Yerkabuğu Nasıl Oluştu ve Kıtalar Neden Kayıyor?

Dünya’nın katı yüzeyi olan yerkabuğu kafatası gibi birçok parçadan oluşuyor ve bu parçalar üzerinde yer alan kıtalar da milyonlarca yılda sürekli kayarak yer değiştiriyor. Denizler kara ve karalar deniz oluyor. Yerkabuğu denize batan kayıp kıta Yeni Zelandiya levhasıyla birlikte 8 büyük plakadan meydana geliyor.

Peki bu plakalar nasıl oluştu? Yeni Zelandiya’yı önceki yazımızda gördük. Bugün de kıtaların neden yer değiştirdiğini ve Pangea gibi eski süper kıtaların nasıl oluştuğunu göreceğiz. Akdeniz’in 6 milyon yıl önce neden kuruduğuna da bakarak yerbilimde az bilinen 6 soruyu yanıtlayacağız.

1. Yerkabuğu ve plaka tektoniği

Yerkabuğu kafatası kemikleri gibi birbirine tırtıklı çizgiler ve geçme dişler halinde bağlanan 8 büyük tektonik plakadan oluşuyor. Bunlar Afrika, Antarktika, Avrasya, Hint-Avustralya, Kuzey & Güney Amerika ve Yeni Zelandiya plakalarıdır. Tektonik plakalar hem okyanus tabanını meydana getiriyor hem de tıpkı efsanevi Atlas devi gibi Dünya’yı, daha doğrusu anakaraları üzerinde taşıyor.

Peki yerkabuğu nasıl oluştu? 4,54 milyar yıl önce oluşan yeryüzü ilk birkaç milyon yılda lav denizleriyle kaplıydı. Yerkabuğu zamanla soğuyarak katılaştı ama Dünya oluştuktan sadece 20 ila 100 milyon yıl sonra gezegenimize Mars büyüklüğünde Theia cismi çarptı. Bu çarpışma uydumuz Ay’ı oluşturmanın yanı sıra yerkabuğunu eritti ve Dünya’yı neredeyse tümüyle buharlaştırdı. Böylece eski Dünya’nın küllerinden daha büyük ve ağır olan yaşadığımız Dünya 2.0 doğdu. Peki kıtalar nasıl oluştu?

İlgili yazı: Virüsler Canlı mı ve RNA Yaşamın kökeni mi?

 

Yerkabuğu ve anakaralar

Theia çarpışması Dünya’nın içerdiği mineral ve madenleri bir potada eriterek birbiriyle karıştırdı. Çarpışmadan sonra yeniden katılaşan yerkabuğunun kimyasal yapısı da değişti. Yüksek ısı ve basınca maruz kalan kayalar başkalaştı. Sonuç olarak granit ve bazalt dediğimiz iki ana kaya türü ortaya çıktı.

Bunlar yerkabuğunun hemen altındaki magmanın (erimiş kaya katmanı) soğuyarak kristalize olmasıyla oluştular. Bugün okyanus tabanı büyük ölçüde bazalttan ve kıtalar da granitten meydana geliyor. Granit ile bazalt arasındaki en temel fark ise içerdikleri silika miktarı ve soğuyarak katılaşma hızlarıdır. Biz de önce silikatları ve sonra soğuma hızını görelim. Silisyum elementinin oksijenle birleşmesiyle oluşan kuvars gibi minerallere silika diyoruz ve yerkabuğu önemli miktarda silikat içermektedir. Bunun bizi ilgilendiren kısmı ise bildiğimiz okyanus suyudur:

Dünya’ya çarpan kuyrukluyıldızların getirdiği su ve yerkabuğundaki volkanlardan püsküren su buharı bazaltla karıştı. Bu da bazaltın üçte birinin oksitlenerek yüzde 73 oranında silisyum dioksit (SiO₂) içermesine yol açtı. Yüksek oranda sulu bileşikler içeren bu tür kayalara granit diyoruz. Peki okyanus tabanı su altında iken kıtalar nasıl oluyor da deniz seviyesinin üzerinde kalıyor?

Kıtalar yüzüyor

Bunun nedeni de Theia çarpışmasıdır: Theia gezegeni çarpınca Dünya’da eriyen bazalta daha fazla su karıştı ve bu da bazaltın soğuma hızını yavaşlatarak kimyasal başkalaşım geçirip granite dönüşmesine yol açtı.  Nitekim sulu granit kayaçlar bazalttan hafif olduğu için erimiş magma üzerinde kayan bazalt tabakasının üstünde yüzer. Kısacası karalar deniz seviyesinin üstünde kalırken bazalt denize batarak okyanus tabanını oluşturur. Peki kıtalar neden kayıyor?

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

 

Yerkabuğu ve kıtaların kayması

Bilim insanları tektonik plakalar ve kıtaların kaymasıyla ilgili genel bilgiye sahipler ancak tektonik faaliyetlerin yeryüzünde nasıl başladığını kesin olarak bilmiyorlar. Tektonik faaliyetler nedir derseniz hızla sıralayalım:

Volkanik püskürmeler, lav akıntıları, depremler, okyanus tabanının yeraltına batması, denizde yeni adalar oluşması, Yerkürenin çekirdeğinden yükselen dev magma sorguçları ve kıtaların kayması başlıca tektonik faaliyetlerdir. Bunlar dış çekirdeğin yol açtığı taşınım hareketlerinden kaynaklanır.

