डॉ. श्रीकांत कार्लेकर    

पर्माफ्रॉस्ट प्रदेश शास्त्रज्ञांना पृथ्वीच्या जैविक भूतकाळात डोकावण्याची संधी देतात. कमी होत जाणाऱ्या पर्माफ्रॉस्टमुळे शास्त्रज्ञांना हवामान बदलामुळे पृथ्वीवर होणाऱ्या परिणामांची माहिती गोळा करण्याची खूप मोठी संधी मिळते आणि मिळालेल्या माहितीवरून, पर्माफ्रॉस्ट आणि टुंड्रा लँडस्केपचे भविष्यातील नुकसान टाळण्यासाठी मार्ग काढणे सोपे जाऊ शकते.

पृथ्वीवर काही प्रदेश अतिशय विस्मयकारक आणि आकर्षक असूनही आज अनेकांना त्यांची माहिती नाही. तेही पृथ्वीवरच्या अनेक गोष्टींवर प्रत्यक्ष आणि अप्रत्यक्षपणे परिणाम करणारे महत्त्वाचे भाग आहेत, याचीही आपल्याला अजिबात कल्पना नसते.

पृथ्वीचा असाच एक अपरिचित प्रदेश म्हणजे बर्फाने कायम थिजलेला किंवा गोठलेला प्रदेश. याला सामान्यपणे ‘पर्माफ्रॉस्ट’ (Permanently Frozen) असे म्हटले जाते. हा गोठलेला बर्फ सिमेंट काँक्रिटपेक्षाही कठीण व घट्ट असतो.

पृथ्वीच्या उत्तर आणि दक्षिण ध्रुव प्रदेशात अतिशय उंच पर्वतरांगात कमीत कमी दोन वर्षे किंवा त्याहीपेक्षा जास्त काळ कायमस्वरूपी गोठलेले असे प्रदेश आढळतात. त्यांचे तापमान शून्य अंश ते उणे दोन अंश सेल्सिअस इतके असते.

महत्त्वाची बाब म्हणजे असे प्रदेश समुद्राच्या तळावरही आढळतात. अलास्का, ग्रीनलँड, सायबेरिया, कॅनडा आणि अंटार्क्टिकवरील पृष्ठभागाखाली अशा तऱ्हेचे प्रदेश आढळतात.

गमतीचा भाग असा की हे प्रदेश गोठलेले असले तरी नेहमी बर्फाच्छादित असतातच असे नाही. उत्तर गोलार्धातील १५ टक्के जमीन आणि संपूर्ण पृथ्वीचा विचार केला तर केवळ ११ टक्के जमीन पृष्ठभागाखाली गोठलेली असते.

बर्फामुळे एकत्रित झालेली माती, खडक आणि वाळू यामुळे हे पर्माफ्रॉस्ट प्रदेश तयार झालेले असतात आणि त्यातील माती व हिम वर्षभर गोठलेल्या अवस्थेत राहू शकते. या प्रदेशात पृष्ठभागावर, अतिथंडीमुळे न कुजलेल्या वनस्पती व तत्सम पदार्थ यातून तयार झालेला सेंद्रिय कार्बन मुबलक प्रमाणात दिसतो. त्यामुळे या प्रदेशाला ‘कार्बन कुंड’ (Carbon Sink) असे म्हटले जाते. यांच्या पृष्ठभागाखाली खनिजांनी युक्त अशा मृदा आढळून येतात.

पर्माफ्रॉस्टचा वरचा थर नेहमीच गोठलेल्या अवस्थेत नसतो. या थराला सक्रिय (Active) थर असे म्हटले जाते. या थरातील बर्फ उन्हाळ्यात पूर्णपणे वितळते व थंडीच्या दिवसात गोठते. हा थर अतिथंड प्रदेशात, थंडीच्या दिवसात केवळ पंधरा सेंटिमीटर जाड असतो आणि तो क्वचितच वितळतो. थोड्याशा उबदार पर्माफ्रॉस्टमध्ये मात्र तो अनेक मीटर जाड असतो आणि लगेच वितळत नाही. हिमनद्यांवर पर्माफ्रॉस्टचे थर आढळून येत नाहीत.

