गोल्डीलॉक्स क्षेत्र (Goldilocks Zone): जहाँ पृथ्वी जैसे ग्रह मौजूद हो सकते हैं

यह गोल्डीलॉक्स क्षेत्र (Goldilocks zone) किसी तारे के आसपास का वह इलाका है, जहाँ कोई ग्रह अपनी सतह पर तरल पानी बनाए रख सकता है। वैज्ञानिक इसे कहते हैं रहने योग्य क्षेत्र (habitable zone)। इसका नाम एक परी कथा से आया है, जिसमें दलिया न बहुत गर्म होता है, न बहुत ठंडा।

इस क्षेत्र की सीमा पानी के आधार पर क्यों तय होती है?

• NASA के अनुसार, यह क्षेत्र तारे से इतनी दूरी पर होता है, जहाँ तरल पानी मौजूद हो सकता है किसी ग्रह की सतह पर।
• हम जिस तरह के जीवन को जानते हैं, उसके लिए तरल पानी जरूरी है।
• “गोल्डीलॉक्स क्षेत्र” एक अनौपचारिक नाम है। NASA और ESA दोनों इसका इस्तेमाल करते हैं।
• हर तारे का एक रहने योग्य क्षेत्र होता है। उसकी स्थिति तारे के आकार और चमक पर निर्भर करती है।

UPSC ने क्या पूछा था?

UPSC ने 2015 की सिविल सेवा प्रारंभिक परीक्षा में इस विषय पर सवाल पूछा था। “गोल्डीलॉक्स क्षेत्र (Goldilocks Zone)” शब्द खबरों में किस संदर्भ में आता है? सही संदर्भ है अंतरिक्ष में पृथ्वी जैसे ग्रहों की खोज। एक गलत विकल्प था “पृथ्वी की सतह के ऊपर रहने योग्य क्षेत्र की सीमाएँ”। अन्य विकल्प शेल गैस और उल्कापिंड से जुड़े थे।

यह विचार इसके अनौपचारिक नाम से पुराना है। इसका संक्षिप्त इतिहास यहाँ दिया गया है।

यह विचार कैसे आगे बढ़ा?

• 1853: विलियम ह्वेवेल (William Whewell) ने “सौरमंडल के समशीतोष्ण क्षेत्र” के बारे में लिखा।
• 1959-60: सू-शू हुआंग (Su-Shu Huang) ने ऐसे लेख लिखे, जिनमें रहने योग्य क्षेत्र का विचार वैज्ञानिक साहित्य में मिलता है।
• 1964: डोल (Dole) ने इस क्षेत्र को “इकोस्फीयर (ecosphere)” कहा।
• 1993: कास्टिंग (Kasting) और उनके साथियों ने एक जलवायु मॉडल बनाया, जिससे इस क्षेत्र की सीमाओं की गणना की गई। 2014 का एक समीक्षा लेख इसे सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला मॉडल बताता है।

दोनों सीमाएँ कैसे तय होती हैं?

• इस क्षेत्र की भीतरी सीमा वह जगह है, जहाँ ग्रह पानी खोने लगता है। वहाँ बेकाबू या नम ग्रीनहाउस प्रभाव हावी हो जाता है।
• इस क्षेत्र की बाहरी सीमा वह जगह है, जहाँ कार्बन डाइऑक्साइड का सबसे प्रबल ग्रीनहाउस प्रभाव भी पानी को तरल नहीं रख सकता।
• किसी भी स्रोत में यह नहीं बताया गया है कि “गोल्डीलॉक्स क्षेत्र” नाम सबसे पहले किसने दिया। एक समीक्षा लेख के अनुसार, खगोलविद 1970 के दशक में इस नाम का इस्तेमाल करते थे।

यह क्षेत्र तारे के अनुसार बदलता है। अधिक चमकीले तारे के आसपास यह दूर होता है। कम चमकीले तारे के आसपास यह पास होता है।

सूर्य का यह क्षेत्र कहाँ है?

• कास्टिंग (Kasting) के मॉडल के अनुसार यह लगभग 0.95 से 1.67 AUहै। कोप्पारापु (Kopparapu) के संशोधित मॉडल के अनुसार यह 0.99 से 1.70 AU.
• एक AU पृथ्वी और सूर्य के बीच की दूरी है। पृथ्वी 1 AU पर, भीतरी सीमा के पास स्थित है।
• शुक्र (Venus) 0.72 AU की दूरी पर परिक्रमा करता है। यह भीतरी सीमा से भी सूर्य के अधिक पास है।
• मंगल (Mars) 1.5 AU की दूरी पर परिक्रमा करता है। यह बाहरी सीमा के भीतर है। कार्ड 4 में बताया गया है कि फिर भी मंगल का पानी क्यों खत्म हो गया।

दूसरे तारों के आसपास क्या स्थिति है?

