ParadokS
Kayıtlı Üye
Yedi büyük gizem
Birçoğumuz Dünya’yı yeterince tanıdığımızı sanıyoruz. Dünya, aslında pek çok açıdan tam bir bilmece. Örneğin Yeryüzü bir toz bulutundan nasıl oluştu? Cansız kimyasallar bir araya gelerek yaşayan organizmalara nasıl dönüştü? Dünya’nın merkezinde neler olup bitiyor?
Diğer gezegenler niçin bizden farklı?
Saygın bilim dergisi New Scientist Dünya’mızla ilgili bu ve benzeri diğer temel sorulara yanıt arıyor.
Yaşama zemin hazırlayan olumlu koşullar nasıl bir araya gelmiş olabilir?
Güneş sistemine şöyle bir baktığımız zaman sekiz gezegenin de kozmosun farklı kısımlarından gelip sistemi oluşturduğunu düşünebilirsiniz. Oysa hepsi, 4.5 milyar yıl önce güneşi çevreleyen aynı gaz bulutundan oluşmuşlardır. Kütleçekimi, gaz bulutunu tam ortasında güneş yer alacak şekilde bir araya getirirken, toz tanecikleri çarpışarak birbirlerine yapıştılar. Dolayısıyla taneciklerin boyutları büyüdüğü için daha geniş kütleçekimsel alanlar oluşturdular. Bu kümeler de daha sonra birbirine çarpıp birleşerek bugün bildiğimiz gezegenleri oluşturdular.
Güneş sistemimizin öyküsü kabaca böyle. Ancak Dünya’nın erken evrelerinde ne olup bittiği konusunda ayrıntılara girersek, ortaya kocaman bir soru işareti çıkıyor. Bu sorunu yanıtlamak çok önemli, çünkü bu şekilde Yeryüzü’nün canlı yaşama nasıl olup da bu kadar uygun hale geldiğini anlayabiliriz. Dünya’nın güneşte olan uzaklığı bu bağlamda çok önemli bir gelişme, çünkü Yeryüzü’nün bu mesafeden yaşam için uygun ısı ve ışığı sağladığını biliyoruz. Karbon, hidrojen, nitrojen, fosfor ve sülfür gibi canlı yaşamın temel taşlarını oluşturan, eşi benzeri bulunmayan karışım ve su yaşamın diğer vazgeçilmezleri. Bunlar olmasaydı ve gezegenin yüzeyinde sıvı su bulunmasaydı bugün bildiğimiz şekilde yaşam hiçbir zaman evrilmezdi.
Kimyasal açıdan Yeryüzü yaşama uygunluk açısından komşularından daha şanslı konumda. Peki bu şanslılık hali nasıl olmuş olabilir?
Bildiğimiz tek şey bulutun içindeki farklı elementlerin farklı sıcaklıklarda yoğunlaşmış olması. Bu süreçte de güneşe olan mesafenin kritik bir rol oynadığını biliyoruz. Ancak bu ilk aşamadan sonra neler olup bittiğini tam olarak bilemiyoruz. Çünkü Yeryüzü’ndeki kayalar çok kereler sıkıştırılmış, erimiş ve aşınmış olduğu için nasıl oluştuklarıyla ilgili herhangi bir ipucu içermemektedirler. Ve güneş sistemindeki gezegenlerin pek çoğuna ulaşmamız mümkün olmadığı için meteoritler ile yetinmek zorunda kalıyoruz. Bunlar gezegenlerle aynı dönemde oluşmuş oldukları halde bugüne dek çok fazla değişim geçirmediklerinden, çok değerli bilgi kaynaklarıdır. Ne var ki bunları incelemek için de dünyaya düşmelerini beklemek zorundayız.
Kondrit denilen meteorit sınıfı yapısal açıdan Yeryüzü ile büyük bir benzerlik taşır. Bu da ikisinin de aynı malzemeden yapılmış olduğu sonucunu ortaya çıkartır. Oysa ikisinin arasında çok belirgin olmasa da bazı farklılıklar vardır. Örneğin kondrit meteoritlerindeki oksijen izotop karışımı Yeryüzü’nde bulunanlara benzemez. Bugüne dek kimse bunun nedenini bilemese de, bu göz ardı edilemeyecek bir gizemdir, çünkü oksijen, Dünya’nın kabuğunda bulunan en yaygın elementtir ve kütlesinin yarısını oluşturur.
Bir diğer bilinmeyen de Dünya’daki yaşamı besleyen su kaynaklarının nasıl ve nereden geldiği ile ilgilidir. Güneşe çok yakın olduğu için suyun gaz bulutundan yoğunlaşmış olması olası görülmüyor. Dünya’nın oluşumu sırasında az miktarda su oluşmuş olsa bile, bunun Ay’ın oluşumuna yol açan devasa çarpışma sırasında buharlaşmış olması çok büyük bir olasılıktır. En yaygın açıklama suyun Dünya’ya kuyruklu yıldız aracılığı ile daha sonra taşınmış olmasıdır. Bu kuyruklu yıldızların güneş sisteminin dışından gelerek, “Geç Ağır Bombardıman” dönemi olarak adlandırılan dönemde Dünya’ya düştüğü ileri sürülüyor. Bu yalnızca bir varsayım. Suyun nereden geldiği ile ilgili net bir bilgi henüz söz konusu değil.
Açıkça gezegenlerin nasıl oluştuğuna ilişkin yeni görüşlere ihtiyacımız var. Bu yılın sonlarına doğru uzaya gönderilecek olan Avrupa Uzay Ajansı’na ait Herschel Uzay Teleskopu bir takım soruları yanıtlayabilir.
2) Dünya’nın ‘Karanlık Çağları’nda neler olmuş
olabilir?
Bundan 4.53 milyar yıl önce bebek Dünya, güneşin çevresindeki yörüngede yerini alırken bir felakete maruz kaldı. Genç gezegenimiz Mars büyüklüğünde bir cisimden büyük bir darbe yedi. Çarpışmanın meydana getirdiği toz duman, Dünya’dan bir parçanın kopmasına ve böylece Ay’ın oluşmasına yol açtı. Çarpışmanın ürettiği ısı Dünya’nın üst katmanlarını eritti. Sonuçta Dünya’nın ilk 500 milyon yılı –Hadean Dönemi denilen Dünya’nın Karanlık Çağı- arkasında hiçbir iz bırakmadan kayıtlardan silinmiş oldu.
Güneş sistemini için “Sıfır Zaman” 4.567 milyar yıl öncesine kadar gider. 4.55 milyar yıl önce Yeryüzü’nün %65’i oluşmuştu. Daha sonra 20 milyon yılın sonunda kendi yolunda ilerleyen bir cisim, Dünya’ya çarparak atmosfere buhar halında silikonların saçılmasına neden oldu. Bunlar yoğunlaşarak lava yağmurları şeklinde Yeryüzü’ne düştü ve ortaya erimiş kayalardan oluşan bir deniz çıktı. Dünya çekirdeğine kadar eridi ve katı bir kabuk oluşturma süreci yeniden başladı.
Dünya’nın kabuğu bugün 3.6 milyar yaşındaki kayalardan oluşuyor. Dolayısıyla cehennemi Hadean Dönemi’nden arta kalanlar yer kabuğunda çok ince bir tabaka oluşturmuş olabilir. Geride kalan eski kayaların büyük bir bölümü –kabuğun milyonda bir parçası- ısı ve basınca bağlı olarak değişim geçirmesine karşın, zirkon denilen minik kristaller bize o dönem ile ilgili az da olsa bilgi veriyor.
Batı Avustralya’nın Jack Hills bölgesinde bulunan kayalarda bulunan zirkonlar Dünya’nın en yaşlı mineralleridir. Bunlar sıra dışı bir dayanıklılığa sahip olan zirkonyum silikat kristallerinden oluşur ve yüksek oranda uranyum içerir. Çok genç kayaların içinde bulunmalarına karşın pek çok zirkonun 4 milyar yıldan daha yaşlı olduğu biliniyor.