पृथ्वीवर तापमान जसे वाढत जाते तशी बर्फातील माती आणि पाणी बाजूला होऊ लागते. याला पर्माफ्रॉस्टचे वितळणे (Thawing) म्हटले जाते. या वितळणाऱ्या पर्माफ्रॉस्टचे पृथ्वीवर आणि विशेषतः भू आणि जैव वैविध्य असलेल्या प्रदेशावर अगदी नाटकीय असे परिणाम होत असतात.

हा घट्ट पर्माफ्रॉस्ट वितळल्यामुळे उत्तर गोलार्धात अशा प्रदेशावर वसलेली अनेक गावेच्या गावे उद्ध्वस्त होतात. बर्फ वितळल्यामुळे त्यात साठून राहिलेल्या सेंद्रिय कार्बनचे त्यातील सूक्ष्मजीवांमुळे (Microbes) विघटन होऊ लागते आणि वातावरणात कार्बन डायऑक्साईड व मिथेनसारखे हरितगृह वायू जमू लागतात.

शास्त्रज्ञांनी पर्माफ्रॉस्टच्या अशा वितळलेल्या बर्फातून चार लाख वर्षांपेक्षा जास्त जुने सूक्ष्मजीव शोधून काढले आहेत. पृथ्वीवरील मनुष्य आणि इतर प्राण्यांसाठी हे सूक्ष्मजीव खूपच घातक आहेत, त्यामुळे शास्त्रज्ञ पर्माफ्रॉस्टच्या वितळण्यावर बारकाईने लक्ष ठेवून असतात. आजकाल कृत्रिम उपग्रहांच्या साहाय्याने अशा वितळणाऱ्या पर्माफ्रॉस्टची नेमकी माहिती सहज उपलब्ध होऊ शकते. पृथ्वीवरून असे लक्ष ठेवणे फारच कठीण असते.

ध्रुवीय प्रदेशातील समुद्रतळावर, समुद्रबुड जमिनीच्या (Continental Shelf) खाली पर्माफ्रॉस्ट आढळतात हेही पृथ्वीवरचे एक विलक्षण आश्चर्यच आहे. शेवटच्या हिमयुगात (एक लाख ते २५ हजार वर्षांपूर्वी) जेव्हा ध्रुवीय प्रदेशात समुद्र पातळी आजच्यापेक्षा खूप खाली होती तेव्हा हे पर्माफ्रॉस्ट तयार झाले. कालांतराने हिमयुग संपले आणि समुद्राची पातळी वाढली आणि हे पर्माफ्रॉस्ट खारट आणि उबदार पाण्याखाली बुडाले.

तलाव कोरडे पडणे, नवीन तलाव तयार होणे, मातीची धूप, जमिनीची घसरण किंवा भूस्खलन, गाळाचा भार वाढणे आणि नाले व तलावांत गाळ साठणे, हरितगृह वायू निर्माण होणे आणि मातीचा ओलसरपणा वाढणे असे पर्माफ्रॉस्ट वितळण्याचे अनेक परिणाम आहेत. पर्माफ्रॉस्ट वितळणे हा सूचीपर्णीसारख्या उच्च अक्षांश प्रदेशातील बोरियल जंगलांना, जंगलातील आगींनंतरचा, दुसरा सर्वात महत्त्वाचा धोका आहे.

