2 Milyar Yıllık Kayalardaki Sır: Dünya’nın Geçmişi Hakkında Bildiğimiz Hangi Büyük Teori Çürüyor?
Dünya’nın kadim karbon döngüsündeki küresel bir bozulmaya dair önemli bir jeolojik ipucu, daha yerel bir kökene sahip olabilir.
Yaklaşık 2,5 ila 2 milyar yıl önce, Dünya, atmosferde oksijen birikmesiyle yüzey tarihinden bilinen en büyük kimyasal dönüşümü geçirdi. Bu değişim, yaklaşık yarım milyar yıl önce ortaya çıkan bitkiler ve hayvanlar gibi karmaşık organizmalar için koşulların oluşmasına yardımcı oldu.
Bu erken oksijen artışı sırasında, muazzam miktarda mikrobiyal madde deniz tabanının altına gömüldü ve karbonu alışılmadık bir izotopik imzaya sahip kayalarda hapsetti. Bu sinyal, genellikle Dünya’nın karbon döngüsünün küresel ölçekte bozulduğunun kanıtı olarak yorumlanmıştır.
Böyle bir dünya çapındaki olaya dair kanıtların çoğu, Rusya’nın Karelya bölgesindeki ve Gabon’un Francevillian Havzası’ndaki eski deniz tabanı tortularından alınan, yüzeyin altından çıkarılan uzun kaya silindirleri olan sondaj çekirdeklerinden gelmektedir. Caltech bilim insanlarının öncülüğünde yapılan araştırma, Rusya’daki kayıtların bunun yerine tek bir tortul havza içinde işleyen süreçleri yansıtabileceğini göstererek bu yorumun bir kısmına meydan okuyor.
“Önemli bir tartışma, genellikle dünya çapında bir çevresel değişimin kanıtı olarak yorumlanan alışılmadık bir karbon izotop sinyali etrafında dönüyor,” diyor Caltech’te kıdemli bilimsel araştırmacı olan ve Jeoloji ve Jeokimya Profesörü ve Jeolojik ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nün Ted ve Ginger Jenkins Liderlik Kürsüsü Başkanı John Eiler’in laboratuvarında çalışan Nivedita Thiagarajan (PhD ’12). “Dünyanın en eski bilinen fosil petrol yataklarından biri olan Rusya’nın Karelya bölgesindeki Zaonega Formasyonu’ndaki kayaların içindeki mikroskobik ceplerde hapsolmuş gazları inceledik ve bu önemli bölgedeki karbon izotop sinyalinin, tüm dünyayı değil, birkaç yüz kilometrekarelik bir tortul havzada meydana gelen yerel olaylarla açıklanabileceğini bulduk.”
Thiagarajan, Geology dergisinde yayınlanan ve oksijenin Dünya atmosferinde ilk kez bollaşmasından sonra Karelya’da kaydedilen süreçleri yeniden yapılandıran çalışmaya öncülük etti.
Küresel bir sinyal sorgulanıyor
Karbon, daha ağır ve daha hafif izotopik formlarda bulunur ve eski biyokütlede korunan oranlar, bu karbonun nereden geldiğine dair ipuçları verebilir. Bu nedenle, sondaj örneklerindeki bu izotoplar (veya karbon-izotop sinyalleri) arasındaki oranlar, ağaç halkalarında korunan bilgilere benzer şekilde, derin zaman boyunca çevresel değişimin bir kaydını sağlar. Zaonega Formasyonu’nda ve Gabon’daki kayalarda tanımlanan alışılmadık bir karbon imzası, Shunga-Francevillian olayı olarak adlandırılır. Araştırmacılar bunu, Dünya’nın karbon döngüsünün yaklaşık 2 milyar yıl önce küresel bir bozulmaya uğradığının kanıtı olarak kullandılar.
“Dünya, atmosferde oksijenin ortaya çıktığı o zaman diliminde bir anlamda çıldırdı. Değerlendirmeye çalıştığımız şey, Dünya’nın oksijenlenmesinin nedenleri ve sonuçlarıdır,” diye açıklıyor Trondheim’daki Norveç Jeolojik Araştırmalar Kurumu’nda (NGU) araştırmacı ve çalışmanın ortak yazarlarından Aivo Lepland. “Bu bilgi kayalarda arşivlenmiştir, bu nedenle ne olduğunu incelemek için kayaları incelemeniz gerekir.”
