চন্দ্রের বায়ুমণ্ডল: এটি কী, এটি কীভাবে তৈরি হয় এবং এটি কী দিয়ে তৈরি

চাঁদ, আমাদের প্রাকৃতিক উপগ্রহ, বরাবরই কৌতূহল, গবেষণা এবং কবিতার উৎস হয়ে এসেছে। কিন্তু পৃথিবী থেকে তোলা কবিতা ও ছবির বাইরেও, বিজ্ঞান এর রহস্য উন্মোচন করে চলেছে। এর অন্যতম অনন্য একটি দিক হলো এর বায়ুমণ্ডল, বা বলা ভালো, যা প্রযুক্তিগতভাবে চন্দ্র-বহিঃমণ্ডল (lunar exosphere ) নামে পরিচিত । পৃথিবীর মতো চাঁদে কোনো পুরু, শ্বাসযোগ্য বায়ুমণ্ডল নেই; পরিবর্তে, এতে গ্যাসের একটি অত্যন্ত পাতলা স্তর রয়েছে যাকে বায়ুমণ্ডল বলাই কঠিন। তবে, এই স্তরটি তার উৎপত্তি এবং মহাকাশের সাথে এর মিথস্ক্রিয়ার কারণে আকর্ষণীয়। অধিকন্তু, চাঁদের কৌতূহলপূর্ণ বিষয়গুলো সম্পর্কে তথ্য আমাদের এর প্রেক্ষাপট আরও ভালোভাবে বুঝতে সাহায্য করে।

এই প্রবন্ধে আমরা এক্সোস্ফিয়ারের জগতে গভীরভাবে প্রবেশ করব: এটি কীভাবে গঠিত হয়, এর উপাদানসমূহ, যে প্রক্রিয়াগুলো একে টিকিয়ে রাখে, এবং এমনকি মহাকাশ অভিযানের মাধ্যমে প্রকাশিত আকর্ষণীয় তথ্যগুলোও। আমরা এই সবকিছু বৈজ্ঞানিক নির্ভুলতার পাশাপাশি সহজবোধ্য ভাষায় তুলে ধরব, যাতে চাঁদের চারপাশে আসলে কী ঘটছে তা যে কেউ বুঝতে পারে।

চাঁদের কি বায়ুমণ্ডল আছে?

যদি আমরা বায়ুমণ্ডলকে পৃথিবীর মতো গ্যাসের একটি ঘন স্তর হিসেবে বুঝি, তাহলে সেই চিরায়ত অর্থে চাঁদের কোনো বায়ুমণ্ডল নেই । তবে, এর চারপাশে পরমাণু ও অণুর একটি অত্যন্ত পাতলা স্তর বিদ্যমান, যা এতটাই হালকা ও বিক্ষিপ্ত যে সেগুলো খুব কমই একে অপরের সাথে সংঘর্ষে লিপ্ত হয়। এই স্তরটিকে এক্সোস্ফিয়ার বলা হয় এবং এটি পৃথিবীর বায়ুমণ্ডল থেকে লক্ষণীয়ভাবে ভিন্ন, যা অনেক বেশি ঘন। এই দুটির মধ্যে তুলনাটি বেশ আকর্ষণীয়, যেমনটি " দ্য মুন অ্যাজ এ স্যাটেলাইট " প্রবন্ধে বিস্তারিতভাবে আলোচনা করা হয়েছে।

আপনাকে একটা ধারণা দেওয়ার জন্য বলি, পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলের এক ঘন সেন্টিমিটারে প্রায় ১০০ ট্রিলিয়ন অণু রয়েছে । চাঁদের বায়ুমণ্ডলে এই সংখ্যা কমে প্রায় ১০০ অণুতে নেমে আসে । অন্য কথায়, এটি এতটাই ফাঁকা যে এটি কার্যত একটি শূন্যস্থান, যদিও প্রযুক্তিগতভাবে এর একটি শনাক্তযোগ্য গ্যাসীয় গঠন রয়েছে।