Sonuçta tektonik plakalar yerkabuğunun hemen altındaki magma tabakasında yüzüyor ve tıpkı yağlı yatak üzerinde kayan makine parçaları gibi milyonlarca yıllık sürede yer değiştiriyor. Plakalar birbirini sıkıştırıyor veya birbiri altından kayarak yeraltına batıyor. Böylece depremler ve volkanik püskürmelere yol açıyor. Öyleyse plaka tektoniğini anlamak yerbilimi anlamak demektir. Gerçi tektonik faaliyetlerin nasıl başladığını 50 yıllık modern yerbilim tarihinde çözemedik ama genel mantığa hakimiz:

Tektonik plakalar magmada kayarken üstündeki kıtaların da kayarak yer değiştirmesine neden oluyor. Özellikle bazalt okyanus tabanından gelen ve anakaraları oluşturan granitin içine sıkışan ofyolit mineralleri kıtaların kaymasıyla ilgili önemli bir ipucu veriyor: Ofyolit mineralleri sadece birbiriyle çarpışan veya birbiri altından kayan plakaların sürtünme etkisiyle ürettiği yüksek ısıda oluşuyor.

Ofyolit mineraliyle tarihleme

Örneğin Asya kıtasında ofyolit mineralleri bulursak ve bunların 3,8 milyar yıl önce oluştuğunu anlarsak en azından Avrasya plakasının 3,8 milyon yıl önce kaymaya başladığını öğrenmiş oluruz. Ancak 7 kıtada yeterli miktarda ofyolit bulamadığımız için kıtaların kaymasının ne zaman başladığını da bilemiyoruz. Bunun 4,5 milyar yıl önceki Theia çarpışmasından hemen sonra başladığını söyleyenler de var, son 1 milyar yılda iç çekirdeğin katılaşmasıyla başladığını öne sürenler de var. Peki kim haklı?

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Yerkabuğu ve bilgisayar modelleri

Yerbilimciler kıtaların kaymasını tarihlemekte anlaşamayınca neden kaymaya başladıklarını anlamaya çalıştılar. Bunun sebebini bilirlerse kaymanın başlangıç tarihini de öğrenebilirlerdi. Örneğin Dünya’nın çekirdeği eskiden çok sıcak ve tümüyle sıvı haldeydi. Bu da Dünya oluştuktan sonra geçen ilk 1 milyar yılda çekirdekten yerkabuğunun altına doğru yükselen dev magma sorguçlarına yol açtı.

Magma sorguçları diş macunu veya bal kadar akışkan olan manto tabakasını gerçekten erimiş kayalardan oluşan dev topaklar halinde delerek yüzeye çıkıyordu. Bunlar biraz da kaynar suyun oluşturduğu kabarcıklara benziyordu ki zamanla yerkabuğunu alttan kabarttılar ve fırında pişen ekmek kabuğu gibi şişerek çatlamasına yol açtılar. Böylece yerkabuğunu bölen 8 büyük tektonik plaka meydana geldi ve bu da kıtaların kaymasını başlattı.

Bu doğruysa kıtaların kayması 4 milyar yıldan önce başlamış olmalı; çünkü o zamanlar Dünya çekirdeği çok genç ve sıcaktı. Bugün ise dış çekirdek sıvı fakat iç çekirdek katıdır ve yerkabuğunu çatlatacak kadar büyük magma sorguçlarının yukarı yükselmesine yol açacak kadar sıcak değildir. Koca bir gezegenin kabuğunu çatlatmak ise kaşıkla yumurta kabuğu kırmaya hiç benzemez ancak bu olaya uzaydan bakabilseydik müthiş olurdu. 😮

Bunu milyonlarca yıl boyunca kameraya alıp hızlandırılmış film halinde izleseydik kıta boyundaki dev çatlaklardan fışkıran kılcal lav kanallarını görürdük ama bu senaryoyla ilgili eksiklikler var. Örneğin, yerbilimciler Dünya’nın 4 milyar yıl önce sığ denizlerle kaplı ılıman bir gezegen olduğunu açığa çıkardılar; yani yerkabuğu çatladıktan kısa bir süre sonra soğumuş olmalı fakat nasıl olduğunu bilmiyoruz. Oysa uzayda hayat aramak için bunu öğrenmek zorundayız ve bu neden önemli derseniz:

İlgili yazı: Corona Virüsü Neden Yarasalar Üzerinden Bulaştı?

 

Yerkabuğu ve uzaylılar

Tektonik plakalar sadece gezegenimizi anlamamızı sağlamıyor. Aynı zamanda Dünya’da yaşamın nasıl ortaya çıktığı ve evrende yaygın olup olmadığını da anlamaya yardım ediyor: 1) Kıtalar kayarken yere batan okyanus tabanı, kayaların yüz milyonlarca yılda havadan ve sudan emdiği karbondioksiti yeraltına taşıyarak 1 milyar yıl kadar yeraltında saklıyor. Daha sonra Atlantik sırtındaki çatlaklardan fışkıran lavların oluşturduğu yeni okyanus tabanı üzerinden depolan karbondioksiti denize geri veriyor.