Araştırmacılar, Shunga-Francevillian anomalisine farklı bir tür kanıt inceleyerek yaklaştılar. NGU’da saklanan sondaj çekirdeklerini kullanarak, eski bir deniz tortul havzası olan Zaonega Formasyonu’ndan pirobitümen açısından zengin örneklerdeki küçük sıvı kapanımlarında korunan gazların moleküler ve izotopik bileşimini analiz ettiler. Pirobitümen, yer altında hapsolmuş ham petrol veya kerogen (doğal gaz için bir kaynak malzeme) yoğun ısıya maruz kaldığında üretilen çözünmeyen organik karbondur.
İşbirliği, Lepland’ın Caltech’teki araştırma izni sırasında şekillendi. Zaonega kayalarında hapsolmuş gazlardan elde edilen ve henüz açıklanması gereken yeni bir dizi izotop ölçümüyle geldi. Aynı zamanda, Thiagarajan ve Eiler yakın zamanda doğal gazlardaki izotop oranlarını incelemiş ve bu gazların nasıl oluştuğunu anlamak için daha geniş bir çerçeve geliştirmişlerdi.
Magma ısınması anomaliyi açıklayabilir
Araştırmacılar bu gözlemleri birleştirdiklerinde, alışılmadık izotop imzaları için farklı bir açıklama ortaya çıktı. Araştırmacılar, tarih öncesi bir okyanusun altında gömülü olan tortul tabakaların içine bir magma tabakasının girdiğini öne sürüyorlar. Magmadan gelen ısı, organik madde bakımından zengin tortulları değiştirerek metan ve propan da dahil olmak üzere hidrokarbonlar üretti.
Bu bileşikler daha sonra deniz tabanına doğru yükseldi ve burada metan tüketen mikroplar tarafından kullanılarak hafif bir karbon izotop imzası taşıyan biyokütle üretildi. Ölçümler ayrıca, magma girişinin yanında yaklaşık 350 santigrat dereceden, yaklaşık 300 metre daha yüksekte deniz tabanındaki eski bir asfalt döküntüsünde yaklaşık 72 santigrat dereceye kadar büyük bir sıcaklık gradyanı ortaya koydu.
Thiagarajan, “Bu jeolojik ve biyolojik süreçler zinciri, Zaonega Formasyonu’nda kaydedilen alışılmadık karbon izotop sinyalini açıklayabilir” diyor. “Modern petrol ve gaz havzalarında gözlemlediğimiz bazı aynı imzaların 2 milyar yıllık örneklerde de korunmuş olması ilginçti.”
Kanıtlar yerel bir nedeni destekliyor
Araştırmacılar diğer süreçlerin katkılarını tamamen dışlayamıyorlar. Ancak ölçümleri, Zaonega karbon izotop anomalisinin, tüm gezegeni etkileyen bir değişiklikten ziyade, ağırlıklı olarak yerel havza içindeki olaylardan kaynaklandığını gösteriyor.
Thiagarajan, “Zaonega, Shunga-Francevillian olayı için bir referans noktası olduğundan, bulgularımız bunun dünya çapında bir olay olarak kabul edilip edilmemesi konusunda önemli soruları gündeme getiriyor” diyor.
Gabon önemli bir test sağlayacak
Bir sonraki test, benzer bir izotopik anomaliyi kaydeden kayaların bulunduğu Gabon’dan gelecek. Araştırmacılar, Uluslararası Kıtasal Bilimsel Sondaj Programı tarafından ortak finanse edilen GOE-DEEP projesi aracılığıyla toplanan örnekleri analiz ederek, oradaki sinyalin de benzer yerel süreçlerle açıklanıp açıklanamayacağını belirlemeyi planlıyorlar. Lepland, 2025 yazında Gabon’da dört ay boyunca sondaj çalışmalarını koordine etti.
Elde edilen örnekler Şubat ayında NGU’ya ulaştı ve bu yılın ilerleyen aylarında 18 ülkeyi temsil eden uluslararası bir araştırma grubu tarafından örneklenmesi planlanıyor.
Lepland, “Şimdi Gabon kayaçları üzerinde benzer bir çalışma yaparak iki bölgeyi karşılaştırabilir ve her şeyi bir araya getirebiliriz,” diyor. “Bilim işte böyle ilerliyor.”
Kaynak: https://scitechdaily.com