যেভাবে মাপা হলো পৃথিবীর বয়স

জন্মদিন এলে শিশুরা খুব খুশি হয়, কারণ তারা আগের চেয়ে এক বছর বড় হলো। যাঁরা হতাশাবাদী, তাঁরা আবার বলবেন, জীবন থেকে আরও এক বছর ঝরে গেল। তবু সময়ের আবর্তনে আমাদের বয়স বেড়ে যাওয়া কিন্তু থেমে থাকে না। আচ্ছা, আমরা কি কখনো ভেবে দেখেছি, আমাদের এই পৃথিবীর বয়স কত?

পৃথিবীর বয়স হলো ৪৫০ কোটি বছর। একটু বোঝার চেষ্টা করি, এই সময়টা ঠিক কতটা বড়। মানুষ এই পৃথিবীতে আছে প্রায় ৩ লাখ বছর ধরে। যাযাবর থেকে সভ্য হয়েছি মাত্র ১২ হাজার বছর আগে, কৃষিবিপ্লবের সময়। সেই তুলনায় পৃথিবী আছে সাড়ে ৪০০ কোটি বছর ধরে! অর্থাৎ এই পৃথিবীর জীবনচক্রের একেবারে ক্ষুদ্র একটি সময় বাদ দিলে আমাদের মানুষের কোনো অস্তিত্বই ছিল না। খুব স্বাভাবিকভাবেই তখন মনে একটি প্রশ্ন জাগে, এত বড় একটি সময়—যা আমাদের অস্তিত্বের তুলনায় কল্পনা করতেও কষ্ট হয়, তা আমরা মাপলাম কীভাবে?

আসলে পৃথিবীর বয়স ও বৃহৎ অর্থে মহাবিশ্বের সৃষ্টি নিয়ে চিন্তাভাবনা বহু আগে থেকেই কৌতূহলী মানুষের মনে জেগে উঠেছিল। কখনো তা মানুষের কল্পনাশক্তিকেও উসকে দিয়েছিল, যা মহাবিশ্ব সৃষ্টির বিভিন্ন পৌরাণিক কাহিনিগুলোতেও প্রকাশ পায়। তবে গ্রিক দার্শনিক অ্যারিস্টটল মনে করতেন, মহাবিশ্ব একটি চিরন্তন ও অপরিবর্তনীয় অবস্থায় রয়েছে। এর কোনো নির্দিষ্ট শুরু ছিল না, শেষও থাকবে না। ফলে পৃথিবীর বয়স নিয়ে চিন্তাভাবনার তেমন প্রয়োজনও ছিল না।

মানুষ এই পৃথিবীতে আছে প্রায় ৩ লাখ বছর ধরে। যাযাবর থেকে সভ্য হয়েছি মাত্র ১২ হাজার বছর আগে, কৃষিবিপ্লবের সময়। সেই তুলনায় পৃথিবী আছে সাড়ে ৪০০ কোটি বছর ধরে!

তবে সৃষ্টিতত্ত্বে বিশ্বাসী ধর্মতত্ত্ববিদেরা তাতে সন্তুষ্ট থাকেননি। বাইবেলে বর্ণিত বিভিন্ন রাজা-পয়গম্বরের বংশতালিকা অনুসারে বয়স যোগ করে খ্রিষ্টান পাদ্রিরা পৃথিবীর বয়সের একটি হিসাব বের করেছিলেন। তাঁদের মতে, পৃথিবীর বয়স ছিল প্রায় ৬ হাজার বছর। সতেরো শতাব্দীতে আইরিশ আর্চবিশপ জেমস আশার তো আরও একধাপ এগিয়ে বলেছিলেন, পৃথিবীর সৃষ্টি হয়েছিল ঠিক ৪০০৪ খ্রিষ্টপূর্বাব্দের ২২ অক্টোবর, সন্ধ্যা ছয়টায়!