2) Karbondioksit sıcak günlerde suyun buharlaşmasıyla havaya karışıyor ve kıtaların kayması gezegenin havasını işte böyle temizleyerek yaşama uygun hale getiriyor. Atmosferdeki oksijen ile azot oranının değişmesini önleyerek iklimi ve atmosferi stabilize ediyor.

3) Yere batan plakalar okyanus suyunu da mantoya taşıyıp 1 milyar yıl boyunca yüksek ısı ve basınca maruz bırakarak filtre ediyor. Yeterince temizlendikten sonra da volkanlardan püsküren su buharı halinde ekosisteme geri kazandırıyor. Suyun yeraltına geçmesi gezegenimizin okyanuslarını buharlaşmayla kaybetmesini de geciktiriyor. İnanması zor ama Dünya oluştuğu günden beri içerdiği suyun yüzde 25’ini çeşitli sebeplerle kaybetti.

4) İnsan kanı nasıl evrim geçirdi yazısında belirttiğim üzere kıtaların kayması, evrimi hızlandırarak omurgalılar ve memeliler gibi karmaşık canlı türlerinin ortaya çıkmasını da kolaylaştırdı. Bu son senaryoyu özellikle kıtaların kaymasının 1 milyar yıl önce başladığını öne süren yerbilimciler savunuyor ve tektonik faaliyetlerin iç çekirdeğin soğuyup katılaşmasıyla son 1 milyar yılda hız kazandığını belirtiyorlar. Tabii bir de nasıl kaydığı konusu var ve bu da bizi ikinci yerbilim sorusuna getiriyor:  

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

2. Yerkabuğu ve süper kıta Pangea

Dağlar nasıl oluşur bilir misiniz? Kıtaların çarpışmasıyla. Mesela Anadolu daha çok Avrasya ve Afrika plakalarının birbirini sıkıştırmasıyla oluşmuştur. Kıtalar çarpışınca buruşarak yukarı kalkar ve bunlar da sıradağları meydana getirir. Ülkemizin dağlık coğrafyasını ve deprem kuşağında yer almasını buna borçluyuz. Anadolu yarımadasının 18 milyon yıl önce oluşan çok yeni bir kara parçası olduğunu belirterek 300 milyon yıl önce ortaya çıkan Pangea gibi süper kıtalara geçelim.

Anadolu ve diğer süper kıtaların ortak yanı çarpışarak ortaya çıkmalarıdır. Yeryüzünde kıtalar kayar ve 50 milyon yıl içinde haritada belirgin şekilde yer değiştirir; ama yeryüzünün alanı sınırlıdır ki biz de kıtaların zamanla bir araya gelerek toplanmasını bekleriz. Kısacası kıtalar ayrılarak bugünkü küçük anakaraları oluşturur ve tekrar birleşerek süper kıtaları yaratır. Bunlar da zamanla parçalanır ve bu döngü böyle sürüp gider fakat bir sorun var: Süper kıtaların aslında nasıl oluştuğunu bilmiyoruz. ☹

Oysa süper kıtalar yaşam için çok önemlidir! Örneğin Pangea 175 milyon yıl önce parçalanırken tektonik plakaların kenarından yırtılmasına yol açtı. Bu da volkanik faaliyetlerle depremleri hızlandırdı ve çatlayan kayaların içindeki karbondioksiti atmosfere saldı. Hem kıtaların arasına ılıman denizlerin girmesi nedeniyle hem de karbondioksitin sera gazı olması yüzünden yeni oluşan bugünkü 7 kıta oldukça ılıman bir iklime sahip oldu.

Pangea ve Trakya

Asya’nın iki katı büyüklüğünde olan Pangea’nın iç kesimlerde nasıl sert bir karasal iklim olduğunu düşünsenize! Trakya’nın soğuğu Pangea kışının yanında ılık kalırdı. Biz de kıtaların kaydığını Pangea’dan biliyoruz ve bunun için haritaya bakmamız yeterli: Güney Amerika ve Afrika’nın birbirine bakan kenarı sanki elle büyük bir resimden kesilmiş gibi uyuşuyor. Hayal gücümüzü biraz zorlayıp daha dikkatli bakarak bütün kıtaları birbirine böyle uydurabiliriz. Okyanus kıyıları kıtaların eskiden Pangea halinde nasıl birleştiğini gösteriyor. Peki nasıl birleştiler?

İlgili yazı: Evrenin En Büyük Yıldızı UY Scuti mi?

 

İki teori var

1) Dışa dönüklük teorisine göre önceki süper kıtadan kopan anakaralar Dünya yuvarlak olduğu için Yerkürenin arka yüzüne kayıyor ve gezegenin sınırlı alanı yüzünden tekrar birleşerek yeni bir süper kıta oluşturuyor. Kıtaların ayrıldığı yerlerde bugünkü Atlantik Okyanusu ile Akdeniz gibi yeni su kütleleri meydana geliyor.