पर्माफ्रॉस्ट पृष्ठभागाखाली असल्यामुळे त्याचे निरीक्षण करणे आणि थेट नकाशा करणे कठीण असते. पर्माफ्रॉस्टची जाडी एक मीटर ते एक हजार मीटरपर्यंत असू शकते. दरवर्षी १५ दिवसांपेक्षा जास्त काळ गोठलेल्या मातीच्या थराला ‘हंगामी गोठलेली जमीन’ म्हणतात. वर्षातून एक ते १५ दिवस गोठणाऱ्या मातीच्या थराला ‘अधूनमधून गोठलेली जमीन’ म्हणतात. पर्माफ्रॉस्ट दोन वर्षे किंवा त्याहून अधिक काळ गोठलेले असते.

पर्माफ्रॉस्टचा अभ्यास करणारे शास्त्रज्ञ पर्माफ्रॉस्टमधील बदलांचे निरीक्षण करून पृथ्वीच्या हवामानातील बदल समजून घेतात. विसाव्या शतकात पृथ्वीचा पर्माफ्रॉस्ट ६ अंश सेल्सिअसने गरम झाल्याचे आजवरचा अभ्यास दर्शवितो. वर्ष २१००पर्यंत पृथ्वीवरील पर्माफ्रॉस्ट मोठ्या प्रमाणावर वितळतील, असा शास्त्रज्ञांचा अंदाज आहे.

पर्माफ्रॉस्टच्या विरघळण्यामुळे नवीन भूप्रदेश तयार होतो. चुनखडीच्या प्रदेशातील कार्स्ट भूप्रदेशासारखे एक असमान भूपृष्ठ; ज्यामध्ये ढिगारे, विलयन खड्डे (Sinkhole), बोगदे, गुहा आणि जमिनीवरील बर्फ वितळल्यामुळे उभ्या भिंती असलेल्या दऱ्या निर्माण होतात. पर्माफ्रॉस्टशी संबंधित सर्वात व्यापक भौगोलिक वैशिष्ट्यांपैकी एक म्हणजे जमिनीच्या पृष्ठभागावरील बहुभुजाकृती आकार (Polygons).

आशिया, युरोप आणि उत्तर अमेरिकेच्या अनेक समशितोष्ण भागांमध्ये, आर्क्टिकप्रमाणेच अपूर्ण विकसित बहुभुज आकार आढळतात. आज पर्माफ्रॉस्ट नसलेल्या भागात हे बहुभुज मोठ्या प्रमाणात असले तर ते भूतकाळातील हिमयुगाच्या कालखंडातील पर्माफ्रॉस्टची पूर्वीची मर्यादा दर्शवितात.

पाण्याने भरलेले विरघळलेले अवसाद (Sediments) पर्माफ्रॉस्ट भागात, विशेषतः बारमाही गोठलेल्या गाळाच्या खालच्या भागात मोठ्या प्रमाणात आढळतात. ते टेकडीवर किंवा टेकडीच्या शिखरावरदेखील आढळू शकतात. बर्फ वितळल्यामुळे इथे जमिनीवर ६ मीटर खोल आणि ९ मीटर खोल खड्डे तयार होऊ शकतात.

इथले बहुभुजाकृती किंवा वर्तुळाकार उंचवटे ३ ते १५ मीटर व्यासाचे आणि ०.३ ते २.५ मीटर उंचीचे असतात. हे उंचवटे बर्फ वितळल्यानंतर तयार झालेल्या बहुभुज जाळीच्या रूपात तयार होतात.

पर्माफ्रॉस्टशी संबंधित सर्वात नेत्रदीपक भूस्वरूप म्हणजे पिंगो (Pingo). या बर्फाच्छादित, वर्तुळाकार, लहान आकाराच्या किंवा गोठलेल्या गाळाच्या, ३ ते ६० मीटरपेक्षा जास्त उंच आणि १५ ते ४५० मीटर व्यासाच्या, लंबवर्तुळाकार टेकड्या असतात. पिंगो प्रामुख्याने सतत पर्माफ्रॉस्ट असलेल्या प्रदेशांत आढळून येतात. खंडित पर्माफ्रॉस्टच्या वनक्षेत्रात ते खूपच कमी संख्येत दिसतात.