Zirkonlar, eriyik halindeki Yeryüzü soğuduğu zaman neler olduğuna ilişkin pek fazla bilgi vermese de içerdikleri oksijen dolayısıyla su içinde oluştukları anlaşılıyor. Bu da Dünya denizlerinin 4 milyar yıldır var oldukları anlamına geliyor. Bu da yeni soruların ortaya çıkmasına yol açıyor: Denizlerin katı, su geçirmez yüzeylerin üzerinde oluşmuş olması gerekir. Bu durumda Dünya’nın kabuğu neye benziyor olabilirdi? Bugüne dek bu sorunun kesin yanıtı bilinmiyor . Belki de Hadean Kabuğu ile ilgili en belirgin gözlem, bu kabuğun artık var olmadığıdır. Bu moral bozucu bir çıkarım olmakla birlikte bazı ipuçlarını da beraberinde getiriyor. O dönemlerde levha tektoniği hareketleri daha hızlı ve şiddetliydi.
Hadean Dönemi ile ilgili bilgi edinebileceğimiz iki yol daha var. Yeryüzü’nde eski mineral ve kaya arayışları, her gün biraz daha gelişen mikro analizlerle birleştirildiği zaman, Yeryüzü’nün ikinci kez oluşumunda neye benzediğine ilişkin bazı ipuçları verebilir.
İkinci yol Ay ve Mars’tan getirilen minerallerin incelenmesidir. Bu da Dünya’nın çarpışmadan önce neye benzediğine ışık tutabilir.
3) Yaşam nasıl oluşmuş
olabilir?
Yaşamın Yeryüzü’ne bir meteorit ile gelmiş olması gibi uzak bir olasılığı bir kenara bırakırsak, yaşamın gezegenin bebeklik döneminde var olan fiziksel ve kimyasal koşullardan kaynaklanmış olabileceğini varsayabiliriz. Bu koşulların neye benzediğini ortaya çıkartmak çok zordur, çünkü bugün üzerinde yaşadığımız Dünya’da o zamanlardan geriye yok denecek kadar az iz kaldığını söyleyebiliriz.
Bugüne dek yaşam ile ilgili kanıtlar 3.8 milyar yaşındaki kayalardan elde edilebiliyordu. 1990’lı yıllarda Batı Grönland’da keşfedilen bu kayalarda ağır karbon izotopu yoğunluğu inanılmayacak kadar düşüktü. Bunun mikro organizmaların faaliyette bulunmasından kaynaklandığı düşünüldü, çünkü hafif izotoplar hücre duvarlarından daha kolay geçebildiği için mikropların bulunduğu bölgelerde birikim yapıyor olabilirdi.
Bu kayaların, Ay’ı oluşturan çarpışmadan sonra Dünya’nın kendi kendini yenilemeye çalıştığı dönemde oluştuğu düşünülüyor. Primordiyal (başlangıçtan beri var olan) denizlerin ve kıtaların oluşumu gezegene arada sırada çarpan büyük asteroidler tarafından kesintiye uğruyordu. Darwin yaşamın “ılık, küçük bir gölde” meydana geldiğini varsayıyordu. Aslında bu sıcak ve tuzlu bir kazan gibi bir şeydi.
Bu, şu anda yaşadığımız çevreden çok farklı bir ortamdı. Veya böyle olduğu tahmin ediliyor. Yaşamın yeşermeye başladığı koşullara ilişkin en ufak bir iz kalmadığına göre her şey varsayımlar üzerine inşa ediliyor. Belki de yaşamın ortaya çıkışı o kadar küçük bir ölçekte meydana gelmiş olabilir ki, bu ölçeği gözden kaçırmış olmamıza şaşırmamak gerekir.
Erken Dünya’nın koşullarının benzerlerine hâlâ sahibiz. Bu koşullar deniz tabanındaki hidrotermal delikleri çevreleyen ortamlarda oluşur. Jeotermal faaliyetler, bu deliklerden kaynayan su gayzerlerini okyanuslara boşaltır. Bu bölgelerde bol miktarda mikro organizmalar yaşar. İnanılmayacak kadar ilkel metabolizmalara sahip olan bu mikro organizmalar, enerji ihtiyaçları için güneş ışığına bağımlı değildirler. Hidrotermal deliklerin yaşamın köklerini barındırıp barındırmadığı veya erken dönemdeki yaşamın bir sığınağı olup olmadığı henüz bilinmiyor.
Diğer bir sorun da, cansız kimyasalların bir araya gelerek yaşayan organizmaları nasıl dönüştüğünü anlamakta yaşanıyor. Bu noktada tavuk-ve-yumurta çelişkisi ile karşı karşıya kalıyoruz. DNA’nın yoluna devam etmesi için proteinlere ihtiyacı vardır. Oysa bu proteinlerin yapı taşlarını DNA’lar oluşturur. Öyleyse acaba hangisi daha erken bir tarihte dünyaya gelmiş olabilir? Bunun en olası yanıtı, basit kimyasal elementler arasındaki bir dizi reaksiyon üzerinden ikisinin de aynı anda evrilmiş olmasıdır. Bu kadar karmaşık bir süreçte, erken organizmaların kimyasal durumdan canlı yaşama nasıl geçtiğini çözmek gerçekten çok zordur.
Jeologlar bunun yanıtını Mars’ta arıyor. Burada kanıtları ortadan kaldıracak tektonik hareketler yaşanmadı. Ayrıca bu gezegen Dünya’dakilere eşit yaşta tortul kayalara sahip. Bu kayalar, Dünya’daki benzerlerinden farklı olarak, yaşam daha ortaya çıkmadan önceki kimyasal süreçlerin izini içlerinde barındırıyor olabilir. Bunu anlamak çok uzun vadeli bir hedef, ancak bu kayalarda yaşamın köklerinin izinin bulunması ve hâttâ bunların Kızıl Gezegen’in bir yerlerinde olgunlaşmayı bekliyor olmaları da çok büyük bir olasılık.
4) Dünya hangi süreçlerden geçip, levha tektoniğine sahip oldu?
Levha tektoniği olmasaydı bugün dünyamız çok farklı bir yer olacaktı. Dünya kabuğunun sürekli olarak hareket etmesi sayesinde istikrarlı bir iklime, mineral ve petrol kaynaklarına sahibiz. Ayrıca okyanuslar da, levha tektoniğine bağlı olarak, yaşamın sürdürülmesini sağlayan kimyasal dengeyi koruyor. Hâttâ levha tektoniğinin birkaç yüz milyon yılda bir evrime yeni bir ivme kazandırdığı düşünülüyor.
Dünya, levha tektoniğine sahip olduğunu bildiğimiz tek gezegen. Dünya’nın böyle bir özelliğe sahip olmasının nedenleri ne olabilir? Modellere göre levha tektoniğinin bir gezegen üzerinde sorun yaratmadan var olabilmesi için gezegenin doğru boyutta olması gerekir. Eğer çok küçük olsaydı litosferi –kabuğun katı kısmı- çok kalın olabilirdi. Çok büyük olsaydı güçlü kütleçekim alanı, levhaları sıkıştıracak, birbirlerine çok sıkı bağlanmalarına yol açacaktı. Koşulların da tam olarak uygun olması da gerekiyordu. Gezegeni oluşturan kayalar ne çok sıcak, ne çok soğuk, ne çok yaş, ne de çok kuru olmalıydı.
Ne var ki bu koşullar karşılanmış olsaydı bile, litosferin bir şekilde kırılması ve bir parçanın diğer parçanın altına doğru dalması gerekiyordu. Bugün biz bu sürece dalma-batma diyoruz. Pek çok deniz havzasının kenarında, soğuk ve yoğun okyanus tabanı, yoğunluğu daha az olan karasal kabuğun altına dalar ve mantonun içine doğru batar.
Ancak genç Dünya bugünkünden daha sıcak bir iklime sahipti. Sert fakat kolayca kırılabilir bir dış kabuğa sahip olacağı yerde, ilk çatlakların oluşmuş olduğu daha yapışkan/esnek bir kabuğu vardı. Bugüne kadar yapılmış olan sayısız bilgisayar modeli, kabuktaki kırıkların aynı anda nasıl oluştuğunu sanal olarak göstermeye çalıştıysa da başarılı sonuçlar alındığı söylenemez.
Sıcak mantodan dışarı çıkmak isteyen erimiş mineraller ilk deliği açmış olabilir. Veya bir asteroid veya kuyrukluyıldız çarpması tetikleyici bir rol oynamış olabilir. Bu çarpışma, levhaların hareketini yaratan zincirleme olayların tetikleyicisi olabilir.
