Dünya’nın İkinci Manyetik Alanı Nasıl Çalışıyor?

Bilim insanları Dünya atmosferini koruyan ana manyetik alan dışında beklenmedik bir kaynak tarafından üretilen ikincil manyetik alanı buldu. İkinci manyetik alan Güneş Sistemi’ndeki Europa ve Enceladus gibi uydulara benzeyen dünyaların buz altı okyanuslarında hayat aramayı kolaylaştıracak. Aynı zamanda insanların yol açtığı küresel ısınmaya karşı atmosfer ve okyanusların hangi bölgede nasıl ısındığını da gösterecek. Öyleyse Dünya’nın ikinci manyetik alanı nasıl oluşuyor ve çalışıyor?

Manyetik alan nasıl oluşuyor?

Dünya’nın atmosferi koruyan bir manyetik alanla çevrili olduğunu biliyorsunuz. Bunu blogda yazmıştım. Manyetik alanımız bizi zararlı güneş rüzgarı ve kozmik ışınlardan koruyor. Güneş’in atmosferimizi Mars atmosferi gibi parçalayıp tüketmesini önlüyor. Aksi takdirde atmosfer milyarlarca yıl önce incelir ve okyanuslar düşük basınçta doğrudan buharlaşırdı. Asıl manyetik alanı Dünya’nın çekirdeği üretiyor. Katı iç çekirdek çevresinde dönen sıvı dış çekirdek dinamo etkisiyle elektrik alanı oluşturuyor. Bu da Dünya’nın oluşumundan kalan özgün manyetik alanını güçlendiriyor.

Hatta çok yeni bir buluşu da aktarmak isterim ki bir gün ayrıca yazacağım: Yerbilimciler alt manto tabakasının 3 milyar yıl öncesine dek tümüyle sıvı olduğunu buldular! Alt manto eskiden yeraltında, binlerce km derinde olan dev bir lav okyanusuydu. Normalde Dünya’nın ve mantonun ham maddesi olan silisyum elementi iyi bir iletken değildir ama eski dünyayı etkileyen yüksek sıcaklık ve basınçta metalik özellikler kazanıyordu. Böylece gezegenin manyetik alanının üretimine katkıda bulunuyordu.

Bu da çok önemlidir; çünkü çekirdeği oluşturan demir ve nikelin sıcakta ayrışıp gezegenimizin çekirdeğine çökmesi, yani Dünya’nın içyapısının katmanlara ayrılması yüz milyonlarca yıl aldı. Bu sırada alt manto sıvı olmasa gezegenimizin manyetik alanı uzun süre zayıf kalacak ve atmosferimiz incelecekti. Bütün bu süreçler art arda gerçekleşerek Dünya’nın yaşama uygun olmasını sağladı. Şimdi gelelim Avrupa Uzay Dairesi (ESA) tarafından keşfedilen gezegenimizin ikinci manyetik alanına:

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

 

İkinci manyetik alanın kökeni

Bilim insanları Dünya’nın yüzey sularının, yani tuzlu su içeren okyanuslarının daha zayıf ikinci bir manyetik alan ürettiğini buldular. Okyanusların nasıl manyetik alan ürettiğini bulursak buzlarla kaplı öte gezegenlerde yaşama elverişli yeraltı okyanuslar olup olmadığını da saptayabiliriz. Normalde Dünya’nın manyetik alanını sıvı demir–nikel içeren dış çekirdek üretir. Sonuçta metal atomlarının dış elektronları oldukça gevşektir ve en küçük elektrik akımında yerinden kopar. Buna iletkenlik deriz.

Metaller bu sebeple ısıyı ve elektriği iyi iletir. Dolayısıyla dinamo etkisiyle manyetik alan üretir; ancak manyetik alan üretmek için elektrik akımı oluşturmak yeterlidir. Bunu metal yerine başka bir maddenin yapması fark etmez. Sıvı dış çekirdek 2300 km kalınlığında olup muazzam kütlesiyle şiddetli elektrik akımları ve dolayısıyla güçlü bir manyetik alan üretiyor. Öte yandan Dünya’nın tuzlu su okyanusları da sodyum klorür (yemek tuzu) iyonları içeriyor.