পৃথিবীর বয়স নিয়ে আধুনিক বৈজ্ঞানিক চিন্তাভাবনা শুরু হয় বিভিন্ন শিলাস্তর পর্যবেক্ষণের মাধ্যমে। নানা প্রাকৃতিক প্রক্রিয়ায় বড় বড় পাহাড় বা পাথর ভেঙে ছোট ছোট টুকরায় পরিণত হয় এবং সমভূমিতে থিতিয়ে পড়ে বা জমা হয়। বছরের পর বছর ধরে এভাবে জমে একটি সমতল স্তর তৈরি করে। এই স্তরকেই শিলাস্তর বলে। এই প্রক্রিয়ার পুনরাবৃত্তির মাধ্যমে একটি স্তরের ওপর আরেকটি জমে অনেকগুলো স্তর তৈরি হয়।

এই স্তরগুলো পর্যবেক্ষণের মাধ্যমে সর্বপ্রথম সতেরো শতাব্দীতে ডেনিশ বিজ্ঞানী নিকোলাস স্টেনো অনুধাবন করেন, ঠিক কী প্রক্রিয়ায় স্তরগুলো গঠিত হয়। তিনি প্রস্তাব করেন, যদি কোনো জায়গায় কোনো ধরনের প্রাকৃতিক বিপর্যয় ছাড়া স্বাভাবিকভাবে অনেকগুলো স্তর জমা হয়, তবে সবচেয়ে নিচে থাকা স্তরটি হবে সবচেয়ে পুরোনো এবং সবচেয়ে ওপরে থাকা স্তরটি হবে সবচেয়ে নতুন। একে বলা হয় ‘ল অব সুপারপজিশন’।

নানা প্রাকৃতিক প্রক্রিয়ায় বড় বড় পাহাড় বা পাথর ভেঙে ছোট ছোট টুকরায় পরিণত হয় এবং সমভূমিতে থিতিয়ে পড়ে বা জমা হয়। বছরের পর বছর ধরে এভাবে জমে একটি সমতল স্তর তৈরি করে।

ফলে দুটি স্তরের আপেক্ষিক বয়স নির্ণয় করা সম্ভব হয় এবং পৃথিবীর বয়স নির্ধারণের জন্য একটি নতুন দুয়ার খুলে যায়। ঊনবিংশ শতাব্দীতে ভূতত্ত্ববিদ চার্লস লায়েল এই ধারণা ব্যবহার করে পৃথিবীর বয়স নির্ধারণের চেষ্টা করেন। বর্তমানে কী হারে শিলাস্তরে পলি জমে, তা তিনি প্রথমে পরিমাপ করেন। এরপর বিভিন্ন শিলাস্তরের পুরুত্বকে সেই হার দিয়ে ভাগ করেন। এই পদ্ধতিতে তিনি সিদ্ধান্তে পৌঁছান, পৃথিবীর বয়স অন্তত কয়েক শ মিলিয়ন বছর। ভূতত্ত্ববিদদের এমন কাজের ফলে পৃথিবী আসলে কত পুরোনো, সে সম্পর্কে সঠিক একটি ধারণা তৈরি হতে শুরু করে।

কিন্তু ভূতত্ত্ববিদদের এই কাজের বিপক্ষে প্রথম বাধা এল পদার্থবিজ্ঞানী লর্ড কেলভিনের কাছ থেকে। কেলভিন আগের এক ফরাসি বিজ্ঞানী জর্জ লুই ল্যক্লের্কের ধারণা অনুসরণ করেন।