Yine Afrika ile Avrupa’nın birleşmesiyle Akdeniz’in 50 milyon yıl sonra kapanacak olması gibi, kıtalar birleşirken arada kalan denizler de yok oluyor ki ABD’nin bazı bölgeleri eskiden deniz tabanıydı derken kastettiğimiz budur. Sıkışan deniz tabanı yukarı kalkarak karaların içinde kalınca 500 milyon yıllık fosilleri ve 4 milyar yıllık bakteri izlerini bilim insanlarının ayağına getiriyor (Kıtalar kaymasa en eski fosilleri bulmak çok zor olurdu; çünkü bunlar kazamayacağımız kadar derinde olurdu).

2) İçe dönüklük teorisine göre kıtalar yine yukarıda anlattığımız gibi birbirinden kopuyor. Ancak, uzaklaşarak Dünya’nın arka yüzünde birleşmek yerine bu kez uzaklaşma duruyor ve kıtalar tekrar yakınlaşarak birleşiyor. Her iki teoride de kıtaların ayrılıp birleşmesi yaklaşık 250 milyon yıllık döngüler halinde tekrarlanıyor. Örneğin şu anda bizler Doğu Afrika’nın kıtadan koparak Arap plakasına yaklaşması sürecini yaşıyoruz. Bunu yazının başındaki magma sorguçlarına bağlarsak:

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Yerkabuğu ve taşınım hareketleri

Çekirdekten yükselen sıcak madde Dünya’nın kesitini alırsanız portakal dilimlerine benzeyecek olan taşınım hareketlerine yol açıyor. Taşınım hareketleri çekirdekten yukarı yükselen dev erimiş magma sorguçlarını yaratıyor ve bunlar yerkabuğunun altında iki yana kayarken kıtaların arasını açıyor.

Ne yazık ki yerbilimciler iki teori arasında kanıt yetersizliği yüzünden bir seçim yapamıyor; çünkü kıtaların kayması eski karaların izini siliyor (Bkz. 1 milyar yıllık kayıp kıtalar bulundu). Ayrıca Gondwana ve Pangea gibi süper kıtalar farklı şekillerde oluşuyor ki hiçbir teori bunları tam olarak açıklayamıyor.

Yine de teorileri test etmenin bir yolu var: Eski okyanus ve yeni okyanus kabuğuna bakmak… Bunun için kıtaların, daha doğrusu tektonik plakaların çarpıştığı bölgelere bakarız. Burada yaşamış eski kabuklu canlıların fosilleri ve çürümüş organik tortul tabakalar, çarpışma bölgesinde okyanus tabanının yaşını belirlememizi sağlar. Bu bölgelerdeki okyanus tabanı genellikle yaşlıysa dışa dönüklük teorisi ve gençse içe dönüklük teorisi doğrulanacaktır. Şimdi gelelim Akdeniz’in kurumasına:

İlgili yazı: Gezegenler Güneş Çevresinde Nasıl Dönüyor?

 

3. Akdeniz 6 milyon yıl önce nasıl kurudu?

Diyoruz ki Mars’ta Akdeniz kadar su var ve yeryüzünün yüzde 70’i okyanuslarla kaplı. Bu yüzden Akdeniz gözümüze küçük görünebilir ama 6 milyon yıl önce Cebelitarık Boğazı bilinmeyen bir sebeple kapandığında Akdeniz neredeyse tümüyle kurudu. Sadece İtalya ve Yunanistan’ın güneyindeki en derin bölgede bir miktar aşırı tuzlu su kaldı. Geri kalan deniz tabanı ise 1 km kalınlığında tuz tabakasıyla kaplandı ve bu felaket tarihe Messinya Tuzluluk Krizi olarak geçti.

Düşünün ki Akdeniz havzası 2-3 km derinlikte olup haliyle deniz seviyesinin altındadır ve Akdeniz iklimi sıcaktır. Bu durumda kurumuş deniz tabanında yaşamak imkansız olmalı. Yüksek basınç, aşırı sıcak ve kalın tuz katmanı ekstremofil bakteriler dışındaki canlıların çoğunu öldürecektir… Yerbilimciler bu krize neyin yol açtığını bugün bile tartışıyor ve baş şüpheli olarak plaka tektoniğini gösteriyor. Kesin bildiğimiz tek şey ise Cebelitarık’ın kapanmış olmasıdır.

Sonuçta Akdeniz ırmaklardan aldığı suyun daha fazlasını buharlaşma nedeniyle kaybeden bir iç deniz. Bu nedenle Atlantik okyanusuna bağlı olmazsa kuruyacaktır. Nitekim 6 milyon yıl önce öyle oldu ve Akdeniz havzasında toplu soy tükeniş yaşandı. Bu kez kayalar bize yardım etmiyor; çünkü Akdeniz’in tuzlu tortulları sebebiyle bölgede 6 milyon yıl öncesine ait çok sayıda fosil bulunmuyor. Bu da kireçtaşı kayaçlarının yaşını ölçmeyi zorlaştırıyor ve geriye volkanik kayalarla tarihleme yapmak kalıyor. Şansımıza bu zorluk Akdeniz’in neden kuruduğuna dair bir ipucu da ağlıyor:

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Yerkabuğu ve Akdeniz

2003 yılında bilim insanları Akdeniz’deki volkanik kayaları hangi elementlerden ne kadar içerdiği bakımından karşılaştırdılar. Sonuçta mineraller iklim ve depremlere göre değişebilirdi; ama elementler volkanik kayaları yaratan lav akıntısının manto tabakasında ne kadar derinden geldiğini gösterecektir. Böylece Akdeniz’in nasıl kurduğuna dair yeni bir teori geliştirdiler:

Cebelitarık civarında bir tektonik plaka kaydı ve bu da boğazın geçici olarak yükselip sıradağa dönüşmesine yol açtı. Şansımıza yeni depremlerle birlikte tektonik plaka yeniden kaydı ve boğazın batarak Akdeniz’in tekrar suyla dolmasını sağladı. Yoksa Ege ile Akdeniz kıyıları, plajlar ve yaz aşkı dediğimiz harika şey yerine ölümcül bir tuz tabakasıyla kaplı olacaktı (Corona krizine rağmen Temmuzda turizmin canlanacağını umuyorum).

İlgili yazı: 18 Ayda Nasıl 24 Kilo Verdim?

 

4. Bazalt seli patlamaları

Büyük Ölüm yeryüzündeki canlı türlerinin yüzde 90’ından fazlasını yok eden en büyük toplu soy tükeniş olayıdır ve 252 milyon yıl önce gerçekleşmiştir. Büyük Ölüme dev yanardağ püskürmeleri ve lav selleri yol açtı. Bunlara bazaltın volkanik kaya olmasından hareketle bazalt seli patlamaları diyoruz. Nitekim Büyük ölüm sırasında Sibirya Platosu (Siberian Traps) dev bir bazalt seliyle oluştu. Peki bu kadar güçlü volkanik püskürmelere ve 1 milyon kilometrekareden büyük bazalt sellerine ne yol açıyor?

1) Bunun bir sebebi magma sorguçları ve sıcak noktalardır. Bu tür dalma batma hareketleri kıtaların kaymasından farklıdır. Bu kez Los Angeles açıklarında olduğu gibi Pasifik Plakası Kuzey Amerika plakasının altına dalmaz. Bunun yerine dış çekirdekten yukarıya erimiş büyük magma sorguçları yükselir ve bunlar yerkabuğunu alttan şişirerek sivilce gibi patlatır. Bu da dev bazalt sellerine yol açarak ülke boyunda volkanik platolar yaratır. Aynı zamanda büyük iklim felaketlerini tetikler.

2) Diğer sebebi ise yapraklanma dediğimiz olaydır ve bu da yukarıda belirttiğim üzere kıtaların kaymasıyla ilişkilidir: Yapraklanma Pasifik Plakasının Kuzey Amerika Plakasının altından kayarak yeraltına batması gibi süreçlerde gerçekleşir. Örneğin Pasifik Plakası bir depremle birlikte bitişik olduğu Kuzey Amerika plakasından aniden koparak yeraltına hızla batmaya başlar.

Aslında bazalt sellerinin izini sürerek bunlara neyin yol açtığını anlayabiliriz; çünkü elimizdeki kanıtlar iki teorinin de geçerli olduğunu gösteriyor. Mesela Güney Afrika ve Çin’de milyonlarca yıl önce yaşanan lav sellerinin farklı nedenleri olduğu düşünülüyor. Peki eski bazalt sellerinin izini nasıl ararız?

İlgili yazı: Renk Körlüğünü Düzelten Gözlük EnChroma

 

Yerkabuğu ve yaban kayalar

Bazalt selleri hem eski toplu soy tükenişleri gösteriyor hem de bugün yeraltında kalan 3 milyar yıllık en eski kıtaların kraton plakası denilen izlerini taşıyor (kratonlar milyarlarca yıl önce mantonun derinliklerine, 3000 km derine batmaktan bir şekilde kurtulmuş olan antik anakara parçalarıdır). Bunun da yaban kaya dediğimiz ksenolit taşlarıyla ilgisi bulunuyor; çünkü bu taşlar bize eski bazalt sellerinin ne zaman gerçekleştiğini gösteriyor.

Peki bunu nasıl yaparız ve ksenolitlerin kadim kıtalarla ne ilgisi var derseniz: 2006’da yayınlanan bir makaleye göre bazalt sellerini volkanik kayaların içinde hapis kalan ksenolit taşlarına (yaban kaya) bakarak bulabiliriz. Bunlar yerkabuğunun hemen altında, üst manto tabakasında oluşuyor ve bazalt selleriyle birlikte yeryüzüne çıkıyor. 1) Başka türlü yeryüzüne çıkmaları mümkün olmadığından Ksenolitler onları taşıyan sellerin tarihini de veriyor.

2) Ayrıca üst manto tabakasından geldikleri için yerin derinliklerine gömülmüş kadim kıta kratonlarının da izini taşıyor. Öyle ki bir kaya katmanında ksenolit bulursak bu katmanın derinlerden geldiğini anlıyor ve bu kez de içerdiği elementlere bakıp eski bir kıtanın kalıntısı olup olmadığını kontrol ediyoruz. 

