4.5 Milyar Yıl Önce Dünya’nın İlk Günlerinin Nasıl Olduğu Simüle Edildi
Dünya, sıvı bir ateş topu olarak başladı ve yeni oluşan yüzeyi, bugün bildiğimiz sakin kıtalardan çok bir lav lambasına benziyordu. Bu akkor başlangıçlar 4,5 milyar yıl önce gerçekleşti, ancak kanıtlar ayaklarımızın altında, doğrudan örneklemenin imkansız olduğu kadar derinlerde gömülü.
Bebek gezegenin manto tabakasının yeni bir bilgisayar modeli, üzerinde durduğumuz kayanın, gezegenin ilk yüz milyon yılında bıraktığı kimyasal parmak izlerine kadar, o ateşli gençliği hâlâ hatırladığını gösteriyor.
İlk Dünya erimiş bir dünyaydı
Genç Dünya soğuduğunda, kışın bir göl gibi eşit şekilde donmadı. Aynı anda hem yukarıdan aşağıya hem de aşağıdan yukarıya doğru kaynadı ve derinlerde sıkışmış eriyik cepleri bıraktı.
Gezegen bilimciler bu küresel erimeye bazal magma okyanusu adını veriyorlar ; metal çekirdeğin hemen üzerinde biriken derin, demir açısından zengin sıvı bir tabaka ve bu okyanusun varlığı, modern çekirdeğin neden hala çok yavaş ısı kaybettiğini açıklıyor.
Modern derin manto tabakasının sismik taramaları, deprem dalgalarını yavaşlatan genişleyen çok düşük hız bölgelerini ortaya koyuyor ve bunların aynı yoğun, demir ağırlıklı eriyiği içerdiğini ve taban okyanusu kavramını desteklediğini gösteriyor.
Bu rezervuarlar bugün Pasifik ve Afrika’nın altında yer alıyor ve Amerika Birleşik Devletleri’nin anakarasından daha geniş alanları kaplıyor; ancak yaklaşık bin sekiz yüz mil derinlikte oldukları için bunları görüntülemek zor.
Bu yapıların tam olarak ne zaman oluştuğu belirsizdir çünkü daha önceki birçok simülasyon, mantoyu tek bir yapışkan sıvı olarak ele almış ve sıvı ile kristal arasındaki ayrışmayı yöneten karmaşık dansı ortadan kaldırmıştır.
Magmanın katı kayaya modellenmesi
Araştırmacıların Bambari adını verdiği kod, Dünya’nın iç kısmını ince bir ızgaraya bölüyor ve yarı erimiş , yaklaşık yüzde elli sıvı bir manto ile başlıyor ; bu durumun Ay’ı yaratan dev çarpmadan sonra gerçekçi olduğu düşünülüyor.
Sıcaklık zıtlıkları, daha hafif kristal lapasının yükselmesine, daha ağır, demir yüklü damlacıkların ise batmasına neden oldu; tüm bunlar, ısının soğuk uzaya yayılmasıyla gerçekleşti ve model, küresel devrilmelerden yalnızca birkaç mil çapındaki türbülanslı girdaplara kadar uzanan ölçeklerdeki hareketleri çözümledi.
Simüle edilen birkaç bin yıl içinde, en üstteki yüzlerce mil kristallerin birbirine kenetlenerek derinlere doğru sığ bir kimyasal sinyal ileten aşağı doğru eğimli tabakalar oluşturacak kadar soğudu; bu sonuç araştırma ekibini şaşırttı.
Çekirdeğe yakın olandan daha fazla kristalin yüzeyde oluşması, katılaşmanın derinliklerde başladığına dair ders kitabı görüşünü altüst etti ve sonuçlar, erken Dünya’nın kısa ömürlü kayalık bir kabuğa sahip olabileceğini ve bunun da tekrar tekrar mantoya battığını gösteriyor.
Düşen kristaller aşağı doğru inerken tekrar ısınıp kısmen eridiği için, geride demir açısından zengin bir karışım bıraktılar ve bu karışım , çekirdeğin yaklaşık üç yüz mil yukarısında sıvı kaya okyanusuna dönüştü ; bu okyanus muhtemelen yarım milyar yıl boyunca varlığını sürdürdü ve çekirdek ısısını hapseden bir battaniye görevi gördü.
Dünyanın erken dönemlerinde şaşırtıcı kimya
Olivin gibi düşük basınçlı minerallerin yalnızca üst mantoda baskın olması bekleniyordu, ancak Boukaré’nin akışı bunların parmak izlerini yaklaşık bin iki yüz mil aşağıda gösteriyor.