Bir diğer bilinmeyen ise bu olayın ne zaman başladığı ile ilgilidir. Bu konuda okyanusal kabuk çok az bilgi içerir, çünkü bunlar o kadar eski değildir. Yine de dalma-batma olayından bir şekilde paçayı kurtarmış olan okyanusal kabukları var ve bunlar bazı ipuçları içeriyor. “Ofiyolit-Ophiolite”ler eski okyanusal kabuğundan arta kalan küçük parçalardır. Bunlar, dalma-batma zonundaki kabuğun altına itileceklerine, dalma-batma bölgelerindeki kıtasal kabuğun üzerine doğru itilmişlerdir. Son yapılan bir çalışmada Grönland’da ofiyolit olduğu sanılan parça örnekleri bulundu. Bunların 3.8 milyar yaşında olduğu sanılıyor. Böylece levha tektoniğinin 3.8 milyar yıl önce var olduğu anlaşılmış oluyor.
Levha tektoniğinin tam olarak ne zaman başladığı bilinmese de, o tarihten sonra gezegenimizin yüzeyinin çeşitli kereler yeniden şekillendiği biliniyor. Bu süreç, suyu, karbonu ve nitrojeni yeniden dönüşüm sürecine sokarak yaşam için ideal bir ortam oluşturdu. Ayrıca Dünya’da bulunan petrolün, gazın ve mineral kaynaklarının pek çoğu yaratılmış oldu. Atmosfere karbon dioksit püsküren yanardağlar ve birbirine sürtünen tektonik levhalar birlikte iklimi yaşanabilir bir hale getirdiler.
Levha hareketleri ayrıca okyanusların açılıp kapanmasına, dağların yükselip alçalmasına, kıtaların yakınlaşıp uzaklaşmasına da yol açar. Her 500 ve 700 yılda bir levha tektoniği kıtaları bir araya getirerek, süper kıtaları oluşturur. En sonuncusu 250 milyon yıl önce oluşan Pangaea idi ve 250 milyon yıl içinde kıtaların yeniden birbiri ile birleşeceği düşünülüyor.
Bu süper kıtalar birbirinden koptuğu zaman, kıtalar oluşup, sığ denizler ortaya çıkarken, evrimin ivmesi artar ve ortaya sayısız yeni tür çıkar ve yeni bölgelerine uyum sağlarlar.
Zaman içinde Dünya soğurken mantodaki konveksiyon akımları levhaları itemeyecek kadar zayıflayacak. Bugün kimse levha tektoniğinin hareketliliğini daha ne kadar sürdüreceğini bilmiyor. Levha tektoniği, gezegenimizin güneş tarafından yok edilmesinden önce de durabilir. Ancak bu konuda kaygılanmaya gerek yok. Kaldı ki levha tektoniği yeniden hareketlendiği zaman insanlar, gezegen tarihinin tozlu sayfalarında kalmış olacak.
5) Dünya’nın merkezinde ne var?
Bu sorunun yatı tek kelimedir: Demir. Ancak öykü bu kadar basit değildir. Dünya’nın çekirdeğinin nasıl olduğu ve nasıl oluştuğu konusunda bilinmesi gereken çok şey var.
Çekirdek 2890 kilometre derinlikte başlar ve iki tabakadan oluşur. Biri çekirdeğin dışındaki erimiş demir ve diğeri ise içindeki katı çekirdektir. Bu katı çekirdek nikel ve demirden oluşur; boyutları Ay kadardır.
Ne var ki bu hep böyle değildi. İlk başta gezegen, belirgin bir yapısı olmayan karmakarışık bir yığındı. Derken başta demir ve nikel olmak üzere en ağır elementler, merkeze doğru yol aldılar ve çekirdeği oluşturdular.
Bunun tam olarak nasıl olduğu da tartışmalı. Bir görüşe göre çekirdek birden bire, merkeze doğru akan bir çığ gibi oluştu. Diğerlerine göre demir yavaş yavaş, damla damla aktı. Dünya’nın derinliklerindeki volkanik kayalarda ölçülen radyoaktif izotoplar, çekirdeğin gezegen 30-100 milyon yaşlarındayken oluştuğunu gösteriyor. 3.5 milyar yıl önce sıvı demir çekirdeğin içindeki dönme hareketinin bir manyetik alan yarattığı düşünülüyor. Daha sonra, 1.5 milyar yıl önce çekirdeğin merkezi kristalize olacak kadar soğuyunca, katı bir iç çekirdek oluştu.
Çekirdekle ilgili gizemlerden biri son yıllarda netlik kazandı. Uzun zamandır sismik dalgaların çekirdeğin doğu kenarında, batıya oranla daha hızlı yol aldığı biliniyordu. Ancak bunun nedenini kimse çözememişti. Şimdi simülasyonlara göre bunun nedeni çekirdeğin dış kısımlarında dönerek akan sıvı demirdir. Sıvı demirin, manto ile olan sınıra yakın, soğuk malzemeyi aşağı çektiği ve bunu katı iç çekirdeğe yapıştırdığı artık biliniyor. Son 300 yıldır demir girdabının çok büyük bir kısmı Asya’nın altında yer alıyor. Sonuç olarak iç çekirdek doğu kısmında batıya göre yaklaşık 100 km daha büyüktür.
Bütün bunlar Dünya’nın manyetik alanında etki yaratır. Bazı araştırmacılar, iç çekirdeğin büyümesinin yol açtığı türbülansın zaman içinde kaydığını ve Dünya’nın kuzey ve güney manyetik kutuplarının yer değiştirdiğini ileri sürüyor. Bu olduğu zaman –geçmişte olduğu gibi- gezegen geçici olarak güneşten gelen enerjik parçacıklara karşı savunmasız bir hale gelir. Bunlara güneş rüzgârları denir. Bunun bilgisayar sistemlerine ve daha da önemlisi yaşama da zarar vermesinden korkuluyor. Bunun ne zaman olacağını kimse bilmiyor.
6) Dünyanın iklimi niçin istikrarlı?
Dünya güneş sistemindeki tek su içeren cisim değildir. Venüs ve Mars’ın da yaşama ıslak başladıkları, koşullar değiştikçe sularını yitirdikleri biliniyor. Dünya böyle bir felaketten kendini nasıl kurtarmış olabilir?
Gezegenimizin iklimi dikkat çekecek kadar tutarlıdır ve 4 milyar yıldır da bu yaşanabilir, dar alanda kalmayı başarıyor. Bunun nedeni temelde levha tektoniği, karbon dioksit ve denizler arasındaki etkileşimdir.
Bu döngü, yanardağların atmosfere CO2 püskürtmesi ile başlar. Bu da gezegenin sera etkisiyle sıcak kalmasını sağlar. Bu sıcaklık deniz suyunun buharlaşmasına yol açarak bulutları ve yağmuru oluşturur. Yağmurun içindeki eriyik halindeki CO2 az miktarda asidiktir. Dolayısıyla yüzeydeki kayalarla reaksiyona girerek, karbon içeren minerallerin eriyerek suya karışmasına neden olur.
Bu karışım daha sonra denizlere taşınır. Burada mineraller birikir ve zaman içinde deniz yatağında karbon içeren yeni kayaları oluşturur. Er veya geç levha tektoniği bu kayaları dalma-batma zonlarına taşır. Burada CO2, Dünya’nın iç kısımlarındaki ısının etkisiyle kayaların içinden çıkar ve volkanlar aracılığı ile atmosfere geri döner.
Bu döngü son derece etkili bir termostat gibi çalışır. Gezegen sıcakken, yağmurlar artar ve atmosferin CO2’den temizlenmesinin hızını artırır. Sonuçta gezegen soğur. Gezegen soğuyunca yağmurlar azalır, volkanik gazlar atmosferde birikir ve gezegeni ısıtır.