এই ধারণাটির মূল ভিত্তি হলো, এটি ধরে নেওয়া যে পৃথিবীর শুরু হয়েছিল একটি অতি উচ্চ তাপমাত্রার গলিত শিলার গোলক হিসেবে। এমনটা মনে করার পেছনে কিছু কারণ ছিল। কয়লা ও অন্যান্য খনিতে শ্রমিকেরা ভূপৃষ্ঠের যত গভীরে খনন করতে লাগল, তাপমাত্রা তত বাড়তে থাকল। ফলে অনুমান করা হলো, পৃথিবীর কেন্দ্রে তাপমাত্রা ভূপৃষ্ঠ থেকে অনেক বেশি। এত বেশি যে শিলাও সেখানে গলিত অবস্থায় থাকে। আগ্নেয়গিরির অগ্ন্যুৎপাতের ফলে যে লাভা বের হয়ে আসে, তা-ও অকাট্য প্রমাণ ছিল যে ভূত্বকের নিচে রয়েছে গলিত শিলা। তাই অনুমান করা হলো, আদিতে এই গলিত পৃথিবী ক্রমাগত তাপ হারানোর ফলে এর বাইরের তল ক্রমশ ঠান্ডা হয়ে বর্তমানের কঠিন ভূত্বক গঠন করেছে।

কেলভিনের দেওয়া ২ থেকে ৪ কোটি বছরের সময়সীমা পৃথিবীর জীবজগতের এত বিপুল বৈচিত্র্য তৈরি হওয়ার জন্য অত্যন্ত কম বলে মনে করা হয়েছিল। ফলে এই হিসাবও সবাই গ্রহণ করেননি।

এই ধারণা ব্যবহার করে ল্যক্লের্ক প্রথমে বিভিন্ন আকারের লোহা ও অন্যান্য ধাতুর গোলককে উত্তপ্ত করলেন। এরপর সেগুলো ঠান্ডা হতে কী পরিমাণ সময় লাগে, তা পরিমাপ করলেন। সেখান থেকে তিনি হিসাব করলেন, পৃথিবীর আকারের একটি অনুরূপ গোলকের বর্তমান তাপমাত্রায় ঠান্ডা হতে কী পরিমাণ সময় লাগবে। এভাবে তিনি পৃথিবীর বয়স নির্ণয় করেন মাত্র ৭৫ হাজার বছর।

পরে লর্ড কেলভিন তাপগতিবিদ্যার উন্নত সূত্র ব্যবহার করে একই উপায়ে আরও নিখুঁত একটি হিসাব করেন। তিনি জানান, পৃথিবীর বয়স ২ কোটি থেকে ৪০ কোটি বছর। পৃথিবীর অভ্যন্তরীণ গঠন ও অন্যান্য তথ্যের ব্যাপারে অনিশ্চয়তার কারণে তাঁর নির্ণীত বয়সের পরিসর এত বড় ছিল। পরে তিনি তাঁর গণনা পরিমার্জিত করে পৃথিবীর বয়সের যে সর্বশেষ হিসাবটি দিয়েছিলেন, তা হলো ২ থেকে ৪ কোটি বছর।

ভূতত্ত্ববিদেরা অবশ্য এই হিসাব সহজে গ্রহণ করলেন না। কারণ, তাঁদের হিসাবে পৃথিবীর এত কম বয়স শিলাস্তরগুলোর গঠন ও পুরুত্বের সঙ্গে কোনোভাবেই মিলছিল না। এ ছাড়া সে সময় জীবজগতের বৈচিত্র্য কীভাবে ধীরে ধীরে তৈরি হয়েছে, তা নিয়ে নতুন একটি বৈজ্ঞানিক ধারণা সামনে এসেছে। সেই ধারণা অনুযায়ী, এক প্রজাতি থেকে অন্য প্রজাতির উদ্ভব হতে অত্যন্ত দীর্ঘ সময় ধরে ধীরগতিতে পরিবর্তন ঘটেছে। কেলভিনের দেওয়া ২ থেকে ৪ কোটি বছরের সময়সীমা পৃথিবীর জীবজগতের এত বিপুল বৈচিত্র্য তৈরি হওয়ার জন্য অত্যন্ত কম বলে মনে করা হয়েছিল। ফলে এই হিসাবও সবাই গ্রহণ করেননি। তবে কেলভিন তাঁর পদ্ধতির ব্যাপারে ছিলেন পুরোপুরি আত্মবিশ্বাসী।

