Kartopu Dünya: Volkanlar Dünya’yı Nasıl Dondurdu?

Dünya gezegeni 716 ve 635 milyon yıl önce neden 2 kez tümüyle buzlarla kaplandı? Kutuplarda sıcaklık -130 derece ile Mars seviyesine düşerken ekvatorda neden en çok 0 dereceye ulaştı? Çok hücreli canlılar, ilk hayvanlar ortaya çıkmadan önce milyonlarca yıl süren muazzam volkanik püskürmeler Dünya’yı nasıl dondurdu? Kartopu Dünya teorisini Süperkıta Rodinya’nın parçalanmasıyla görelim.

Kartopu Dünya ve süperkıta

Tümüyle buzlarla kaplı Kartopu Dünya düşünün. Öyle ki daha çok bakterilerin yaşadığı ve omurgalı ya da eklembacaklı hayvanların henüz ortaya çıkmadığı bu dünyada kutup sıcaklığı Mars kışları gibi -130 dereceye ulaşsın. Ekvatorda bile günün en yüksek sıcaklığı 0 derece olsun. Kıtaların ve denizin tamamını kalınlığı 1 km’ye ulaşan buzullar kaplasın. Kısacası Dünyamız Yıldız Savaşları Bölüm V’teki donmuş Hoth gezegenine benzesin. Kalın buz tabakasının altındaki okyanus sularında bulunan deniz canlıları ise her şeye rağmen dingin bir yaşam sürsün. Bu nasıl olabilir?

Aslında Dünya tam 3 kez buz kesti. 2,1 milyar yıl önce gerçekleşen ilk global buzul çağını buzul çağı nasıl oluşur ve ne zaman geri gelecek yazısında anlattım. 716 ile 635 milyon yıl önce gerçekleşen ve 4 ila 30 milyon yıl süren diğer kartopu dünya çağlarından sonra yaşamın kambriyen patlamasıyla Dünya’ya yeniden nasıl yayıldığını ise Mor Dünya hipotezinde ele aldım. Bugün hiper volkanik etkinliklerle başlayan ve solunum yaparken atmosfere metan gazı veren metanojen bakteriler sayesinde iki kez sona eren buzul çağlarını göreceğiz.

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

 

Kriyojen dönemi

Kriyojen Buz Zamanı demektir ve öyle bir soğuktan söz ediyoruz ki Taht Oyunları dünyasının kışı bunun yanında solda sıfır kalır. Oysa Dünya’nın iki kez donması kadar buna rağmen neden tekrar eridiğini öğrenmek de önemli; çünkü kılçıklı balıklardan fillere ve kuyruksuz büyük maymunlardan insan türüne kadar bütün omurgalı canlıların varlığını Dünya’da buzulların ısrarla çözülmesine borçluyuz. İşin ilginci volkanlar hem Dünya’nın buz tutması hem de erimesinden sorumludur. Nasıl derseniz yerbilim tarihine bakalım:

Kartopu dünya izleri

Küresel buzul çağıyla ilgili izler bugünkü anakaralara kazınmıştır ve yerbilimciler de 1900’lerin başından itibaren kartopu dünyayla ilgili ipuçları topluyor ama ipucunun adını da koyalım: Damla taşları. Bunlar buzullar karada ilerlerken buzul tabakasının ağırlığıyla bulunduğu kayaçlardan kopan taşlardır. Buzul tabakası kendi ağırlığı altında ezilir, alt kısmı sıkışarak ısınır ve kısmen çözülür. Bu da yağlama etkisi yaparak buzun kaymasına yol açar. Kısacası buzullar sadece büyüdüğü için ilerleme kaydetmez.

Aynı zamanda vadilerden aşağı çok yavaş da olsa kayar. Bu sırada alttaki kaya tabakasına sürtünme kuvveti uygulayarak bazı taşları yerinden söker. Bunlar buzulun sıkıştırmasıyla yuvarlanıp cilalanır ve bu şekilde oluşan taşlara damla taşı deriz. Yine de damla taşlarını daha çok deniz kıyısında buluruz. Sonuçta denize ulaşan buzullar nispeten sıcak olan suyun etkisiyle erir ve engebeli arazi karşısında düz sayılan okyanus suyunun hareketiyle çatlayarak parçalanır. Böylece buzdağları oluşur ve bunlar suya açılırken damla taşlarını da kıta sahanlığında deniz tabanına sürükleyerek bırakır.