Venüs ve Mars’ta da ilk evrelerinde benzer bir termostatın etkili olduğu düşünülüyor. Ne var ki Venüs, güneşe çok yakın olduğu için aşırı ısı, termostata aşırı yük bindirir. Daha sıcak bir atmosfer, daha soğuk bir atmosfere göre daha fazla su tutar ve su buharı sera gazı gibi çalıştığı için ısının daha da artmasının yolunu açar. Zaman içinde bu etmenler tüm okyanuslar buharlaşıncaya kadar gezegeni ısıtır. Aynı zamanda Venüs atmosferindeki yüksek güneş radyasyonu suyu hidrojen ve oksijen olmak üzere ikiye ayırır. Sonuçta hafif olan hidrojen atomları uzaya kaçar. Böylece Venüs suyunu bir daha geri gelmeyecek şekilde yitirir. Dolayısıyla termostat üzerindeki kontrolü de yok olur.
Oysa Mars, termostatını sürdürmek için gereğinden fazla küçüktür. Görece olarak zayıf kütleçekimi yüzünden atmosferinde ısıyı hapseden gazlarını tutması çok zordur. Bu arada Dünya’dakinden daha büyük bir yüzey-hacim oranına sahip olan çekirdeği, hızlı bir şekilde soğur. Levha tektoniğinin önünü keser ve gezegeni ısıtan CO2 kaynağı ortadan kalkar.
Çekirdeğin soğuması ayrıca Kızıl Gezegen’in manyetik alanını kapatır –çünkü manyetik alan aktif bir çekirdeğin yan ürünüdür- . Manyetik alan olmayınca Mars güney radyasyonunun tüm etkilerine açık hale gelir. Bu da su moleküllerinin hidrojen ve oksijen olarak ayrışmasına yol açar. Sonuçta Venüs’teki gibi suyun Mars atmosferinden kaçışının önü açılır.
Dünya’da iklimin yaşamı desteklemesinde Ay’ın da önemli bir rol oynadığını unutmamak gerekir. Ay, Dünya’nın ekseninin düzensiz bir şekilde yalpalamasına engel olur. Çok küçük bir yalpalama bile buzul çağına yol açabilir. Ancak maruz kaldıklarımız Mars’takilerle kıyaslandığında hiçbir şeydir. Mars’ın ekseni Jüpiter’in kütleçekimsel kuvvetinin etkisiyle bir yana tümüyle yatar.
Dünya üzerindeki yaşam da iklimin istikrarında önemli bir rol oynar. Pek çok su organizması, denizlerdeki erimiş CO2’yi, kabuklarını ve dış iskeletlerini oluşturmak için kullanır. Bunlar öldükten sonra deniz yatağına çöker ve zaman içinde karbon zengini kayalar oluşturur. Bu sürecin hızı, atmosferik CO2 arttığı zaman hızlanır. Bunun sonucunda CO2’nin okyanuslara inmesi de ivme kazanır. Karşılığında atmosferik CO2 azalır ve sıcaklık düşer.
Kuşkusuz insan faaliyetlerinin de etkisini unutmamak gerekiyor. Fosil yakıt tüketimi ile yarattığımız iklim değişikliği milyonlarca yıl etkisini sürdürür. Ancak bizler gittikten sonra Dünya’nın termostatı yeniden kontrolü eline geçirebilir. Ne var ki bunun garantisi yok. Unutmayalım ki hem Venüs hem de Mars bir zamanlar yaşanabilir gezegenlerdi. Belki de bunları bir uyarı olarak ele alıp, Dünya’mızın termostatına daha iyi bakmamız gerekiyor.
7) Depremleri ve yanardağ püskürmelerini önceden tahmin edebilir miyiz?
Yanardağ püskürmeleri ve depremler, sürekli kıpır kıpır hareket eden tektonik levhaların oluşturduğu bir gezegen üzerinde yaşadığımızın en kesin kanıtıdır. Fayların ve yanardağların pek çoğu levha sınırlarında meydana geldiğine göre, bunların dünyanın neresinde olacağını kolayca tahmin edebiliriz. Ne yazık ki bunlara yakın bölgelerde yaşayan insanlar için bu felaketlere ne zaman yakalanacaklarını bilmek şu anda pek mümkün değildir.
Geçmişte yaşananlara dayanarak yapılan uzun süreli deprem tahminleri daha kolaydır. Örneğin, San Francisco Körfezi’nde yaşayan insanlar 30 yıl içinde yeni bir depremin olma olasılığının %62 olduğunu biliyorlar. Kısa vadeli uyarılar –saniye ölçeğinde- mümkün olabiliyor. Japonlar son yıllarda böyle bir sistem geliştirdiler. Bu sistem sayesinde insanlar kendilerini güvenceye alabilecekleri bir yere kaçabilirler.
Bu tür önlemler yaşam kurtarmakla, birlikte haftalar veya günler öncesinden uyarı yapabilmek mal ve can güvenliği açısından daha kritiktir. Bu süre içinde tehlikeli bölgeler boşaltılabilir. Eğer Dünya bu ölçekte uyarı veriyor olsa dahi, bunların nasıl okunacağını henüz kimse bilmiyor.
Depremleri önceden kestirme girişimlerinde tutulan yol, genellikle belirli bir fayın üzerindeki stresi ve gerilimleri içeren modellere, fayın en son ne zaman kıpırdadığına, uydudan alınan yer hareketleri ölçümlerine dayanır. Bazı bilim insanları Dünya’nın atmosferinin sınırındaki elektriksel faaliyetin de bir öngörü işareti olarak değerlendirilebileceğine inanıyor. Bu çok tartışmalı bir görüştür. Bu görüşün ardında yatan fikir, depremlere yol açan stres değişikliğinin, elektrik akımı yaratacak şekilde kayaların üzerinde baskı oluşturmasıdır. Bu da radon gazının salgılanmasını tetikler veya yüzey sıcaklığını artırarak Dünya’nın elektromanyetik alanını etkiler. Bütün bunlar uzaydan uydular aracılığı ile izlenebilir. Depremden hemen önce fay hatlarının üzerindeki tuhaf bulut oluşumlarının da deprem habercisi olabileceği söyleniyor.
Depremi doğru olarak önceden haber verme konusunda daha kat edilmesi gereken çok uzun bir yol olsa da, yanardağların ne zaman faaliyete geçeceğini önceden tespit etmek giderek mümkün olabiliyor. Son yıllarda uyarı işaretlerinin doğru yorumlanmasına yol açan gelişmeler sayesinde bazı bölgeler başarılı bir şekilde boşaltılabildi.
Her yanardağ net bir sinyal göndermese de en küçük bir işaret bile patlamaların habercisi olarak ele alınabilir. Okyanusun sesindeki ufak bir değişiklik Hint Okyanusu’ndaki Reunion Adası’ndaki Piton de la Fournaise yanardağının patlaması için bir haberci olarak değerlendirildi ve 2006 ve 2007 yılındaki patlamalar ufak hasarlarla atlatıldı. Okyanusun deniz tabanına çarpması sonucu ortaya çıkan düşük-frekanslı sismik dalgalarını inceleyen bilim insanları, yanardağ patlamasından hemen önce magma odacıkları üzerinden geçen ses dalgalarının yavaşladığını fark etti.
Hava koşulları da yanardağ patlamalarının habercisi olabiliyor. Alaska’daki aktif Pavlof Yanardağı genellikle sonbahar ve kış aylarında daha faaldir. Çünkü bu dönemlerdeki şiddetli fırtınalar magmayı diş macunu tüpünün sıkıştırılması gibi dışarı doğru iter. İklim değişikliğinin de benzer şekilde etki yaratması büyük bir olasılıktır. Buzulların erimesi ve yükselen deniz seviyesi de deprem fayları ve kıyılardaki yanardağ yamaçları üzerindeki yükü artırabilir. Bu da deprem ve patlamaları tetikleyebilir.
En kötü senaryo süper-yanardağ patlamalarıdır. Bunun en sonuncusu 75 bin yıl önce meydana geldi. O dönemde Dünya yüzlerce yıl sürecek bir volkanik kış dönemi yaşadı. Sonuçta dünya nüfusunun %60’ı yaşamını yitirdi.
Patlamalar her birkaç yüz bin yılda bir meydana gelir. Bir sonrakinin gelmekte olduğunu biliyoruz. Bunun başlıca iki adayı var. Biri Wyoming’deki Yellowstone, bir diğeri de güney İtalya’daki Campi Flegrei. Ancak kimse bunların ne zaman patlayacağını bilmiyor. Bu da aslında iyi bir şey, çünkü bunları engellemek için elimizde hiçbir olanak yok.