• अधिक गर्म तारों के आसपास यह क्षेत्र अधिक चौड़ा होता है।
• लाल बौने तारे (Red dwarfs) छोटे और कम चमकीले तारे होते हैं। आकाशगंगा (Milky Way) के लगभग 73% तारे लाल बौने हैं।
• लाल बौने तारे का यह क्षेत्र बहुत संकरा और तारे के पास होता है। TRAPPIST-1 d की अपने तारे से दूरी, पृथ्वी और सूर्य की दूरी की केवल 2% है। इसका एक वर्ष पृथ्वी के चार दिनों के बराबर है।
• सूर्य जैसे तारे कुल तारों के केवल 6% हैं। K बौने तारे 13% हैं।

दूरी केवल यह बताती है कि तापमान अनुकूल हो सकता है। ग्रह को उपयुक्त वायुमंडल, सुरक्षा और शांत तारा भी चाहिए।

शुक्र और मंगल पर क्या समस्या हुई?

• शुक्र: इसका घना वायुमंडल लगातार बढ़ते ग्रीनहाउस प्रभाव के कारण गर्मी को रोककर रखता है। इसकी सतह का तापमान लगभग 467 डिग्री सेल्सियस है। मॉडल बताते हैं कि शुक्र पर कभी उथला महासागर रहा हो सकता है।
• मंगल: इसका वायुमंडल पतला है, इसलिए सतह पर तरल पानी लंबे समय तक नहीं टिक सकता। आज मंगल पर पूरे ग्रह को घेरे हुए चुंबकीय क्षेत्र नहीं है।
• NASA के MAVEN मिशन ने पाया कि सौर पवन और विकिरण ने मंगल के वायुमंडल को छीन लिया। मंगल के वायुमंडल में कभी मौजूद रही अधिकांश गैस अंतरिक्ष में खो चुकी है।

लाल बौने तारों के आसपास के ग्रहों को क्या समस्याएँ होती हैं?

• युवा लाल बौने तारों में शुरू से ही शक्तिशाली ज्वालाएँ उठती हैं।
• इस क्षेत्र के ग्रहों पर तीव्र एक्स-रे और पराबैंगनी विकिरण पड़ता है।
• ऐसे अधिकांश ग्रह ज्वारीय रूप से बंधे होते हैं। उनका एक ही भाग हमेशा तारे की ओर रहता है।
• इस क्षेत्र में होने का अर्थ यह नहीं है कि कोई ग्रह जीवन के अनुकूल है।

इन उदाहरणों का उल्लेख सबसे अधिक होता है।

आपको कौन-से ग्रह याद रखने चाहिए?

• Kepler-22b (2011): किसी दूसरे तारे के इस क्षेत्र में मिला पहला पुष्ट ग्रह, जिसकी त्रिज्या मापी गई थी। यह 290 दिनों में एक परिक्रमा पूरी करता है।
• Kepler-186f (2014): पृथ्वी के आकार का यह ग्रह सिग्नस (Cygnus) तारामंडल में लगभग 500 प्रकाश-वर्ष दूर है। इसे पृथ्वी को मिलने वाली ऊर्जा की एक-तिहाई ऊर्जा मिलती है। NASA इसे पृथ्वी का करीबी रिश्तेदार कहता है, पृथ्वी का जुड़वाँ नहीं।
• Kepler-452b (2015): यह सूर्य जैसे तारे की परिक्रमा 384.8 दिनों में पूरी करता है। NASA इसे पृथ्वी का करीबी रिश्तेदार कहता है। यह जीवन के अनुकूल क्षेत्र की संकीर्ण अनुमानित सीमा से थोड़ा बाहर है।
• Proxima b (2016): इसे HARPS स्पेक्ट्रोग्राफ की मदद से खोजा गया था। यह उपकरण चिली के ला सिला (La Silla) में ESO की 3.6 m दूरबीन पर लगा है। यह सबसे निकट का ज्ञात बहिर्ग्रह है, जो लगभग 4 प्रकाश-वर्ष दूर है। यह 11.2 दिनों में अपने तारे का एक चक्कर लगाता है।
• TRAPPIST-1 e, f और g (2017): NASA के अनुसार, सात ग्रहों में से ये तीन इस क्षेत्र में आते हैं। यह तारा 40 प्रकाश-वर्ष दूर है।
• TOI-700 d (2020): इस क्षेत्र में TESS द्वारा खोजा गया पृथ्वी के आकार का पहला ग्रह।

K2-18b के बारे में क्या पता है?