Oysa kıtalar kayıyor ve 50 milyon yılda Yeryüzü tanınmaz hale geliyor. Öyleyse Dünya’nın buzullarla kaplandığını kanıtlamak için yerini bilmediğimiz damla taşlarını nasıl kanıt olarak kullanıyoruz? Aslında yerini biliyoruz. Bunu da Dünya’nın manyetik alanına borçluyuz. Dünya’nın manyetik kutbu genellikle kuzey kutbudur ve deniz tabanındaki tortullarda bulunan demir tozu gibi manyetik tanecikler de kuzey kutbunu gösterir. Böylece damla taşları oluşurken eski kıtaların konumunu biliriz.

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Kartopu Dünya ve manyetizma

Bilim insanları kıtaların son 2 milyar yıldaki gezintisini ferromanyetik metallerin kuzey kutbunu göstermesine bakarak izler ve bizzat yerkabuğunu pusula olarak kullanırlar. Damla taşlarına baktığımız zaman ise bunların 716 ve 635 milyon yıl önce dünyanın dört bir yanından geldiğini görüyoruz. O kadar kısa süre içinde kıtaların bu kadar fazla yer değiştirmesi imkansız olduğundan ve aynı zamanda yerkabuğundaki kayaçların kimyasal bileşimine bakarak o yıllarda bir süperkıta olduğunu anlıyoruz:

Siz bunu yazının devamı için aklınızda tutarken ben de 716 milyon yıl önceki buzlanmanın 36 milyon yıl sürdüğü ve 635 milyon yıl önceki buzlanmanın da 15 milyon yıl boyunca etkili olduğunu belirteyim. Öyle ki Dünya son olarak 2,1 milyar yıl önce buz kesmişti. İnsan eseri küresel ısınmayı hesaba katmasak bile bugün tropik bölgelerde öğleden sonra hava sıcaklığının ortalama 31 dereceye ulaştığını biliyoruz. Öyleyse Dünya baştan başa nasıl dondu?

Eksen kayması

Dünya’da gerçekleşecek bir eksen kaymasının gezegenin göbeği, yani ekvatoru üzerine yatmasına yol açmış olması mümkündür. Nitekim bugün Uranüs ekvatoru üzerine yatmış ve kutupları ekvator, ekvatoru da kutuplar olmuştur. Mars’ın da son 1-2 milyar yılda defalarca göbeği üzerine yatmış olması mümkündür ama Dünya’da böyle şey olmaz, olamaz.

Uydumuz Ay’ın kütlesi gezegenimizi uzaydaki bir çapa gibi tutuyor ve aşırı yalpalayarak yan yatmasını önlüyor. Yine de damla taşları gezegenin tamamının buzlarla kaplandığını gösteriyor. Ayrıca karbonatlı kireç taşları da global buzul çağlarını destekliyor. Nasıl derseniz: Kireç taşları tortul kayalar olup anakara kayalarının yıpranıp parçalanmasıyla oluşur. Yağmur, kar, çamur, rutubet ve sıcaklık farklarının etkisiyle hem mekanik hem de kimyasal olarak parçalanan kayalar iyonize toza dönüşür.

İyonize tozun, yani nötr atomlar yerine net elektrik yükü olan atomların oluşturduğu alüvyonlar (lığ) denize ulaştığında sudaki karbondioksitle birleşir (deniz suyu çok iyi bir karbondioksit emicisidir). Böylece başta kireç taşı olmak üzere karbonatlı kayalara dönüşür. Oysa kartopu dünya devirlerinde kireç taşlarının yok olduğunu görüyoruz.

Nitekim bunlar kıtasal kayaların ufalanmasıyla oluşuyor ama buzullarla kaplı kıtalarda kayalar yeraltında kaldığı için ufalanmıyor. Kireç taşının dünya çapında azalması da gezegenimizin tümüyle buz tuttuğunu gösteriyor.