सध्याचे पिंगो हे वरवर पाहता हिमयुगोत्तर हवामानाचा परिणाम आहेत आणि ते गेल्या ४ हजार ते ७ हजार वर्षांतच तयार झाले आहेत. अलीकडच्या हिमयुगाच्या काळात पिंगो हे आताच्या समशितोष्ण अक्षांशांमध्ये तयार झाले होते.

पर्माफ्रॉस्ट आणि त्यामुळे तयार झालेले टुंड्रा प्रदेश हे वातावरणातील कार्बनचे प्रमाण कमी करण्याचे निसर्गाचे प्रभावी मार्ग आहेत. टुंड्रा हे आर्क्टिकमध्ये आणि पर्वतांच्या शिखरावर आढळणारे वृक्षहीन प्रदेश आहेत. इथे हवामान थंड आणि वादळी असते आणि पाऊसही कमी असतो. टुंड्रा जमीन वर्षभर बर्फाने झाकलेली असते.

पर्माफ्रॉस्ट वनस्पतिजन्य पदार्थ कुजण्यापासून थांबवते आणि त्यामुळे दरवर्षी बाहेर पडणाऱ्या हरितगृह वायूंची संख्या कमी होते. याच कारणामुळे जगातील अर्धी सेंद्रिय कार्बन माती टुंड्रा प्रदेशात असल्याचे दिसून येते. पर्माफ्रॉस्ट वनस्पती आणि प्राणी पदार्थांना किडण्यापासून, हरितगृह वायू सोडण्यापासून प्रतिबंधित करते.

परंतु अधिक प्रमाणात पर्माफ्रॉस्ट वितळल्यामुळे अधिक सेंद्रिय पदार्थ उघडे पडतात व कुजतात. याचा अर्थ एकेकाळी कार्बन साठा करणारे म्हणून काम करणारे टुंड्रा प्रदेश आता कार्बनचे प्रमाण वाढवणारे म्हणून काम करत आहेत.

पर्माफ्रॉस्ट प्रदेश शास्त्रज्ञांना पृथ्वीच्या जैविक भूतकाळात डोकावण्याची संधी देतात. पर्माफ्रॉस्टमधील गाळाचे गोठलेले थर भूतकाळातील वनस्पती आणि प्राणी टिकवून ठेवतात आणि जे फारसे कुजून गेले नाहीत अशांचे नमुने शास्त्रज्ञांना सहजपणे अभ्यासात येतात.

आर्क्टिक प्रदेशातील तापमान बदलांबद्दल अंदाज बांधता येईल असा एक संदर्भ पर्माफ्रॉस्ट हवामानशास्त्रज्ञांना देतात, ही पर्माफ्रॉस्टची आणखी एक महत्त्वाची भूमिका. आर्क्टिकचा टुंड्रा भूप्रदेश पर्माफ्रॉस्टवर अवलंबून असल्यामुळे, गोठलेला बर्फ जसा वितळत गेला तसे भूप्रदेशात झालेले बदल अभ्यासणे सोपे जाते.

कमी होत जाणारा पर्माफ्रॉस्ट, हवामान बदलामुळे आपल्या ग्रहावर होणाऱ्या परिणामांची माहिती गोळा करण्याची खूप मोठी संधी शास्त्रज्ञांना देतो आणि मिळालेल्या माहितीवरून, पर्माफ्रॉस्ट आणि टुंड्रा लँडस्केपचे भविष्यातील नुकसान टाळण्यासाठी मार्ग काढणे सोपे जाऊ शकते.

जागतिक तापमानवाढीमुळे पृथ्वीवरचा पर्माफ्रॉस्टचा हा अनमोल खजिना आता नष्ट होऊ लागल्याची चिन्हे दिसू लागली आहेत. माणसाचे यावर अर्थातच नियंत्रण राहू शकत नाही. नैसर्गिक घटनांमुळे पृथ्वीवर जे अटळ परिणाम होत आहेत त्याचाच हाही एक परिपाक आहे!