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Okyanuslarda ikinci manyetik alan

Nasıl derseniz: Sodyum klorür resimdeki gibi suda eriyerek negatif klor ve pozitif sodyum iyonları oluşturuyor. Okyanuslarda çözülen diğer birçok mineral de bu şekilde iyon üretiyor. Sodyum ve klor iyonları tek başına güçlü elektrik akımı üretmez. Öte yandan okyanuslarda büyük miktarda tuz var. Öyle ki Akdeniz yaklaşık 6 milyon yıl önce kuruduğunda deniz tabanı yüzlerce metre kalınlıkta tuzla kaplanmıştı. Üst manto tabakasında da kalın bir tuz katmanı bulunuyor.

Bu da okyanusların aslında dev bir akış pili gibi davrandığını gösteriyor. Nitekim 18 yy’da yaşayan Alessandro Volta dünyanın ilk pillerinde elektrot olarak ya suyla karışık sülfürik asit ya da aşırı tuzlu su kullanmıştı. Ayrıca fizikçiler 1830’lardan beri tuzlu su okyanuslarının kendine özgü bir manyetik alan üreteceğini düşünüyordu. Biz de Avrupa Uzay Dairesi’nin (ESA) Sürü Uyduları sayesinde nihayet Dünya’nın ikinci manyetik alanını keşfettik.

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

İkinci manyetik alanı ESA buldu

2018 yılında ESA’nın SWARM (sürü) uyduları Dünya’yı şerit şerit tararken ikinci manyetik alan çizgilerini saptadı. Sürü derken Cengiz Hanın ordularını ya da Elon Musk’ın Starlink uzaydan internet şirketinin fırlatacağı 12 bin uyduyu düşünmeyin. ESA uzaya sadece üç uydu gönderdi. Bunlar gezegenin elektrik alanını ve manyetik alan çizgilerini inceledi. İkinci manyetik alanı kısa sürede tespit etti. Manyetik alan 20 bin kat zayıf olduğu için uzaya çok hassas uydular gönderecek teknolojiyi beklemek zorunda kaldık. Bunun için gereken bütçenin bulunması için ayrıca bekledik.

Peki manyetik alanın okyanuslara ait olduğunu nereden biliyoruz? Başka yerden geliyor olamaz mı? Hayır; çünkü alan şiddeti ve şekli yıl içinde gelgit dalgalarına göre değişiyor. Ay ve Güneş’in yerçekimi okyanusların kabarmasına ve bu da gelgit dalgalarına yol açıyor. Su kütlesinin içindeki iyon yoğunluğuyla birlikte değişmesi zayıf manyetik alanı dalgalandırıyor. Bu da manyetik alanı okyanusların ürettiğini gösteriyor. İnsanlığın okyanus manyetizmasını ölçmek için uzaya fırlatılan ilk uydudan bu yana 60 yıl beklemesi sizi şaşırtabilir. Oysa tuzlu suyun manyetik alanı asıl koruyucu kalkanımızdan 20 bin kat zayıftır. Peki ikinci manyetik alan araştırmaları ne işe yarayacak?

İlgili yazı: Zamanda Yolculuk Etmenin 9 Sıra Dışı Yolu

 

İkinci manyetik alanın yararları

Felsefe mezunu olarak her bilimsel araştırmadan fayda sağlamayı beklemem. Sırf merakımızı gidermek için bilim yapmaya değer. Aksi takdirde hepimiz faydacı ve fırsatçı oluruz. Bilim de çokuluslu tekellerin insanları sömürecek yeni teknolojiler geliştirmesinde kullanılır. Hem bilimsel buluşların ne zaman yararlı olacağını da bilemeyiz. Sakla samanı gelir zamanı. Buna karşın ikinci manyetik alan gerçekten çok işimize yarayacak.