লর্ড কেলভিন জানান, পৃথিবীর বয়স ২ কোটি থেকে ৪০ কোটি বছর। পৃথিবীর অভ্যন্তরীণ গঠন ও অন্যান্য তথ্যের ব্যাপারে অনিশ্চয়তার কারণে তাঁর নির্ণীত বয়সের পরিসর এত বড় ছিল।

শেষ পর্যন্ত এই প্যারাডক্সের উত্তর পাওয়া গেল সম্পূর্ণ নতুন এক জায়গা থেকে। ১৮৯৬ সালে অঁরি বেকেরেল তেজস্ক্রিয়তা আবিষ্কার করেন। পরে দেখা যায়, তেজস্ক্রিয়তার ফলে প্রচুর তাপ তৈরি হয়। রেডিয়াম এই প্রক্রিয়ায় তার সমপরিমাণ বরফ মাত্র এক ঘণ্টার মধ্যে গলিয়ে ফেলতে পারে। ফলে কেলভিনের পদ্ধতি আর সঠিক রইল না। কেননা, পৃথিবীর অভ্যন্তরে বিভিন্ন খনিজে প্রচুর পরিমাণে তেজস্ক্রিয় মৌল রয়েছে, যা প্রতিনিয়ত তাপ উৎপন্ন করে যাচ্ছে। কিন্তু কেলভিন এই প্রক্রিয়াটি তাঁর অঙ্ক কষার সময় হিসাবে নেননি। এভাবে কেলভিনের নির্নয় করা বয়সের সঙ্গে ভূতত্ত্ববিদদের যে বিরোধ তৈরি হয়েছিল, অবশেষে তার মীমাংসা হলো তেজস্ক্রিয়তা আবিষ্কারের মাধ্যমে। শুধু তা-ই নয়, তেজস্ক্রিয়তা পৃথিবীর বয়স নির্ধারণের জন্য একটি নতুন পথও বাতলে দেয়।

তেজস্ক্রিয়তায় মূলত A মৌলের একটি পরমাণু অন্য একটি মৌল B-তে পরিণত হয়। ফলে একটি নমুনায় যদি আদিতে নির্দিষ্ট N সংখ্যক A পরমাণু থাকে, তাহলে কিছু সময় পর n সংখ্যক B পরমাণু এবং N-n সংখ্যক A পরমাণু থাকবে। n-এর মান আদিতে পরমাণু সংখ্যা N, A টি কোন মৌল (আরও নির্দিষ্ট করে বললে আইসোটোপ) এবং কতখানি সময় পার হয়েছে—তার ওপর নির্ভর করে। ফলে কোনো নমুনার জন্য যদি বর্তমানে অবশিষ্ট A পরমাণু সংখ্যা এবং আদি পরমাণু সংখ্যা জানা থাকে, তাহলে নমুনাটির বয়স নির্ণয় করা সম্ভব। একেই বলা হয় রেডিওমেট্রিক ডেটিং, যার সবচেয়ে পরিচিত উদাহরণ হলো কার্বন ডেটিং।

১৮৯৬ সালে অঁরি বেকেরেল তেজস্ক্রিয়তা আবিষ্কার করেন। দেখা যায়, তেজস্ক্রিয়তার ফলে প্রচুর তাপ তৈরি হয়। রেডিয়াম এই প্রক্রিয়ায় তার সমপরিমাণ বরফ মাত্র এক ঘণ্টার মধ্যে গলিয়ে ফেলতে পারে।