3) Bilim insanları ksenolitlerin yaşına da bakıyor. Sonuç olarak okyanus tabanının kıtaların altına daldığı bir yapraklanma olayı varsa ksenolitler de okyanus tabanıyla birlikte yeraltına batıp gözden kaybolacaktır. Bu durumda kaya tabakasında bulunan en eski ksenolitler okyanus tabanının ne zaman karaların altına battığını gösterir. Bu da kıtaların ne hızla kayarak yer değiştirdiğini ve nasıl çarpıştığını gösterecektir.

Antik kıtaların kalıntıları

4) Oysa en eski ksenolitler üst manto tabakası kadar yaşlıysa durum değişir. Sonuç olarak yapraklanma olayında okyanus tabanı aslında ksenolitlerden yaşlıdır ve ksenolitler işte bu yüzden okyanus tabanının ne zaman yeraltına battığını gösterir. Oysa bu taşlar bulundukları kaya tabakasıyla yaşıtsa onları yüzeye taşıyan bazalt seline kıtaların kayması yol açmış olamaz. Buna magma sorguçlarının neden olduğu anlaşılır (bir üst başlıktaki ikinci maddeye bakınız). Kim derdi ki birkaç taş bu kadar faydalı olsun? Oysa şimdi daha heyecanlı bir konuya geçiriyoruz. Dünya’da 12 metrelik eksen kaymasına:

İlgili yazı: Matematik Evrensel Dil mi Yoksa İnsan İcadı mı?

 

5. Dünyanın ekseni neden kaydı?

Yerkürenin ekseni Newton mekaniğindeki üç cisim problemi ve diğer gezegenlerin etkisiyle doğal olarak yalpalayarak kayar. Uydumuz Ay sayesinde oldukça stabil bir eksen eğikliğimiz var ama küçük oynamalar bile buzul çağına yol açıyor.

Öte yandan buzul çağının üzerinden geçen 10 bin yılda kutuplardaki buzların erimesiyle yerkabuğu ağırlık merkezi değişti ve gezegenin ekseni 10 m kaydı. İnsanlar da son 250 yılda fosil yakıtlarla yol açtıkları küresel ısınma nedeniyle Dünya eksenini 2 m daha kaydırdılar ve toplam kayma 12 m oldu.

Buna rağmen Dünya’nın ekseninde yüz milyonlarca yıllık dönemlerde daha büyük kaymalar gerçekleşmiş olduğunu görüyoruz: Tek seferliğine görülen büyük kaymaların bir sebebi de kıtaların kayması ve bu hareketlerin yerkabuğunun ağırlık dengesini bozmasıdır. Yörünge mekaniğinde var olan doğal yalpalama trendi süper kıtaların oluşmasıyla birleştiği zaman eksen kaymasını hızlandırabiliyor; çünkü süper kıtaların var olduğu dönemlerde karalar tek bir noktada toplanmış oluyor.

Örneğin 174-157 milyon yıl önce tropik Doğu Asya’nın sadece bin yıl içinde kurak iklime geçiş yaptığını ve jeolojik devirler açısından çok ani gerçekleşen bu değişikliğin de canlılar için felaket olduğunu biliyoruz. 2019 yılında yazılan bir makale kuraklığın sebebini eksen kayması olarak gösteriyor. Kutup kayması da denilen bu olay 174 milyon yıl önce Çin’i 2800 km güneye göndermiştir. 😮

Ancak yanlış anlamayın

Dünya yan yattığı için Çin güneye kaymış gibi oldu ama yerkabuğunda yer değiştirmedi. Özetlersek bu tip ani değişikliklere 1) Buzulların erimesi veya oluşması, 2) Büyük asteroit çarpışmaları, 3) Dünya’nın içten dengesini bozarak ağırlık merkezini değiştiren şu ünlü magma sorguçları (artık ezberledik sanırım 😊), 4) Kıtaların kayması ve 5) Başka bir yazıda anlatacağım dev manto topakları yol açıyor. Peki geçmişteki eksen kaymalarını nasıl tespit ederiz?

İlgili yazı: Corona Virüsü Neden Yarasalar Üzerinden Bulaştı?

 

Yerkabuğu ve mıknatıslanma

Dünya’nın manyetik kutbu genellikle kuzey kutbudur. Geçmişte birçok kez ters dönmüş olmasına karşın istatistiksel olarak manyetik kutbumuz coğrafi kuzey kutbu veya kutup dairesi üzerinde yer almıştır. Buna karşın Dünya’nın ekseni kaydığında, özellikle de 174 milyon yıl önce olduğu gibi büyük kaymalar gerçekleştiğinde manyetik kutup uzun süre kuzey kutbundan uzak kalır. Bu da eksen kaymasının süresini ve ne zaman başladığını ele verir.

Sonuçta yeryüzündeki demir ve diğer metaller manyetik kutba göre mıknatıslanarak bir tür pusulaya dönüşüyor. Biz de geçmişte ferromanyetik metal pusulasının nereyi gösterdiğine bakarak manyetik kutupla coğrafi kuzey kutbunun nasıl hizalandığını anlıyoruz. Oysa bu yöntem yakın geçmişte işe yaramıyor; çünkü metallerin mıknatıslanması için uzun süreler geçmesi gerekiyor. Yakın geçmişte oluşan yeni yerkabuğu parçaları güçlü manyetik izler taşımıyor.