Birçoğumuz Dünya’yı yeterince tanıdığımızı sanıyoruz. Dünya, aslında pek çok açıdan tam bir bilmece. Örneğin Yeryüzü bir toz bulutundan nasıl oluştu? Cansız kimyasallar bir araya gelerek yaşayan organizmalara nasıl dönüştü? Dünya’nın merkezinde neler olup bitiyor?
Diğer gezegenler niçin bizden farklı?
Saygın bilim dergisi New Scientist Dünya’mızla ilgili bu ve benzeri diğer temel sorulara yanıt arıyor.
Yaşama zemin hazırlayan olumlu koşullar nasıl bir araya gelmiş olabilir?
Güneş sistemine şöyle bir baktığımız zaman sekiz gezegenin de kozmosun farklı kısımlarından gelip sistemi oluşturduğunu düşünebilirsiniz. Oysa hepsi, 4.5 milyar yıl önce güneşi çevreleyen aynı gaz bulutundan oluşmuşlardır. Kütleçekimi, gaz bulutunu tam ortasında güneş yer alacak şekilde bir araya getirirken, toz tanecikleri çarpışarak birbirlerine yapıştılar. Dolayısıyla taneciklerin boyutları büyüdüğü için daha geniş kütleçekimsel alanlar oluşturdular. Bu kümeler de daha sonra birbirine çarpıp birleşerek bugün bildiğimiz gezegenleri oluşturdular.
Güneş sistemimizin öyküsü kabaca böyle. Ancak Dünya’nın erken evrelerinde ne olup bittiği konusunda ayrıntılara girersek, ortaya kocaman bir soru işareti çıkıyor. Bu sorunu yanıtlamak çok önemli, çünkü bu şekilde Yeryüzü’nün canlı yaşama nasıl olup da bu kadar uygun hale geldiğini anlayabiliriz. Dünya’nın güneşte olan uzaklığı bu bağlamda çok önemli bir gelişme, çünkü Yeryüzü’nün bu mesafeden yaşam için uygun ısı ve ışığı sağladığını biliyoruz. Karbon, hidrojen, nitrojen, fosfor ve sülfür gibi canlı yaşamın temel taşlarını oluşturan, eşi benzeri bulunmayan karışım ve su yaşamın diğer vazgeçilmezleri. Bunlar olmasaydı ve gezegenin yüzeyinde sıvı su bulunmasaydı bugün bildiğimiz şekilde yaşam hiçbir zaman evrilmezdi.
Kimyasal açıdan Yeryüzü yaşama uygunluk açısından komşularından daha şanslı konumda. Peki bu şanslılık hali nasıl olmuş olabilir?
Bildiğimiz tek şey bulutun içindeki farklı elementlerin farklı sıcaklıklarda yoğunlaşmış olması. Bu süreçte de güneşe olan mesafenin kritik bir rol oynadığını biliyoruz. Ancak bu ilk aşamadan sonra neler olup bittiğini tam olarak bilemiyoruz. Çünkü Yeryüzü’ndeki kayalar çok kereler sıkıştırılmış, erimiş ve aşınmış olduğu için nasıl oluştuklarıyla ilgili herhangi bir ipucu içermemektedirler. Ve güneş sistemindeki gezegenlerin pek çoğuna ulaşmamız mümkün olmadığı için meteoritler ile yetinmek zorunda kalıyoruz. Bunlar gezegenlerle aynı dönemde oluşmuş oldukları halde bugüne dek çok fazla değişim geçirmediklerinden, çok değerli bilgi kaynaklarıdır. Ne var ki bunları incelemek için de dünyaya düşmelerini beklemek zorundayız.
Kondrit denilen meteorit sınıfı yapısal açıdan Yeryüzü ile büyük bir benzerlik taşır. Bu da ikisinin de aynı malzemeden yapılmış olduğu sonucunu ortaya çıkartır. Oysa ikisinin arasında çok belirgin olmasa da bazı farklılıklar vardır. Örneğin kondrit meteoritlerindeki oksijen izotop karışımı Yeryüzü’nde bulunanlara benzemez. Bugüne dek kimse bunun nedenini bilemese de, bu göz ardı edilemeyecek bir gizemdir, çünkü oksijen, Dünya’nın kabuğunda bulunan en yaygın elementtir ve kütlesinin yarısını oluşturur.
Bir diğer bilinmeyen de Dünya’daki yaşamı besleyen su kaynaklarının nasıl ve nereden geldiği ile ilgilidir. Güneşe çok yakın olduğu için suyun gaz bulutundan yoğunlaşmış olması olası görülmüyor. Dünya’nın oluşumu sırasında az miktarda su oluşmuş olsa bile, bunun Ay’ın oluşumuna yol açan devasa çarpışma sırasında buharlaşmış olması çok büyük bir olasılıktır. En yaygın açıklama suyun Dünya’ya kuyruklu yıldız aracılığı ile daha sonra taşınmış olmasıdır. Bu kuyruklu yıldızların güneş sisteminin dışından gelerek, “Geç Ağır Bombardıman” dönemi olarak adlandırılan dönemde Dünya’ya düştüğü ileri sürülüyor. Bu yalnızca bir varsayım. Suyun nereden geldiği ile ilgili net bir bilgi henüz söz konusu değil.
Açıkça gezegenlerin nasıl oluştuğuna ilişkin yeni görüşlere ihtiyacımız var. Bu yılın sonlarına doğru uzaya gönderilecek olan Avrupa Uzay Ajansı’na ait Herschel Uzay Teleskopu bir takım soruları yanıtlayabilir.
2) Dünya’nın ‘Karanlık Çağları’nda neler olmuş
olabilir?
Bundan 4.53 milyar yıl önce bebek Dünya, güneşin çevresindeki yörüngede yerini alırken bir felakete maruz kaldı. Genç gezegenimiz Mars büyüklüğünde bir cisimden büyük bir darbe yedi. Çarpışmanın meydana getirdiği toz duman, Dünya’dan bir parçanın kopmasına ve böylece Ay’ın oluşmasına yol açtı. Çarpışmanın ürettiği ısı Dünya’nın üst katmanlarını eritti. Sonuçta Dünya’nın ilk 500 milyon yılı –Hadean Dönemi denilen Dünya’nın Karanlık Çağı- arkasında hiçbir iz bırakmadan kayıtlardan silinmiş oldu.
Güneş sistemini için “Sıfır Zaman” 4.567 milyar yıl öncesine kadar gider. 4.55 milyar yıl önce Yeryüzü’nün %65’i oluşmuştu. Daha sonra 20 milyon yılın sonunda kendi yolunda ilerleyen bir cisim, Dünya’ya çarparak atmosfere buhar halında silikonların saçılmasına neden oldu. Bunlar yoğunlaşarak lava yağmurları şeklinde Yeryüzü’ne düştü ve ortaya erimiş kayalardan oluşan bir deniz çıktı. Dünya çekirdeğine kadar eridi ve katı bir kabuk oluşturma süreci yeniden başladı.
Dünya’nın kabuğu bugün 3.6 milyar yaşındaki kayalardan oluşuyor. Dolayısıyla cehennemi Hadean Dönemi’nden arta kalanlar yer kabuğunda çok ince bir tabaka oluşturmuş olabilir. Geride kalan eski kayaların büyük bir bölümü –kabuğun milyonda bir parçası- ısı ve basınca bağlı olarak değişim geçirmesine karşın, zirkon denilen minik kristaller bize o dönem ile ilgili az da olsa bilgi veriyor.
Batı Avustralya’nın Jack Hills bölgesinde bulunan kayalarda bulunan zirkonlar Dünya’nın en yaşlı mineralleridir. Bunlar sıra dışı bir dayanıklılığa sahip olan zirkonyum silikat kristallerinden oluşur ve yüksek oranda uranyum içerir. Çok genç kayaların içinde bulunmalarına karşın pek çok zirkonun 4 milyar yıldan daha yaşlı olduğu biliniyor.