এর জন্য যেটি জানা দরকার, তা হলো ওই মৌলটির অর্ধায়ু। যে সময় পরে তেজস্ক্রিয় পরমাণুর সংখ্যা অর্ধেকে নেমে আসে, তাকে বলা হয় অর্ধায়ু। একেক মৌলের অর্ধায়ু একেক রকম। যেমন কার্বন-১৪ এর অর্ধায়ু ৫ হাজার ৭৩০ বছর। কিন্তু পৃথিবীর বয়স নির্ণয় করতে হলে এমন মৌল দরকার, যার অর্ধায়ু অনেক বেশি। কেননা, অল্প অর্ধায়ুবিশিষ্ট মৌলগুলো ইতিমধ্যে পৃথিবীর ভূত্বক থেকে নিশ্চিহ্ন হয়ে গেছে। তাই ইউরেনিয়াম, থোরিয়াম ইত্যাদি মৌলের কিছু আইসোটোপ তেজস্ক্রিয় ডেটিংয়ের জন্য বেশি কার্যকরী। কারণ এদের অর্ধায়ু কয়েক শ কোটি বছর।

কিন্তু প্রক্রিয়াটি আসলে এত সোজা নয়। উদাহরণস্বরূপ, A পরমাণুর ভাঙনের জন্য যে B পরমাণু তৈরি হয়, সে নিজেও তেজস্ক্রিয় হতে পারে। অর্থাৎ সহজ ভাষায় বলতে গেলে, একটি পরমাণু সরাসরি ভেঙে স্থায়ী পরমাণু হয়ে যায় না; বরং সেটি ধাপে ধাপে একাধিক অস্থায়ী পরমাণু পার হয়ে চূড়ান্ত অবস্থায় পৌঁছায়। তাই পুরো চেইনটি সম্পর্কে স্পষ্ট ধারণা না থাকলে বয়স নির্ধারণ করা সম্ভব নয়। তা ছাড়া এমন একটি শিলাখণ্ড দরকার ছিল, যা পৃথিবীর শুরু থেকে এখনো পর্যন্ত একেবারে সেভাবেই আছে; এর থেকে কোনো পরমাণু হারিয়ে যায়নি কিংবা কোনো রকমের ভূতাত্ত্বিক প্রক্রিয়ার জন্য নতুন কিছু মিশেওনি। তাই বিজ্ঞানীরা পৃথিবীতে পাওয়া বিভিন্ন শিলাখণ্ডের নমুনা পরীক্ষা করতে লাগলেন সবচেয়ে পুরোনো শিলাখণ্ডটি নির্ণয় করার জন্য। কারণ, সেটিই হবে পৃথিবীর বয়সের সবচেয়ে নির্ভরযোগ্য পরিমাপ।

যে সময় পরে তেজস্ক্রিয় পরমাণুর সংখ্যা অর্ধেকে নেমে আসে, তাকে বলা হয় অর্ধায়ু। একেক মৌলের অর্ধায়ু একেক রকম। যেমন কার্বন-১৪ এর অর্ধায়ু ৫ হাজার ৭৩০ বছর।

অবশেষে ১৯৫০-এর দশকে বিজ্ঞানী ক্লেয়ার প্যাটারসন মহাকাশ থেকে পড়া উল্কাপিণ্ড পরীক্ষার মাধ্যমে সবচেয়ে নিখুঁত ও নির্ভরযোগ্য পরিমাপটি করেন। তাঁর হিসাবে পৃথিবীর বয়স বেরিয়ে আসে ৪৫৫ কোটি বছর। পরে অন্য বিজ্ঞানীদের কাজের মাধ্যমে এত বছরেও এই মানের খুব বেশি পরিবর্তন হয়নি।

সাড়ে ৪০০ কোটি বছরের এই বিশাল টাইমলাইনে আমাদের মানবসভ্যতার ইতিহাস এক সেকেন্ডের ভগ্নাংশ মাত্র। অথচ বিজ্ঞানের হাত ধরে সেই ছোট্ট বিন্দুর মতো অস্তিত্ব থেকেই আমরা মেপে ফেলেছি এই আদিগন্ত পৃথিবীর বয়স; মহাবিশ্বের বুকে যা আমাদের এক পরম বিস্ময়কর যাত্রা!

লেখক: সহকারী অধ্যাপক, পদার্থবিজ্ঞান বিভাগ, ঢাকা বিশ্ববিদ্যালয়