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Kartopu Dünya ve canlı türleri

Bütün bunlar yerbilimciler için mantıklı açıklamalar olsa da kartopu dünya devirleri yaşambilimciler tarafından yenir yutulur cinsten değildir. Öyle ya! Tümüyle buzlarla kaplanan Dünya’da canlı türleri toplu soy tükenişle yok olur. Bakteriler yaşar diyebilirsiniz ama bunların büyük o kısmı o devirlerde fotosentezle yaşıyor ve su altında bulunuyordu. Amip gibi birhücreli hayvanlar ise besin zincirinde fotosentez yapan bakterilere dayanır.

Peki okyanuslar buzlarla kaplanarak ışık almazsa, karalar buzulların altında kalır ve yüzey bakterileri için çok soğuk olursa yaşam 700 milyon yıl önce nasıl tükenmedi? Fotosentez Dünya’da en geç 1,7 milyar yıl önce evrildi ve kartopu dünyaya gelinceye dek süngerler gibi ilkel hayvanlarla siyan bakteriler gibi ekstremofiller Yeryüzüne yayıldılar. Yaşam Dünya iki kez donarken nasıl yok olmadı?

Bazı biyologlar bugünkü yaygın ve karmaşık yaşamdan hareketle Kartopu Dünya teorisine inanmıyor. Bunun yerine Sulu Kar Dünya olduğunu düşünüyor. Bu teoriye göre ekvator bölgesi büyük ölçüde açık su kütleleri içeriyor ve bu da yaşamın yeşermesine izin veriyordu. Buna alternatif olarak en azından okyanus buzları çok ince olabilir ve yüzey suyunun yeterli ışık almasını sağlayabilirdi. Ayrıca tropiklerde hava bakterilerin karaları kaplayan buzun üzerine yaşamasına izin verecek kadar sıcak olabilirdi.

Bugün de Antarktika’ya baktığımız zaman buz altı göller ve diğer zor şartlarda bakterilerin çoğalmaya devam ettiğini görüyoruz. Peki bugün Dünya neden donmuyor? Süperkıta olmasa da karaların daha çok kuzey yarımkürede toplanmasıyla gerçekleşen buzul çağları neden Kartopu Dünya tetiklemiyor? Bunun sebebi Dünya’nın termostatının düzgün çalışıyor olmasıdır ama global buzul çağlarında gezegenimizin ısı düzenleyici mekanizmaları bozulmuştu. Volkanlar yüzünden:

İlgili yazı: Yapay Zeka Nedir ve Nasıl Çalışır?

 

Kartopu Dünya ve volkanlar

Dünya’nın termostatı karbon döngüsüdür. Bu da yerkabuğu, atmosfer ve okyanus arasında milyon yıllık periyotlar halinde gerçekleşen karbondioksit alışverişidir. Karbondioksit güçlü bir sera gazı olup volkanik püskürmelerle atmosfere karışır. Böylece gezegenin ortalama sıcaklığını yükseltir. Bununla birlikte küresel ısınma önlenir; çünkü karbondioksit fazlasını kireç taşı gibi kalkerler ve okyanus suyu emer. Kriyojen döneminde ise süperkıta Rodinya parçalandı.

Süperkıtalar bütün karaların birleşmesiyle oluştuğu için parçalanırken muazzam volkanik faaliyetlere yol açar. Volkanik faaliyetler karaların donmuş lavlar ve bunların oluşturduğu bazaltla kaplanmasına neden olur. Bazalt anakaraları oluşturan granitten çok daha fazla karbondioksit emer. Bu da Rodinya parçalanırken ortalama sıcaklığın azaldığı anlamına gelir. Dahası Rodinya parçalanırken kayaların yüksek sıcaklık ve rutubetle hızla ufalanarak kireç taşına dönüştüğü ekvator bölgesinde yer alıyordu.