এর প্রধান কারণ হলো চাঁদের কম অভিকর্ষ । এর মুক্তিবেগ—অর্থাৎ মহাকাশে পালিয়ে যাওয়ার জন্য একটি কণার প্রয়োজনীয় সর্বনিম্ন গতি—মাত্র ২,৪০০ মি/সে (পৃথিবীর ১১,২০০ মি/সে-এর তুলনায়)। এমন দুর্বল অভিকর্ষের কারণে গ্যাসীয় কণাগুলো সহজেই মহাকাশে পালিয়ে যায় , যা একটি ঘন ও স্থিতিশীল বায়ুমণ্ডল গঠনে বাধা দেয়। এই ঘটনার গতিপ্রকৃতিকে জোয়ার-ঝড় সম্পর্কিত তথ্যের সাথে সম্পর্কিত করা যেতে পারে , যা মহাজাগতিক বস্তুগুলোকেও প্রভাবিত করে।

যদিও দেখে মনে হতে পারে সেখানে কিছুই নেই, এই পাতলা বায়ুমণ্ডলের আনুমানিক মোট ভর প্রায় ২৫,০০০ কেজি , যা মোটামুটি একটি বোঝাই ট্রাকের ওজনের সমান। উপরন্তু, এটি ক্রমাগত পরিবর্তনশীল: দিনের বেলায় সূর্যের তাপে এটি প্রসারিত হয়ে ভূপৃষ্ঠের দিকে উঠে আসে এবং রাতে এর কণাগুলো ঠান্ডা হয়ে আবার নিচে তলিয়ে যায় ।

চন্দ্র বহিঃমণ্ডলের উৎপত্তি

এই এক্সোস্ফিয়ারের উৎপত্তি নিয়ে কয়েক দশক ধরে বিতর্ক চলে আসছে। তবে, এমআইটি এবং শিকাগো বিশ্ববিদ্যালয়ের বিজ্ঞানীদের দ্বারা পরিচালিত সাম্প্রতিক গবেষণা , যা নাসার মতো সংস্থাগুলির পূর্ববর্তী ও সমান্তরাল গবেষণার সাথে মিলে যায়, তা নিশ্চিত করেছে যে এর প্রধান কারণ হলো ইমপ্যাক্ট ভেপোরাইজেশন বা সংঘর্ষজনিত বাষ্পীভবন নামে পরিচিত একটি ঘটনা । চন্দ্রের বায়ুমণ্ডলের বিবর্তন বোঝার জন্য সংঘর্ষ এবং এর মধ্যকার সংযোগ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

এর মানে কী? মূলত, চাঁদের পৃষ্ঠ ক্রমাগত ক্ষুদ্র উল্কাপিণ্ডের দ্বারা আঘাতপ্রাপ্ত হচ্ছে । এগুলো ধূলিকণার মতোই ছোট, কিন্তু যখন এগুলো আঘাত হানে, তখন ২,০০০ থেকে ৬,০০০ ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত তাপমাত্রা তৈরি করে । এই চরম তাপমাত্রা মাটি থেকে পরমাণুগুলোকে বাষ্পীভূত করে, যেগুলো মুক্ত হয়ে কিছু সময়ের জন্য চাঁদের চারপাশে ভাসতে থাকে।

আয়ন স্পাটারিং নামক দ্বিতীয় একটি প্রক্রিয়াও এতে অবদান রাখে। এটি তখন ঘটে যখন সৌর বায়ু থেকে আসা চার্জযুক্ত কণা , প্রধানত প্রোটন, চন্দ্রপৃষ্ঠে আঘাত করে এবং এর পৃষ্ঠ থেকে পরমাণুগুলোকে ছিটকে ফেলে, যেগুলো পরবর্তীতে এক্সোস্ফিয়ারের অংশ হয়ে যায়। মাইক্রোমিটিওরাইটের মতো সৌর বায়ু ততটা ভারী পদার্থকে বাষ্পীভূত করে না , তাই এর অবদানও কম। এই ঘটনাটি চন্দ্রাভিযানের প্রেক্ষাপটে প্রাসঙ্গিক ।

সর্বশেষ গবেষণা থেকে জানা যায় যে, চন্দ্রের বহিঃমণ্ডলের প্রায় ৭০% উল্কাপিণ্ডের আঘাতে এবং ৩০% সৌর বায়ুর কারণে সৃষ্টি হয় । অ্যাপোলো কর্মসূচির নমুনা এবং পটাশিয়াম ও রুবিডিয়ামের মতো মৌলের আইসোটোপ ব্যবহারের মাধ্যমে এই উভয় প্রক্রিয়া অত্যন্ত বিস্তারিতভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে ।

চাঁদের বায়ুমণ্ডল কী তৈরি করে?