Yine de yerbilim detektifleri Hawaii adası gibi oluşumlara bakarak yakın tarihli eksen kaymalarını (her ne kadar büyük bir şey beklemesek de) bulmayı umuyorlar. Sonuç olarak yerkabuğu erimiş magma ve akışkan mantonun üzerinde kayıyor. Oysa manto kaymıyor ve mantodan yükselerek deniz altı volkanları yaratan sıcak noktalar da yerinde sayıyor.

Bu tür sıcak noktalar deniz altındaki volkanların püskürmesiyle biriken lavlarla deniz altı dağları oluşturuyor. Bu dağların zirvesini ise Hawaii Adaları olarak görebiliyoruz. Bu ne anlama geliyor hocam derseniz Sherlock’u kıskandıracak bir delil derim: Sıcak noktalar aynı kalır ama yerkabuğu kayar ve biz de ikisini karşılaştırarak yakın zamandaki en hafif eksen kaymalarını bile saptayabiliriz. 😉 Gerçi bu tekniği henüz denemedik ama bu son konumuza geçmeye engel değil: Dünya’nın çekirdek sıcaklığı.

İlgili yazı: Kırmızı İnsan Kanı Nasıl Evrim Geçirdi?

 

6. Dünya’nın çekirdeği ne kadar sıcak?

Yerbilimcilerin ilk çözdükleri sorulardan biri Yerkürenin çekirdeğinin çok sıcak olduğunu anlamaktı. Peki iç çekirdek ne kadar sıcak? Sonuçta dış yüzeyi 4 bin km’den kalın bir kaya tabakasının altında kalan iç çekirdek yüksek ısıyla basınç altında ezilerek kristalize olan dev bir demir-nikel topudur. Dünya’nın güçlü bir manyetik alana sahip olmasından yola çıkarak iç çekirdeğin Yüzde 80 oranında demir ve yüzde 20 oranında nikel içeren 2440 km çapındaki bir küre olduğunu anlıyoruz.

Gerçi Dünya’nın manyetik alanını sıvı dış çekirdek üretiyor ama iç çekirdek dış çekirdeğin soğuyarak katılaşmış hali olduğu için büyük ölçüde demirden oluştuğunu tahmin edebiliyoruz. Ne de olsa demir manyetik alanı en iyi ileten metallerden biridir.

Şimdi diyeceksiniz ki “Ama hocam iç çekirdek dış çekirdekten sıcaktır. Nasıl olur da dış çekirdek sıvı kalırken iç çekirdek soğuyarak katılaşır?” Aslında iç çekirdek eskiden çok daha sıcaktı ve Dünya’nın merkezindeki muazzam basınca rağmen sıvı halini koruyordu.

Oysa son 1 milyar yılda dış çekirdek üzerinden yeterince ısı kaybederek, yani ısıyı yerkabuğu ve nihayet uzaya aktararak yeterince soğudu ve yukarıda belirttiğim gibi yerkabuğundaki volkanik faaliyetleri artırarak evrimi hızlandırdı. Peki iç çekirdeğin sıcaklığını ölçmek neden zor?

İlgili yazı: Büyük Patlamadan Kalan İlk Ses Dalgaları

 

Yerkabuğu ve iç çekirdek

Bunun nedeni dış çekirdeğin altında kendini çok iyi gizlemesidir: Nitekim Dünya’nın asıl enerjisini; yani taşınım hareketleri, manyetik alan ve depremlere yol açan enerjiyi dinamo hareketi dediğimiz süreçle sıvı dış çekirdek üretiyor. Bu yüzden yerbilimciler volkanik faaliyetler ve yer sarsıntılarını gösteren sismik dalgalara bakarak dış çekirdeği anlayabiliyorlar. Oysa katı iç çekirdeğin dolaylı ve nispeten zayıf etkisini çözemiyorlar. Bunun da birkaç sebebi var:

1) Demirin erime sıcaklığını bilmiyoruz. Nasıl olur derseniz düzeltelim: Demirin deniz seviyesindeki erime sıcaklığını gayet iyi biliyoruz; ama Dünya’nın merkezine doğru 3 milyon atmosferi aşan aşırı yüksek basınçta kaç derecede eridiğini bilmiyoruz. Sonuçta yüksek basınç erime sıcaklığını yükseltir.

2) İç çekirdeğin sıcaklığı basınca bağlıdır ama iç çekirdeğin basıncını ölçmek zordur: A) Öncelikle iç çekirdeğin dış çekirdekle temas ettiği 4000 km derinlikteki yüzeyinde basınç 3,3 ila 3,6 milyon atmosfer arasında değişiyor (330-360 gigapascal). Oysa o kadar derin bir çukur açarak yanımıza termometre alıp iç çekirdeğin ateşini ölçmemiz imkansızdır.

B) Diğer sorun ise yerçekiminden kaynaklanıyor: İç çekirdeğin merkezindeki basıncı ölçmenin bir anlamı yoktur; çünkü çekirdeğin merkezi yuvarlak Dünya’nın 360 derece etki eden yerçekimiyle her yöne yaklaşık olarak eşit güçte çekiliyor. Bu da iç çekirdeğin tam ortasında yerçekimini sıfırlayarak basıncı düşürüyor. Ancak, merkezin hemen dışında yerçekimi ve basınç hızla artmaya başlıyor.