Kısacası büyük miktarda bazalt ve kireç taşı oluşarak atmosferdeki karbondioksiti emdi. Rodinya’nın Dünya’nın bir yüzünü neredeyse tümüyle kaplaması etkileri artırdı. Genç Güneş’in günümüzden yüzde 7 soluk olması da zaten bugünkü kadar ışık almayan Dünya’nın soğumasını kolaylaştırdı. 716 milyon yıl önceki ilk buzlanmadan 18 milyon yıl önce gerçekleşen devasa yanardağ patlamaları ise bugünkü Kanada’nın kuzeyinin binlerce kilometrekarelik bazaltlarla kaplanmasına neden oldu. Oysa bu da küresel buzlanma için yeterli değildi. Son darbe başka yerden geldi:

Kartopu Dünya ve sülfür

Sülfür gezegeni soğutan bir gazdır ve Kanada’yı bazaltla kaplayan volkanlar atmosfere büyük miktarda sülfür püskürttü. Normalde sülfür asit yağmurlarına yol açar ve birkaç yılda atmosferden temizlenir. Oysa volkanlar devasa lav çeşmeleri oluşturarak püskürdü ve büyük miktarda sülfürün 12 km yükseğe erişmesini sağladı. Sülfür dikey hava hareketlerinin olmadığı atmosferde uzun süre asılı kalır ve yağmur halinde yere dökülmesi zaman alır. Öyle ki sülfür atmosferin termostatını bozan son darbe oldu.

İlgili yazı: İlk Süperkıta Columbia Nasıl Oluştu ve Parçalandı?

 

Buz evi kaçış etkisi

Nasıl ki süper sıcak düdüklü tencere dünyası Venüs küresel ısınma kaçış etkisiyle oluştu, Kartopu Dünya da buz evi kaçış etkisiyle oluştu. Buzlar bir kez Libya’nın olduğu 30 derece enleme erişince durmaz ve kaçış etkisiyle Dünyamız buz keser. Peki Kriyojen nasıl sona erdi? Rodinya’nın parçalanmaya başlaması Dünya’yı donduran volkanik faaliyetleri tetikledi ama 7 kıtaya ayrılması da okyanusların anakara içlerine ilerlemesini sağladı. Yüzey suyunun karadan sıcak olması Dünya’nın ısınmasına yardım etti.

Sonuçta kıtalar parçalanırken buzkıran etkisi yaratır. Milyonlarca süren bu etki kendini hemen göstermez ama Dünya’nın buzlarla kaplanmasını gittikçe zorlaştırır. Ayrıca volkanik püskürmeler 50 milyon yıl boyunca devam etti ve atmosfere sülfürden çok karbondioksit saldı. Bazalt ve kireç taşları ise ilk buzlanmadan sonra buz altında kaldığından karbondioksiti ememez oldu. Böylece buzlar eridi. 635 milyon yıl önceki ikinci erime ise 15 milyon yılda tamamlandı.

Bunun daha kısa sürmesinin çeşitli sebepleri olabilir ama atmosfere karbondioksitten 28 kat etkili bir sera gazı olan metan vermelerinin de büyük rol oynadığı kanısındayız. Metan gazı buzulların erimesini hızlandırdı. Nitekim Dünya’daki çokhücreli canlı türlerinin sayısının hızla arttığı Kambriyen Patlamasını (541 milyon yıl önce), ondan 100 milyon yıl önce ısınan okyanusların yaşamın yayılmasını tetiklemesine borçluyuz. Tabii bir de Dünya’nın iç çekirdeğinin soğuyarak katılaşmasına…

Sonsöz

Bununla birlikte hayvanların Kartopu Dünya eridikten sonra evrim geçirdiğini sanmayın. Bugünkü tüm hayvanların ortak atası 800 milyon yıl önce yaşadı ama o zamanki hayvanlar çok basit olup kolay ürüyordu. Bu da zor şartlara dayanmalarını kolaylaştırıyordu. Peki yerkabuğu nasıl oluştu ve kıtalar nasıl kayıyor? Onu da şimdi okuyabilir. Venüs’ün ozon tabakasını nasıl kurtardığına bakabilir ve insanlarının soyunun tükenmesinin ardından, 1 milyar yıl sonra Dünya’ya neler olacağını görebilirsiniz. Kuantum biyoloji ile yaşamın kökene göz atarak günü tamamlayabilirsiniz. Keyifli dinlenceler. 😊

Kartopu Dünyanın oluşumu

¹The Snowball Stratosphere
²The Snowball Earth transition in a climate model with drifting parameters
³Thermodynamic Analysis of Snowball Earth Hysteresis Experiment: Efficiency, Entropy Production, and Irreversibility