İnsanların fosil yakıtlarla enerji üretirken oluşturduğu ısının yüzde 90’ını okyanuslar emiyor. Neyse ki sular geç ısırıp geç soğuyor. Bu da yakın zamana dek küresel ısınmanın yıkıcı iklim değişikliğine yol açmasını önledi. Oysa 100 yıl daha böyle gidersek gezegeni James Cameron’ın Avatar filmindeki gibi yok edeceğiz. Doğal ekosistem çökecek. Mademki bizi en çok okyanuslar koruyor öyleyse okyanusların özellikle de gelgitler ve akıntılar bağlamında her yıl nerede, ne kadar ısındığını bilmeliyiz. Neden mi?

İlgili yazı: Okyanuslar Hakkında Yanıtını Bilmediğimiz 7 Soru

 

Tuzlu su ve küresel ısınma

Isı sıcaktan soğuğa akar ve su nerede ısınıyorsa oradan soğuk sulara akacaktır. Hava da suyu izleyecektir. Küresel akıntıları zaten bildiğimiz için küresel ısınmanın en çok hangi bölgelerde etkili olduğunu bu şekilde görebiliriz. Bunun önemini ne kadar vurgulasak azdır. Örneğin Dünya kendi çevresinde dönmeyi durdursa okyanuslar kutuplara hücum eder ve hava da peşinden giderdi. Böylece Ekvatorda nefes almak imkansız olur ama kutuplarda su derinliği 14 km’yi bulurdu.

Bir de Jüpiter’in buzlu uyduları var tabii… Europa ve Güneş Sistemi’nin en büyük uydusu olan Ganymede’in buz altı okyanusları olduğunu biliyoruz. Europa okyanusunun yaşama elverişli olması bir yana, Ganymede’in Ülker 9 kat tat gofret gibi buz tabakaları arasında üst üste sıralanan 4 ayrı okyanusu olabilir. Bu teori Güneş Sistemi’nin en volkanik uydusu Io için doğru çıkmadı. Buna karşın sıvı alt mantonun da elektrik ve dolayısıyla manyetik alan üreteceğini biliyoruz.

İlgili yazı: İnsanlar Ne Zaman Dik Yürümeye Başladı?

 

İkinci manyetik alan ve uzayda yaşam

Güneş Sistemi’nde en az 8 buz altı okyanus uydusu var. Güneş Sistemi dışında yer alıp buzlarla kaplı olan öte gezegenler de var. Öyle ki tuzlu okyanus suyunun ürettiği manyetik alanlar yaşama elverişli olan yeraltı okyanuslarını saptamamızı kolaylaştıracaktır. Peki ya Mars’ın suyu gezegen 3,9 milyar yıl önce atmosferini kaybettiğinde buharlaşmadıysa? Ya eski Mars okyanusu yeraltına indiyse? Bu Mars’a yerleşmek için su bulmakta büyük fırsat değil mi? Merak etmeyin. Bu hafta onu da yazacağım. 😉

Siz de uzaydaki en egzotik maddelerden biri olan siyah buza (evrendeki en yaygın su formu süperiyonik sıcak buz) şimdi bakabilir ve Uranüs’le Neptün’deki elmas yağmurlarını görebilirsiniz. Titan uydusunda neden atmosfer ve metan gölleri var diye sorarak Mars, Venüs ve Satürn’de görülen mega tsunamileri hemen inceleyebilirsiniz. Hızınızı alamayıp Plüton okyanusunun neden donmadığına göz atarak okyanuslar hakkında yanıtını bilmediğimiz 7 soruyu da okuyabilirsiniz. Yarın yeni yazıda görüşmek üzere bilimle ve sağlıcakla kalın. 😊

Gelgitlerin manyetik sinyali

¹Recent Updates Of The Swarm L2 Products İn The Context Of Mantle EM İnduction Studies
²Induced magnetic fields as evidence for subsurface oceans in Europa and Callisto