Zirkonlar, eriyik halindeki Yeryüzü soğuduğu zaman neler olduğuna ilişkin pek fazla bilgi vermese de içerdikleri oksijen dolayısıyla su içinde oluştukları anlaşılıyor. Bu da Dünya denizlerinin 4 milyar yıldır var oldukları anlamına geliyor. Bu da yeni soruların ortaya çıkmasına yol açıyor: Denizlerin katı, su geçirmez yüzeylerin üzerinde oluşmuş olması gerekir. Bu durumda Dünya’nın kabuğu neye benziyor olabilirdi? Bugüne dek bu sorunun kesin yanıtı bilinmiyor . Belki de Hadean Kabuğu ile ilgili en belirgin gözlem, bu kabuğun artık var olmadığıdır. Bu moral bozucu bir çıkarım olmakla birlikte bazı ipuçlarını da beraberinde getiriyor. O dönemlerde levha tektoniği hareketleri daha hızlı ve şiddetliydi.
Hadean Dönemi ile ilgili bilgi edinebileceğimiz iki yol daha var. Yeryüzü’nde eski mineral ve kaya arayışları, her gün biraz daha gelişen mikro analizlerle birleştirildiği zaman, Yeryüzü’nün ikinci kez oluşumunda neye benzediğine ilişkin bazı ipuçları verebilir.
İkinci yol Ay ve Mars’tan getirilen minerallerin incelenmesidir. Bu da Dünya’nın çarpışmadan önce neye benzediğine ışık tutabilir.
3) Yaşam nasıl oluşmuş
olabilir?
Yaşamın Yeryüzü’ne bir meteorit ile gelmiş olması gibi uzak bir olasılığı bir kenara bırakırsak, yaşamın gezegenin bebeklik döneminde var olan fiziksel ve kimyasal koşullardan kaynaklanmış olabileceğini varsayabiliriz. Bu koşulların neye benzediğini ortaya çıkartmak çok zordur, çünkü bugün üzerinde yaşadığımız Dünya’da o zamanlardan geriye yok denecek kadar az iz kaldığını söyleyebiliriz.
Bugüne dek yaşam ile ilgili kanıtlar 3.8 milyar yaşındaki kayalardan elde edilebiliyordu. 1990’lı yıllarda Batı Grönland’da keşfedilen bu kayalarda ağır karbon izotopu yoğunluğu inanılmayacak kadar düşüktü. Bunun mikro organizmaların faaliyette bulunmasından kaynaklandığı düşünüldü, çünkü hafif izotoplar hücre duvarlarından daha kolay geçebildiği için mikropların bulunduğu bölgelerde birikim yapıyor olabilirdi.
Bu kayaların, Ay’ı oluşturan çarpışmadan sonra Dünya’nın kendi kendini yenilemeye çalıştığı dönemde oluştuğu düşünülüyor. Primordiyal (başlangıçtan beri var olan) denizlerin ve kıtaların oluşumu gezegene arada sırada çarpan büyük asteroidler tarafından kesintiye uğruyordu. Darwin yaşamın “ılık, küçük bir gölde” meydana geldiğini varsayıyordu. Aslında bu sıcak ve tuzlu bir kazan gibi bir şeydi.
Bu, şu anda yaşadığımız çevreden çok farklı bir ortamdı. Veya böyle olduğu tahmin ediliyor. Yaşamın yeşermeye başladığı koşullara ilişkin en ufak bir iz kalmadığına göre her şey varsayımlar üzerine inşa ediliyor. Belki de yaşamın ortaya çıkışı o kadar küçük bir ölçekte meydana gelmiş olabilir ki, bu ölçeği gözden kaçırmış olmamıza şaşırmamak gerekir.
Erken Dünya’nın koşullarının benzerlerine hâlâ sahibiz. Bu koşullar deniz tabanındaki hidrotermal delikleri çevreleyen ortamlarda oluşur. Jeotermal faaliyetler, bu deliklerden kaynayan su gayzerlerini okyanuslara boşaltır. Bu bölgelerde bol miktarda mikro organizmalar yaşar. İnanılmayacak kadar ilkel metabolizmalara sahip olan bu mikro organizmalar, enerji ihtiyaçları için güneş ışığına bağımlı değildirler. Hidrotermal deliklerin yaşamın köklerini barındırıp barındırmadığı veya erken dönemdeki yaşamın bir sığınağı olup olmadığı henüz bilinmiyor.
Diğer bir sorun da, cansız kimyasalların bir araya gelerek yaşayan organizmaları nasıl dönüştüğünü anlamakta yaşanıyor. Bu noktada tavuk-ve-yumurta çelişkisi ile karşı karşıya kalıyoruz. DNA’nın yoluna devam etmesi için proteinlere ihtiyacı vardır. Oysa bu proteinlerin yapı taşlarını DNA’lar oluşturur. Öyleyse acaba hangisi daha erken bir tarihte dünyaya gelmiş olabilir? Bunun en olası yanıtı, basit kimyasal elementler arasındaki bir dizi reaksiyon üzerinden ikisinin de aynı anda evrilmiş olmasıdır. Bu kadar karmaşık bir süreçte, erken organizmaların kimyasal durumdan canlı yaşama nasıl geçtiğini çözmek gerçekten çok zordur.
Jeologlar bunun yanıtını Mars’ta arıyor. Burada kanıtları ortadan kaldıracak tektonik hareketler yaşanmadı. Ayrıca bu gezegen Dünya’dakilere eşit yaşta tortul kayalara sahip. Bu kayalar, Dünya’daki benzerlerinden farklı olarak, yaşam daha ortaya çıkmadan önceki kimyasal süreçlerin izini içlerinde barındırıyor olabilir. Bunu anlamak çok uzun vadeli bir hedef, ancak bu kayalarda yaşamın köklerinin izinin bulunması ve hâttâ bunların Kızıl Gezegen’in bir yerlerinde olgunlaşmayı bekliyor olmaları da çok büyük bir olasılık.
4) Dünya hangi süreçlerden geçip, levha tektoniğine sahip oldu?
Levha tektoniği olmasaydı bugün dünyamız çok farklı bir yer olacaktı. Dünya kabuğunun sürekli olarak hareket etmesi sayesinde istikrarlı bir iklime, mineral ve petrol kaynaklarına sahibiz. Ayrıca okyanuslar da, levha tektoniğine bağlı olarak, yaşamın sürdürülmesini sağlayan kimyasal dengeyi koruyor. Hâttâ levha tektoniğinin birkaç yüz milyon yılda bir evrime yeni bir ivme kazandırdığı düşünülüyor.
Dünya, levha tektoniğine sahip olduğunu bildiğimiz tek gezegen. Dünya’nın böyle bir özelliğe sahip olmasının nedenleri ne olabilir? Modellere göre levha tektoniğinin bir gezegen üzerinde sorun yaratmadan var olabilmesi için gezegenin doğru boyutta olması gerekir. Eğer çok küçük olsaydı litosferi –kabuğun katı kısmı- çok kalın olabilirdi. Çok büyük olsaydı güçlü kütleçekim alanı, levhaları sıkıştıracak, birbirlerine çok sıkı bağlanmalarına yol açacaktı. Koşulların da tam olarak uygun olması da gerekiyordu. Gezegeni oluşturan kayalar ne çok sıcak, ne çok soğuk, ne çok yaş, ne de çok kuru olmalıydı.
Ne var ki bu koşullar karşılanmış olsaydı bile, litosferin bir şekilde kırılması ve bir parçanın diğer parçanın altına doğru dalması gerekiyordu. Bugün biz bu sürece dalma-batma diyoruz. Pek çok deniz havzasının kenarında, soğuk ve yoğun okyanus tabanı, yoğunluğu daha az olan karasal kabuğun altına dalar ve mantonun içine doğru batar.
Ancak genç Dünya bugünkünden daha sıcak bir iklime sahipti. Sert fakat kolayca kırılabilir bir dış kabuğa sahip olacağı yerde, ilk çatlakların oluşmuş olduğu daha yapışkan/esnek bir kabuğu vardı. Bugüne kadar yapılmış olan sayısız bilgisayar modeli, kabuktaki kırıkların aynı anda nasıl oluştuğunu sanal olarak göstermeye çalıştıysa da başarılı sonuçlar alındığı söylenemez.
Sıcak mantodan dışarı çıkmak isteyen erimiş mineraller ilk deliği açmış olabilir. Veya bir asteroid veya kuyrukluyıldız çarpması tetikleyici bir rol oynamış olabilir. Bu çarpışma, levhaların hareketini yaratan zincirleme olayların tetikleyicisi olabilir.