K2-18b लगभग 120 प्रकाश-वर्ष दूर है। Webb ने 2023 में वहाँ मीथेन और कार्बन डाइऑक्साइड का पता लगाया। 2025 में वहाँ जीवन से जुड़ी हो सकने वाली एक गैस मिलने का दावा किया गया था। बाद के विश्लेषणों में इस दावे की पुष्टि नहीं हुई। इस पाठ में इसे जीवन के अनुकूल नहीं माना गया है।

अलग-अलग दूरबीनें अलग-अलग काम करती हैं। मिलकर वे ग्रहों को खोजती हैं और उनके वायुमंडल की जाँच करती हैं।

कौन-से अंतरिक्ष मिशन खास हैं?

• Kepler को 6 मार्च 2009 को प्रक्षेपित किया गया था। इसने सिग्नस (Cygnus) तारामंडल के लगभग 150,000 तारों पर लगातार नज़र रखी और पारगमन विधि का उपयोग किया। इसका मिशन 30 अक्टूबर 2018 को समाप्त हुआ। इसने 2,600 से अधिक ग्रहों की खोज की।
• TESS को 18 अप्रैल 2018 को प्रक्षेपित किया गया था।
• Webb को 25 दिसंबर 2021 को प्रक्षेपित किया गया था। यह एकमात्र दूरबीन है जो आवश्यक सटीकता के साथ TRAPPIST-1 के ग्रहों के वायुमंडलों का अध्ययन कर सकती है।
• NASA ने पुष्टि किए गए बहिर्ग्रहों की कुल संख्या 6,000 बताई थी। यह जानकारी 17 सितंबर 2025 की थी।

भारत ने क्या किया है?

• भौतिक अनुसंधान प्रयोगशाला (Physical Research Laboratory, PRL) PARAS स्पेक्ट्रोग्राफ का संचालन करती है। यह माउंट आबू की 1.2 m दूरबीन पर लगा है।
• ISRO के अनुसार, K2-236b, जो लगभग 600 प्रकाश-वर्ष दूर शनि से छोटा एक ग्रह है, भारत द्वारा खोजा गया पहला बहिर्ग्रह था। इसे 2018 में खोजा गया था।
• इसके बाद TOI-1789b (2021) और TOI-4603b (2023) खोजे गए। TOI-6038A b पर ISRO की फरवरी 2025 की विज्ञप्ति में इसे PARAS-1 और PARAS-2 की कुल पाँचवीं खोज बताया गया है।
• इनमें से TOI-1789b को गर्म बृहस्पति जैसा ग्रह और K2-236b को शनि से छोटा ग्रह बताया गया है।
• AstroSat ने 31 मई 2017 को प्रॉक्सिमा सेंटॉरी (Proxima Centauri) से निकलने वाली तेज चमकों के अध्ययन अभियान में भाग लिया।

कौन-से नए मिशन और ग्रह खोजेंगे?

• ESA का Plato 26 कैमरों से सूर्य जैसे तारों के आसपास जीवन के अनुकूल क्षेत्र तक स्थित ग्रहों का अध्ययन करेगा। ESA के 2026 के पृष्ठ के अनुसार, इसका प्रक्षेपण 2027 की शुरुआत में निर्धारित है।
• NASA ने अपनी रोमन अंतरिक्ष दूरबीन (Roman Space Telescope) के प्रक्षेपण की तारीख 30 अगस्त 2026 बताई है। इसका कोरोनाग्राफ तारे की रोशनी को रोककर ग्रहों की तस्वीरें ले सकता है।

संभव है। किसी ग्रह या चंद्रमा को केवल अपने तारे से ही नहीं, अपने भीतर से भी गर्मी मिल सकती है।

तारे से दूर स्थित चंद्रमा गर्म कैसे रह सकता है?