Yerçekimi ve kuantum fiziği

C) İç çekirdeğin basıncını ölçmek yerçekimi mekaniği yüzünden zaten karmaşık bilgisayar simülasyonları isteyen zor bir iş. Oysa bir de kuantum fiziğinin zorlukları var: İç çekirdeğin sıcaklığı basınca bağlıdır; ancak sıcaklık da termal radyasyondan kaynaklanıyor. Bu da elektromanyetik kuvvete ve dolayısıyla kuantum fiziğine tabidir. Kısacası iç çekirdeğin merkezinde basıncı ölçmek gereksiz görünse bile basınca bağlı olan sıcaklık merkeze yaklaştıkça kesintisiz olarak artacaktır. Oysa bütün bunlar teorik zorluklardı. Bir de deneysel zorluklar var; yani elmas çekiçler:

İlgili yazı: Hipernova: 10 Kat Güçlü Patlayan Ölüm Yıldızları

 

İç çekirdek ve elmas çekiçler

Yerbilimciler iç çekirdekteki aşırı şartların yerçekimini tanımlayan genel görelilik teorisi ile kuantum fiziğini birleştirmeyi gerektirdiğini görünce bilgisayar simülasyonlarına ve deneylere kaydılar; çünkü bugüne dek yerçekimiyle kuantum fiziğini birleştirerek bir kuantum kütleçekim kuramı geliştiremedik. Öte yandan mikroskobik uçlu süper sivri elmas çekiçler arasına yerleştirdiğiniz demir yapraklarını yüksek basınçla ezerek deney yapmamıza bir engel yoktur:

Demiri ezmek iç çekirdeğin basıncı ve sıcaklığı ölçmemize izin verir. Biz de sıcaklığın iç çekirdeğin merkezine yayılacağı öngörüsünden hareket ederek iç çekirdeğin en azından ortalama sıcaklığını ölçebiliriz. Bilim insanları 2013’te yaptıkları elmas çekiç deneyinde iç çekirdeğin yüzey sıcaklığının eskiden sanıldığı gibi 4800 derece değil, 5900 derece olduğunu gördüler. Bu da Güneş yüzeyinden sıcaktır!

Peki iç çekirdek Güneş’ten nasıl sıcak olabilir? Bunun nedeni iç çekirdek yüzeyinin yüksek basınçta hemen kristalize olup donmak yerine önce sıvılaşmasıdır. İç çekirdeğin katılaşmaya başladığı derinliklerde kuantum fiziği ve elektromanyetik alanlar devreye girerek çekirdek yüzeyindeki demir atomlarının geçici olarak sıvılaşıp tekrar katılaşmasını sağlıyor. Bu da Dünya gezegeninde hayatın devamlılığını sağlıyor:

İlgili yazı: Büyük Ölüm: Dünyanın En Büyük Felaketi

 

Yerkabuğu ve Dünya’da hayat

1) İç çekirdeğin soğuması ve katılaşması yavaşlıyor: Sonuçta bir gün çekirdek tamamen katılaşacak ve sıvı dış çekirdek ortadan kalkınca Dünya atmosferini koruyan manyetik alan da yok olacak ve Dünya’nın doğal iklimlendirme sistemi olan kıtaların kayması duracak. Çekirdeğin yavaş soğuması iyi bir şeydir. 😎

2) İç çekirdeğin kısmen sıvılaşan yüzeyi, dış çekirdeğin iç çekirdek üzerinde kaymasını hızlandıran yağlama etkisi yaratıp dış çekirdeğin dinamo etkisiyle ürettiği manyetik alanı güçlendiriyor. 3) İç çekirdeğin kısmen sıvılaşabilen yüzeyi onun yerkabuğunu sandığımızdan fazla etkilediğini gösteriyor. Biz de dış çekirdeğe bakarak iç çekirdeği daha kolay anlayabileceğimizi fark etmiş bulunuyoruz.

Böylece yerkabuğunun nasıl oluştuğunu ve kıtaların nasıl kaydığını gördük. Yerkabuğu ve yerbilim hakkında cevabı kesin olarak bilinmeyen 6 kritik soruyu da maddeler halinde mümkün olduğunca yanıtladık.

Peki Dünya’nın yüzey okyanuslarına eş miktarda su içeren bir yeraltı okyanusu olduğunu biliyor musunuz? Onu da şimdi okuyabilir ve iç çekirdeğin neden Dünya’nın geri kalanından tam 4 milyar yıl genç olduğuna bakabilirsiniz. Corona krizinin en kısa sürede geçmesi dileğiyle sağlıcakla kalın.

3,3 milyar yılda kıtaların kayması

¹Deep roots of the Messinian salinity crisis
²Late Cretaceous Polar Wander of the Pacific Plate: Evidence of a Rapid True Polar Wander Event
³Supercontinents: myths, mysteries, and milestones
⁴Multiple volcanic episodes of flood basalts caused by thermochemical mantle plumes