्रता की सूचना प्रदान की (चित्र 1)। अहमदाबाद की भौतिक अनुसंधान प्रयोगशाला (पीआरएल) के वैज्ञानिकों ने इन परिवर्तनशील तत्वों की प्रचुरता का विस्तृत विश्लेषण किया है। रोचक बात यह है कि चंद्रयान-3 अवतरण स्थल पर प्राप्त हुई सोडियम और पोटेशियम की सांद्रता पहले के मिशनों (अपोलो 16 और लूना 20) में चंद्र की पहाड़ी क्षेत्रों से मिट्टी के नमूनों में प्राप्त हुई सांद्रता की तुलना में बहुत कम थी, जबकि सल्फर की सांद्रता अपोलो 16 और लूना 20 मिशनों की मिट्टी की तुलना में 300-500 पीपीएम अधिक प्राप्त हुई। इन परिवर्तनशील तत्वों की सांद्रता में पाए गए असंगत अंतर ने चंद्रयान-3 के अवतरण स्थान पर इन तत्वों की समृद्धि या क्षय के संभाव्य स्रोत का पता लगाना और भी आवश्यक बना दिया है।
चंद्रमा पर, सतह पर टकराने वाले टाइप I कार्बोनेसियस कोंड्राइट (सीसी) उल्कापिंड मिट्टी में लगभग 400-1000 पीपीएम सल्फर जोड़ सकते हैं (चित्र 2))। लेकिन, यह एपीएक्सएस द्वारा मापी गई 200-400 पीपीएम सल्फर की अधिकता को समझाने के लिए अभी भी अपर्याप्त है। इसके अलावा, अवतरण स्थल पर पाया गया सतह का तापमान 250 से 300K के बीच है, जो सल्फर के परिवर्तनशील तापमान (चित्र 2) से बहुत अधिक है। इस मामले में, भूगर्भीय रूप से लंबी अवधि के लिए सल्फर के सतह संवर्धन की शीत-पाशन प्रणाली अवतरण स्थल पर संभव नहीं है। इसलिए, सल्फर का एक और स्रोत होना चाहिए जिसके कारणवश अवतरण स्थल पर इसकी सांद्रता बढ़ी है।
चंद्र मैग्मा ओशन (एलएमओ) क्रिस्टलीकरण चरणों के अंत में, अवशिष्ट पिघली हुई परत ट्रॉइलाइट (FeS) नामक खनिज से समृद्ध हो गई। पीआरएल के वैज्ञानिकों ने प्रस्तावित किया है कि 4.3 Ga पर दक्षिण ध्रुव-ऐटकेन (एसपीए) बेसिन प्रभाव घटना ने सल्फर-समृद्ध प्राचीन चंद्र आवरण से इस FeS को निकाला, जबकि केआरईईपी (पोटेशियम, दुर्लभ भू तत्व और फास्फोरस) परत अभी भी बनने की प्रक्रिया में थी (चित्र 2)। एसपीए बेसिन इजेक्टा पर बाद के प्रभावों ने निष्कर्षों को हिला दिया और अवतरण स्थल पर एसपीए बेसिन से सल्फर-समृद्ध वस्तु को आस-पास की वस्तु के साथ मिला दिया।
संक्षेप में, चंद्रयान-3 की मिट्टी से प्राप्त परिवर्तनशील तत्वों की प्रचुरता के आंकड़ों की तुलना पिछले मिशनों से करने पर पता चलता है कि मिट्टी में सोडियम और पोटेशियम की मात्रा बहुत कम है, लेकिन सल्फर का स्तर अधिक है। इस तरह के पैटर्न से पता चलता है कि अवतरण स्थल की मिट्टी में अरबों साल पहले एसपीए बेसिन के प्रभाव से उत्खनित प्राचीन आवरण की वस्तु शामिल है। यह चंद्रयान-3 अवतरण स्थल को भविष्य के मिशनों के लिए नमूने एकत्र करने के लिए, विशेष रूप से चंद्रमा के प्रारंभिक विकास का अध्ययन करने हेतु एक आशाजनक स्थान बनाता है।
चित्र 1: शिव शक्ति केंद्र पर चंद्रयान-3 के अल्फा कण एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर (एपीएक्सएस) द्वारा मापी गई परिवर्तनशील तत्वों की प्रचुरता की अन्य मिशनों के साथ तुलना।
चित्र 2: शिव शक्ति केंद्र पर प्राचीन आच्छादित पदार्थों की उपस्थिति को दर्शाने वाला एक कार्टून, जैसा कि चंद्रयान-3 एपीएक्सएस द्वारा मापी गई परिवर्तनशील प्रचुरता से अनुमान लगाया गया है।
एपीएक्सएस प्रयोग को भारत सरकार के अंतरिक्ष विभाग की एक इकाई, भौतिक अनुसंधान प्रयोगशाला, अहमदाबाद द्वारा डिजाइन और विकसित किया गया था। इसरो के विभिन्न केंद्रों के वैज्ञानिकों और इंजीनियरों के एक बड़े समूह ने चंद्रयान-3 मिशन की सफल योजना, कार्यान्वयन और निष्पादन में योगदान दिया है।
“Primitive lunar mantle materials at the Chandrayaan-3 landing site”, Sinha et al., Communications Earth and Environment, 6, Article #321, 2025