Bu bulgu, eser elementlerin nasıl ayrıştırıldığını yeniden düşünmemizi gerektiriyor. Sebebi mekanik: Yüzeyde büyüyen kristaller dolu taneleri gibi yağıyor ve derinlikteki denge reaksiyonlarını atlıyordu.
Battıkça kütle dengesi, demir açısından zengin eriyiği yukarı doğru pompaladı ve orada soğudu, samaryum ve neodimyum gibi eser elementlerle zenginleşmiş aşağı doğru akışlar oluşturdu ve bu düzen, manto çoğunlukla katılaşana kadar tekrarlandı.
Bu süreç , Grönland’daki 3,8 milyar yıllık kayalarda hâlâ görülen sıra dışı Lu/Hf ve Sm/Nd oranlarını damgaladı ve erken farklılaşmanın nadir bir kimyasal zaman kapsülü sunuyor.
Boukaré, “Bu çalışma, Dünya’nın alt manto yapısının birinci dereceden özelliklerinin dört milyar yıl önce oluştuğunu gösteren ilk çalışmadır” dedi.
Bugün Dünya’nın mantosundaki kalıntılar
Simülasyon doğal olarak, Pasifik ve Afrika’nın altında bulunan ve çekirdekten altı yüz milden fazla yükselen, resmi olarak büyük düşük kayma hızı bölgeleri veya LLSVP’ler olarak bilinen iki dev ” süper tüy “ün ortaya çıkmasına neden oldu.
Modelde, bunların magma okyanusunun tortuları olarak oluştuğu, demir ve hafif radyoaktif elementlerle yüklü olduğu ve bu nedenle çevrelerinden daha sıcak oldukları belirtiliyor; bu açıklama, onlarca yıllık sismik ve jeokimyasal ipuçlarını birleştiriyor.
Bu ekstra ısı, Hawaii ve İzlanda gibi volkanik sıcak noktaların beslenmesine yardımcı oluyor ve milyarlarca yıl arayla gerçekleşen olayları, kalıcı manto sirkülasyonu aracılığıyla birbirine bağlıyor.
Okyanus adası bazaltlarındaki yüksek hassasiyetli soy gaz ölçümleri, tahmin edilen rezervuarlarla eşleşen eski, gazı alınmamış manto bölgelerine işaret ediyor ve bu da modelin derin zaman anlatısına bağımsız destek sağlıyor.
Model hem sismik hem de kimyasal gözlemleri yeniden ürettiği için, nadiren kesişen disiplinleri bir araya getiriyor ve gezegenin derin geçmişine dair tek bir hikaye sunuyor.
Bunun diğer gezegenler için anlamı nedir?
Bambari’nin ardındaki denklemler, büyük veya küçük herhangi bir kayalık gezegene uygulanabilir ve bu da aracı Dünya araştırmalarının çok ötesinde değerli kılar.
Alt kütlesi daha hızlı ısı kaybeden Mars için , tabandaki magma okyanusu erken donmuş olurdu, bu da çekirdeğin yalıtımını azaltır ve birkaç yüz milyon yıl içinde manyetik kalkanının kaybını hızlandırırdı; bu senaryo, yüzey kayalarında zayıf kalıntı manyetizmayı gösteren gezici verileriyle örtüşüyor.
Gezegenimizin iki katı büyüklüğündeki bir süper Dünya için aynı fizik, bir milyar yıl boyunca varlığını sürdürebilecek bir magma okyanusunun varlığını, uzun ömürlü bir dinamoyu besleyebileceğini ve belki de yaşamın ortaya çıkması için yeterince uzun süre bir atmosferi koruyabileceğini öngörüyor.
Boukaré, “Başlangıç koşullarını ve gezegen evriminin temel süreçlerini bilirsek , gezegenlerin nasıl evrimleşeceğini tahmin edebiliriz,” diye açıkladı. Bu olasılık, ötegezegen avcılarına teleskoptan çıkmadan yaşanabilirliği değerlendirmek için yeni bir araç sunuyor.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: 4.5 Milyar Yıl Önce Dünya’nın İlk Günlerinin Nasıl Olduğu Simüle Edildi
/4.5 Milyar Yıl Önce Dünya’nın İlk Günlerinin Nasıl Olduğu Simüle /4.5 Milyar Yıl Önce Dünya’nın İlk Günlerinin Nasıl Olduğu Simüle /4.5 Milyar Yıl Önce Dünya’nın İlk Günlerinin Nasıl Olduğu Simüle