যদিও পৃথিবীর তুলনায় চন্দ্রের বায়ুমণ্ডল অত্যন্ত ক্ষুদ্র, তবুও এর মধ্যে বেশ কিছু গ্যাস ও পরমাণু শনাক্ত করা হয়েছে । ভূমি-ভিত্তিক স্পেকট্রোমিটার, মহাকাশযান এবং অ্যাপোলোর নমুনা নিয়ে করা পরীক্ষার কল্যাণে নিম্নলিখিত উপাদানগুলো সনাক্ত করা সম্ভব হয়েছে। এই গ্যাসগুলোর গঠন মহাজাগতিক ঘটনা সম্পর্কে মূল্যবান তথ্য প্রদান করতে পারে ।

• হিলিয়াম এবং আর্গন: অ্যাপোলো প্রোগ্রাম এবং অন্যান্য মিশনের মাধ্যমে সনাক্ত করা সবচেয়ে প্রাচুর্যপূর্ণ উপাদান হল এগুলি।
• সোডিয়াম এবং পটাসিয়াম: পরবর্তী স্থল-ভিত্তিক পর্যবেক্ষণের মাধ্যমে শনাক্ত করা সম্ভব হয়েছিল।
• অক্সিজেন, নাইট্রোজেন, মিথেন, কার্বন মনোক্সাইড এবং কার্বন ডাই অক্সাইড: সম্ভবত আঘাতের ফলে, চিহ্নের মধ্যে উপস্থিত।
• রেডন এবং পোলোনিয়ামের তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ: লুনার প্রসপেক্টর প্রোব দ্বারা আবিষ্কৃত, চাঁদের অভ্যন্তর থেকে আসতে পারে।
• বরফ আকারে জলের অণু: বিশ্বাস করা হয় যে এগুলি স্থায়ীভাবে ছায়াযুক্ত কিছু মেরু গর্তে বিদ্যমান।

এই যৌগগুলির উপস্থিতি ইঙ্গিত দেয় যে চাঁদ রাসায়নিকভাবে সম্পূর্ণ মৃত নয় । প্রকৃতপক্ষে, এটা জানা গেছে যে কিছু জলের অণু এর পৃষ্ঠে টিকে থাকতে পারে যদি সেগুলি শীতল, সূর্যরশ্মি থেকে সুরক্ষিত স্থানে থাকে। এই জলের অণুগুলির উপর গবেষণা সৌরজগতের অন্যান্য চাঁদকে বুঝতে সাহায্য করে ।

মহাকাশ অভিযানের প্রভাব

চন্দ্র বায়ুমণ্ডল সম্পর্কে আমাদের ধারণা তৈরিতে অ্যাপোলো অভিযানগুলো একটি মৌলিক ভূমিকা পালন করেছিল। তারা কেবল চন্দ্রপৃষ্ঠের মাটির নমুনা ফিরিয়ে আনেনি, বরং মহাকাশযানের যন্ত্রপাতি এবং নভোচারীরা নিজেরাও তাদের নিঃশ্বাসের মাধ্যমে বা যানের বাইরে কার্যকলাপের (ইভিএ) সময় গ্যাস নির্গত করে বায়ুমণ্ডলকে পরিবর্তন করেছিল । ধারণা করা হয় যে , লুনার মডিউলগুলো তাদের মোট ভরের সমপরিমাণ গ্যাস দিয়ে স্থানীয়ভাবে চন্দ্র বায়ুমণ্ডলকে দূষিত করে থাকতে পারে , যদিও এর বেশিরভাগই এখন বিলীন হয়ে গেছে।

এছাড়াও, LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer)- এর মতো সাম্প্রতিক অভিযানগুলো এই এক্সোস্ফিয়ারের অধ্যয়ন অব্যাহত রেখেছে। ২০১৩ সালে উৎক্ষেপিত এই প্রোবটি মূল্যবান তথ্য সংগ্রহ করেছে, যা মূল প্রক্রিয়া হিসেবে সংঘর্ষ এবং স্পাটারিং-এর গুরুত্বকে নিশ্চিত করে। এটি বিজ্ঞানীদের গ্রহণ এবং উল্কাবৃষ্টির মতো ঘটনার সময় ঘনত্বের পরিবর্তন পর্যবেক্ষণ করার সুযোগও দিয়েছে, যা চন্দ্র বায়ুমণ্ডলের সক্রিয় গতিশীলতাকে নিশ্চিত করে। ওরিওনিড উল্কাবৃষ্টির মতো ঘটনা বোঝার জন্য এই গতিশীলতা অপরিহার্য ।