Bir diğer bilinmeyen ise bu olayın ne zaman başladığı ile ilgilidir. Bu konuda okyanusal kabuk çok az bilgi içerir, çünkü bunlar o kadar eski değildir. Yine de dalma-batma olayından bir şekilde paçayı kurtarmış olan okyanusal kabukları var ve bunlar bazı ipuçları içeriyor. “Ofiyolit-Ophiolite”ler eski okyanusal kabuğundan arta kalan küçük parçalardır. Bunlar, dalma-batma zonundaki kabuğun altına itileceklerine, dalma-batma bölgelerindeki kıtasal kabuğun üzerine doğru itilmişlerdir. Son yapılan bir çalışmada Grönland’da ofiyolit olduğu sanılan parça örnekleri bulundu. Bunların 3.8 milyar yaşında olduğu sanılıyor. Böylece levha tektoniğinin 3.8 milyar yıl önce var olduğu anlaşılmış oluyor.
Levha tektoniğinin tam olarak ne zaman başladığı bilinmese de, o tarihten sonra gezegenimizin yüzeyinin çeşitli kereler yeniden şekillendiği biliniyor. Bu süreç, suyu, karbonu ve nitrojeni yeniden dönüşüm sürecine sokarak yaşam için ideal bir ortam oluşturdu. Ayrıca Dünya’da bulunan petrolün, gazın ve mineral kaynaklarının pek çoğu yaratılmış oldu. Atmosfere karbon dioksit püsküren yanardağlar ve birbirine sürtünen tektonik levhalar birlikte iklimi yaşanabilir bir hale getirdiler.
Levha hareketleri ayrıca okyanusların açılıp kapanmasına, dağların yükselip alçalmasına, kıtaların yakınlaşıp uzaklaşmasına da yol açar. Her 500 ve 700 yılda bir levha tektoniği kıtaları bir araya getirerek, süper kıtaları oluşturur. En sonuncusu 250 milyon yıl önce oluşan Pangaea idi ve 250 milyon yıl içinde kıtaların yeniden birbiri ile birleşeceği düşünülüyor.
Bu süper kıtalar birbirinden koptuğu zaman, kıtalar oluşup, sığ denizler ortaya çıkarken, evrimin ivmesi artar ve ortaya sayısız yeni tür çıkar ve yeni bölgelerine uyum sağlarlar.
Zaman içinde Dünya soğurken mantodaki konveksiyon akımları levhaları itemeyecek kadar zayıflayacak. Bugün kimse levha tektoniğinin hareketliliğini daha ne kadar sürdüreceğini bilmiyor. Levha tektoniği, gezegenimizin güneş tarafından yok edilmesinden önce de durabilir. Ancak bu konuda kaygılanmaya gerek yok. Kaldı ki levha tektoniği yeniden hareketlendiği zaman insanlar, gezegen tarihinin tozlu sayfalarında kalmış olacak.
5) Dünya’nın merkezinde ne var?
Bu sorunun yatı tek kelimedir: Demir. Ancak öykü bu kadar basit değildir. Dünya’nın çekirdeğinin nasıl olduğu ve nasıl oluştuğu konusunda bilinmesi gereken çok şey var.
Çekirdek 2890 kilometre derinlikte başlar ve iki tabakadan oluşur. Biri çekirdeğin dışındaki erimiş demir ve diğeri ise içindeki katı çekirdektir. Bu katı çekirdek nikel ve demirden oluşur; boyutları Ay kadardır.
Ne var ki bu hep böyle değildi. İlk başta gezegen, belirgin bir yapısı olmayan karmakarışık bir yığındı. Derken başta demir ve nikel olmak üzere en ağır elementler, merkeze doğru yol aldılar ve çekirdeği oluşturdular.
Bunun tam olarak nasıl olduğu da tartışmalı. Bir görüşe göre çekirdek birden bire, merkeze doğru akan bir çığ gibi oluştu. Diğerlerine göre demir yavaş yavaş, damla damla aktı. Dünya’nın derinliklerindeki volkanik kayalarda ölçülen radyoaktif izotoplar, çekirdeğin gezegen 30-100 milyon yaşlarındayken oluştuğunu gösteriyor. 3.5 milyar yıl önce sıvı demir çekirdeğin içindeki dönme hareketinin bir manyetik alan yarattığı düşünülüyor. Daha sonra, 1.5 milyar yıl önce çekirdeğin merkezi kristalize olacak kadar soğuyunca, katı bir iç çekirdek oluştu.
Çekirdekle ilgili gizemlerden biri son yıllarda netlik kazandı. Uzun zamandır sismik dalgaların çekirdeğin doğu kenarında, batıya oranla daha hızlı yol aldığı biliniyordu. Ancak bunun nedenini kimse çözememişti. Şimdi simülasyonlara göre bunun nedeni çekirdeğin dış kısımlarında dönerek akan sıvı demirdir. Sıvı demirin, manto ile olan sınıra yakın, soğuk malzemeyi aşağı çektiği ve bunu katı iç çekirdeğe yapıştırdığı artık biliniyor. Son 300 yıldır demir girdabının çok büyük bir kısmı Asya’nın altında yer alıyor. Sonuç olarak iç çekirdek doğu kısmında batıya göre yaklaşık 100 km daha büyüktür.
Bütün bunlar Dünya’nın manyetik alanında etki yaratır. Bazı araştırmacılar, iç çekirdeğin büyümesinin yol açtığı türbülansın zaman içinde kaydığını ve Dünya’nın kuzey ve güney manyetik kutuplarının yer değiştirdiğini ileri sürüyor. Bu olduğu zaman –geçmişte olduğu gibi- gezegen geçici olarak güneşten gelen enerjik parçacıklara karşı savunmasız bir hale gelir. Bunlara güneş rüzgârları denir. Bunun bilgisayar sistemlerine ve daha da önemlisi yaşama da zarar vermesinden korkuluyor. Bunun ne zaman olacağını kimse bilmiyor.
6) Dünyanın iklimi niçin istikrarlı?
Dünya güneş sistemindeki tek su içeren cisim değildir. Venüs ve Mars’ın da yaşama ıslak başladıkları, koşullar değiştikçe sularını yitirdikleri biliniyor. Dünya böyle bir felaketten kendini nasıl kurtarmış olabilir?
Gezegenimizin iklimi dikkat çekecek kadar tutarlıdır ve 4 milyar yıldır da bu yaşanabilir, dar alanda kalmayı başarıyor. Bunun nedeni temelde levha tektoniği, karbon dioksit ve denizler arasındaki etkileşimdir.
Bu döngü, yanardağların atmosfere CO2 püskürtmesi ile başlar. Bu da gezegenin sera etkisiyle sıcak kalmasını sağlar. Bu sıcaklık deniz suyunun buharlaşmasına yol açarak bulutları ve yağmuru oluşturur. Yağmurun içindeki eriyik halindeki CO2 az miktarda asidiktir. Dolayısıyla yüzeydeki kayalarla reaksiyona girerek, karbon içeren minerallerin eriyerek suya karışmasına neden olur.
Bu karışım daha sonra denizlere taşınır. Burada mineraller birikir ve zaman içinde deniz yatağında karbon içeren yeni kayaları oluşturur. Er veya geç levha tektoniği bu kayaları dalma-batma zonlarına taşır. Burada CO2, Dünya’nın iç kısımlarındaki ısının etkisiyle kayaların içinden çıkar ve volkanlar aracılığı ile atmosfere geri döner.
Bu döngü son derece etkili bir termostat gibi çalışır. Gezegen sıcakken, yağmurlar artar ve atmosferin CO2’den temizlenmesinin hızını artırır. Sonuçta gezegen soğur. Gezegen soğuyunca yağmurlar azalır, volkanik gazlar atmosferde birikir ve gezegeni ısıtır.