• यूरोपा (Europa), बृहस्पति का एक चंद्रमा है। इसकी बर्फ के नीचे खारे पानी का महासागर है। इसमें पृथ्वी के महासागरों से लगभग दोगुना पानी है।
• यूरोपा (Europa) सूर्य से बहुत दूर है, इसलिए उसकी सतह जमी हुई है। ज्वारीय बलों से होने वाला खिंचाव और दबाव संभवतः इतनी गर्मी पैदा करता है कि महासागर का पानी तरल बना रहता है।
• एन्सेलाडस (Enceladus), शनि का एक चंद्रमा, फव्वारों के रूप में जलवाष्प छोड़ता है। कैसिनी (Cassini) ने 2005 में इन फव्वारों की खोज की थी।
• NASA का यूरोपा क्लिपर (Europa Clipper) रहने योग्य परिस्थितियों की जाँच के लिए 14 अक्टूबर 2024 को प्रक्षेपित किया गया था। यह 2030 में यूरोपा पहुँचेगा।

क्या पूरी आकाशगंगाओं के लिए भी कोई क्षेत्र होता है?

• यह आकाशगंगीय रहने योग्य क्षेत्र (Galactic Habitable Zone) 2001 में गोंजालेज़ (Gonzalez), ब्राउनली (Brownlee) और वार्ड (Ward) ने प्रस्तावित किया था।
• यह हमारी आकाशगंगा का वह हिस्सा है जहाँ पृथ्वी जैसे ग्रह पर पानी तरल बना रह सकता है।
• 2004 के एक अध्ययन ने इसे आकाशगंगा के केंद्र से 7 से 9 किलोपारसेक की दूरी पर एक छल्ले के रूप में बताया।

विश्वसनीय स्रोतों में भी कभी-कभी मतभेद होता है। यहाँ मुख्य उदाहरण दिए गए हैं।

क्या मंगल इस क्षेत्र से बाहर है?

आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले आँकड़ों के अनुसार नहीं। मंगल 1.5 AU की दूरी पर है और बाहरी सीमा लगभग 1.67 से 1.70 AU है। यहाँ समझने वाली बात यह है कि मंगल ने अपना वायुमंडल खो दिया और उसका पूरे ग्रह में फैला चुंबकीय क्षेत्र नहीं है।

सूर्य का रहने योग्य क्षेत्र कितना चौड़ा है?

यह मॉडल पर निर्भर करता है। कास्टिंग (Kasting) के अनुसार यह 0.95 से 1.67 AU है। कोप्पारापु (Kopparapu) के अनुसार यह 0.99 से 1.70 AU है। पुराने अनुमानों में यह 0.725 से 1.24 AU था। इस पाठ में लगभग 1 से 1.7 AU बताया गया है।

2025-2026 में नया क्या है?

• 17 सितंबर 2025 को NASA ने बताया कि उसके पुष्ट बाह्यग्रहों की संख्या 6,000 तक पहुँच गई है।
• TRAPPIST-1 e पर वेब (Webb) के नतीजे (सितंबर 2025) संकेत देते हैं कि संभवतः उस पर ग्रह के निर्माण के समय बना मूल वायुमंडल नहीं है। वेब को TRAPPIST-1 d पर पृथ्वी जैसा वायुमंडल नहीं मिला (13 अगस्त 2025)।
• K2-18b: 2025 में जीवन से जुड़ी एक गैस मिलने का दावा बाद के विश्लेषणों में पुष्ट नहीं हुआ।
• ESA के एक पुराने पृष्ठ पर प्लेटो (Plato) के प्रक्षेपण का समय दिसंबर 2026 और एक नए पृष्ठ पर 2027 की शुरुआत बताया गया है। इस पाठ में नए पृष्ठ का समय लिया गया है।

UPSC ने 2015 में क्या पूछा था?

UPSC CSP 2015 के सामान्य अध्ययन प्रश्नपत्र I के Q45 में पूछा गया था कि समाचारों में अक्सर दिखने वाला शब्द “गोल्डीलॉक्स ज़ोन (Goldilocks Zone)” किस संदर्भ में आता है। विकल्पों में “पृथ्वी की सतह के ऊपर रहने योग्य क्षेत्र की सीमाएँ” और शेल गैस वाले क्षेत्र शामिल थे। अन्य विकल्प बाह्य अंतरिक्ष में पृथ्वी जैसे ग्रहों की खोज और उल्कापिंडों की खोज थे। प्रश्न 45 की आधिकारिक उत्तर कुंजी में सही विकल्प (c), बाह्य अंतरिक्ष में पृथ्वी जैसे ग्रहों की खोज, है।