সাম্প্রতিক বছরগুলোতেও নাসা মিনোটর ৫-এর মতো অভিযান চালু করেছে, যার উদ্দেশ্য হলো অপটিক্যাল লেজার সিস্টেম ব্যবহার করে চন্দ্রের ধূলিকণা এবং নিকটবর্তী গ্যাস নিয়ে গবেষণা করা। এই সবকিছুর লক্ষ্য হলো চন্দ্র পরিবেশ সম্পর্কে আরও স্পষ্ট ধারণা তৈরি করা , যা সেখানে স্থায়ী ঘাঁটি স্থাপনের জন্য অপরিহার্য। এই ঘাঁটিগুলোর পরিকল্পনা মঙ্গল গ্রহে উপনিবেশ স্থাপনের গবেষণার সাথে যুক্ত ।

চাঁদের বায়ুমণ্ডল বোঝা কেন গুরুত্বপূর্ণ?

এই পাতলা গ্যাসীয় স্তরটি নিয়ে গবেষণা করা অপ্রাসঙ্গিক মনে হতে পারে, কিন্তু তা নয়। প্রথমত, কারণ এটি আমাদের চাঁদের গতিশীল ও ভূতাত্ত্বিক ইতিহাস বুঝতে সাহায্য করে । ক্ষুদ্র উল্কাপিণ্ড এবং সৌর বায়ু কীভাবে এর পৃষ্ঠকে আকার দিয়েছে তা জানা গেলে, আমরা গ্রহাণু এবং মঙ্গলের উপগ্রহের মতো অন্যান্য বায়ুমণ্ডলহীন মহাজাগতিক বস্তুর বিবর্তন সম্পর্কে সূত্র পাই। এই বিশ্লেষণ চাঁদের উৎপত্তির মতো ঘটনা বোঝার জন্যও অপরিহার্য ।

দ্বিতীয়ত, এটি ভবিষ্যতের মানব অভিযানের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ । চাঁদে একটি ঘাঁটি স্থাপন করতে হলে এর পরিবেশে ঠিক কী কী উপাদান উপস্থিত আছে, সময়ের সাথে সাথে সেগুলো কীভাবে প্রতিক্রিয়া করে এবং কীভাবে সেগুলো যন্ত্রপাতির কাজে ব্যাঘাত ঘটাতে পারে, তা বোঝা প্রয়োজন হবে। এছাড়াও, সুরক্ষামূলক বায়ুমণ্ডলের অনুপস্থিতিতে এটি অবশ্যই নভোচারীদের সৌর ও মহাজাগতিক বিকিরণ থেকে রক্ষা করতে সাহায্য করতে পারে।

এই গবেষণাটি সৌরজগতের অভ্যন্তরীণ অংশে মহাকাশীয় আবহবিকার প্রক্রিয়া সম্পর্কে ব্যাপকতর উপলব্ধিতে অবদান রাখে । চাঁদ থেকে যা জানা গেছে, তা মঙ্গলের উপগ্রহ ফোবোস বা এমনকি পৃথিবীর নিকটবর্তী গ্রহাণুর মতো অন্যান্য গন্তব্য অনুসন্ধানের ক্ষেত্রেও প্রযোজ্য হতে পারে।

চাঁদের বহির্মণ্ডল অত্যন্ত ক্ষীণ হলেও, এটি মহাজগতের মৌলিক প্রক্রিয়াগুলো অধ্যয়নের জন্য একটি প্রাকৃতিক গবেষণাগার হিসেবে কাজ করে। অতীতে যা ভাবা হতো তার বিপরীতে, চাঁদ কেবল একটি মৃত শিলা নয় । এটি এমন একটি বস্তু যা তার মহাজাগতিক পরিবেশের সাথে ক্রমাগত মিথস্ক্রিয়া করে চলেছে, এবং আমরা যদি মনোযোগ দিতে থাকি তবে এটি এখনও আমাদের অনেক কিছু শেখাতে পারে।