Venüs ve Mars’ta da ilk evrelerinde benzer bir termostatın etkili olduğu düşünülüyor. Ne var ki Venüs, güneşe çok yakın olduğu için aşırı ısı, termostata aşırı yük bindirir. Daha sıcak bir atmosfer, daha soğuk bir atmosfere göre daha fazla su tutar ve su buharı sera gazı gibi çalıştığı için ısının daha da artmasının yolunu açar. Zaman içinde bu etmenler tüm okyanuslar buharlaşıncaya kadar gezegeni ısıtır. Aynı zamanda Venüs atmosferindeki yüksek güneş radyasyonu suyu hidrojen ve oksijen olmak üzere ikiye ayırır. Sonuçta hafif olan hidrojen atomları uzaya kaçar. Böylece Venüs suyunu bir daha geri gelmeyecek şekilde yitirir. Dolayısıyla termostat üzerindeki kontrolü de yok olur.
Oysa Mars, termostatını sürdürmek için gereğinden fazla küçüktür. Görece olarak zayıf kütleçekimi yüzünden atmosferinde ısıyı hapseden gazlarını tutması çok zordur. Bu arada Dünya’dakinden daha büyük bir yüzey-hacim oranına sahip olan çekirdeği, hızlı bir şekilde soğur. Levha tektoniğinin önünü keser ve gezegeni ısıtan CO2 kaynağı ortadan kalkar.
Çekirdeğin soğuması ayrıca Kızıl Gezegen’in manyetik alanını kapatır –çünkü manyetik alan aktif bir çekirdeğin yan ürünüdür- . Manyetik alan olmayınca Mars güney radyasyonunun tüm etkilerine açık hale gelir. Bu da su moleküllerinin hidrojen ve oksijen olarak ayrışmasına yol açar. Sonuçta Venüs’teki gibi suyun Mars atmosferinden kaçışının önü açılır.
Dünya’da iklimin yaşamı desteklemesinde Ay’ın da önemli bir rol oynadığını unutmamak gerekir. Ay, Dünya’nın ekseninin düzensiz bir şekilde yalpalamasına engel olur. Çok küçük bir yalpalama bile buzul çağına yol açabilir. Ancak maruz kaldıklarımız Mars’takilerle kıyaslandığında hiçbir şeydir. Mars’ın ekseni Jüpiter’in kütleçekimsel kuvvetinin etkisiyle bir yana tümüyle yatar.
Dünya üzerindeki yaşam da iklimin istikrarında önemli bir rol oynar. Pek çok su organizması, denizlerdeki erimiş CO2’yi, kabuklarını ve dış iskeletlerini oluşturmak için kullanır. Bunlar öldükten sonra deniz yatağına çöker ve zaman içinde karbon zengini kayalar oluşturur. Bu sürecin hızı, atmosferik CO2 arttığı zaman hızlanır. Bunun sonucunda CO2’nin okyanuslara inmesi de ivme kazanır. Karşılığında atmosferik CO2 azalır ve sıcaklık düşer.
Kuşkusuz insan faaliyetlerinin de etkisini unutmamak gerekiyor. Fosil yakıt tüketimi ile yarattığımız iklim değişikliği milyonlarca yıl etkisini sürdürür. Ancak bizler gittikten sonra Dünya’nın termostatı yeniden kontrolü eline geçirebilir. Ne var ki bunun garantisi yok. Unutmayalım ki hem Venüs hem de Mars bir zamanlar yaşanabilir gezegenlerdi. Belki de bunları bir uyarı olarak ele alıp, Dünya’mızın termostatına daha iyi bakmamız gerekiyor.
7) Depremleri ve yanardağ püskürmelerini önceden tahmin edebilir miyiz?
Yanardağ püskürmeleri ve depremler, sürekli kıpır kıpır hareket eden tektonik levhaların oluşturduğu bir gezegen üzerinde yaşadığımızın en kesin kanıtıdır. Fayların ve yanardağların pek çoğu levha sınırlarında meydana geldiğine göre, bunların dünyanın neresinde olacağını kolayca tahmin edebiliriz. Ne yazık ki bunlara yakın bölgelerde yaşayan insanlar için bu felaketlere ne zaman yakalanacaklarını bilmek şu anda pek mümkün değildir.
Geçmişte yaşananlara dayanarak yapılan uzun süreli deprem tahminleri daha kolaydır. Örneğin, San Francisco Körfezi’nde yaşayan insanlar 30 yıl içinde yeni bir depremin olma olasılığının %62 olduğunu biliyorlar. Kısa vadeli uyarılar –saniye ölçeğinde- mümkün olabiliyor. Japonlar son yıllarda böyle bir sistem geliştirdiler. Bu sistem sayesinde insanlar kendilerini güvenceye alabilecekleri bir yere kaçabilirler.
Bu tür önlemler yaşam kurtarmakla, birlikte haftalar veya günler öncesinden uyarı yapabilmek mal ve can güvenliği açısından daha kritiktir. Bu süre içinde tehlikeli bölgeler boşaltılabilir. Eğer Dünya bu ölçekte uyarı veriyor olsa dahi, bunların nasıl okunacağını henüz kimse bilmiyor.
Depremleri önceden kestirme girişimlerinde tutulan yol, genellikle belirli bir fayın üzerindeki stresi ve gerilimleri içeren modellere, fayın en son ne zaman kıpırdadığına, uydudan alınan yer hareketleri ölçümlerine dayanır. Bazı bilim insanları Dünya’nın atmosferinin sınırındaki elektriksel faaliyetin de bir öngörü işareti olarak değerlendirilebileceğine inanıyor. Bu çok tartışmalı bir görüştür. Bu görüşün ardında yatan fikir, depremlere yol açan stres değişikliğinin, elektrik akımı yaratacak şekilde kayaların üzerinde baskı oluşturmasıdır. Bu da radon gazının salgılanmasını tetikler veya yüzey sıcaklığını artırarak Dünya’nın elektromanyetik alanını etkiler. Bütün bunlar uzaydan uydular aracılığı ile izlenebilir. Depremden hemen önce fay hatlarının üzerindeki tuhaf bulut oluşumlarının da deprem habercisi olabileceği söyleniyor.
Depremi doğru olarak önceden haber verme konusunda daha kat edilmesi gereken çok uzun bir yol olsa da, yanardağların ne zaman faaliyete geçeceğini önceden tespit etmek giderek mümkün olabiliyor. Son yıllarda uyarı işaretlerinin doğru yorumlanmasına yol açan gelişmeler sayesinde bazı bölgeler başarılı bir şekilde boşaltılabildi.
Her yanardağ net bir sinyal göndermese de en küçük bir işaret bile patlamaların habercisi olarak ele alınabilir. Okyanusun sesindeki ufak bir değişiklik Hint Okyanusu’ndaki Reunion Adası’ndaki Piton de la Fournaise yanardağının patlaması için bir haberci olarak değerlendirildi ve 2006 ve 2007 yılındaki patlamalar ufak hasarlarla atlatıldı. Okyanusun deniz tabanına çarpması sonucu ortaya çıkan düşük-frekanslı sismik dalgalarını inceleyen bilim insanları, yanardağ patlamasından hemen önce magma odacıkları üzerinden geçen ses dalgalarının yavaşladığını fark etti.
Hava koşulları da yanardağ patlamalarının habercisi olabiliyor. Alaska’daki aktif Pavlof Yanardağı genellikle sonbahar ve kış aylarında daha faaldir. Çünkü bu dönemlerdeki şiddetli fırtınalar magmayı diş macunu tüpünün sıkıştırılması gibi dışarı doğru iter. İklim değişikliğinin de benzer şekilde etki yaratması büyük bir olasılıktır. Buzulların erimesi ve yükselen deniz seviyesi de deprem fayları ve kıyılardaki yanardağ yamaçları üzerindeki yükü artırabilir. Bu da deprem ve patlamaları tetikleyebilir.
En kötü senaryo süper-yanardağ patlamalarıdır. Bunun en sonuncusu 75 bin yıl önce meydana geldi. O dönemde Dünya yüzlerce yıl sürecek bir volkanik kış dönemi yaşadı. Sonuçta dünya nüfusunun %60’ı yaşamını yitirdi.
Patlamalar her birkaç yüz bin yılda bir meydana gelir. Bir sonrakinin gelmekte olduğunu biliyoruz. Bunun başlıca iki adayı var. Biri Wyoming’deki Yellowstone, bir diğeri de güney İtalya’daki Campi Flegrei. Ancak kimse bunların ne zaman patlayacağını bilmiyor. Bu da aslında iyi bir şey, çünkü bunları engellemek için elimizde hiçbir olanak yok.
