Dünya’nın İlk Hareketleri: 3,5 Milyar Yıllık Kayalar Kıtaların Doğuşunu Ele Veriyor
Antik kayaçlar, erken Dünya’nın jeolojik olarak hiç de durağan olmayabileceğini ortaya koyuyor.
Dünya’nın öyküsü tektonik plakalarında kayıtlıdır. Bu plakalar hareket ettikçe, kıtaları yeniden şekillendirdiler, okyanusları açtılar ve evrimi ve Dünya’nın zengin yaşam çeşitliliğini mümkün kılan iklimleri ve ortamları oluşturmaya yardımcı oldular.
Bu da önemli bir soruyu gündeme getiriyor: Kıtasal ve okyanus plakaları ilk ne zaman hareket etmeye başladı? Litofosfer, Dünya’nın 4,5 milyar yıl önce oluşmasından kısa bir süre sonra mı kaymaya başladı, yoksa bu sadece son bir milyar yıl içinde mi oldu?
Harvard jeobilimcilerinden yeni bir çalışma, 3,5 milyar yıl öncesine dayanan, plaka hareketinin şimdiye kadarki en eski doğrudan kanıtını ortaya koyuyor. 19 Mart’ta Science dergisinde yayınlanan bir çalışmada, araştırmacılar, hareket eden plakaların, modern plakalar gibi davranmasalar bile, Dünya’nın erken gelişimini zaten etkilediğini buldular.
Harvard Üniversitesi Kenneth C. Griffin Sanat ve Bilimler Yüksek Lisans Okulu Yer ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nde (EPS) araştırmayı yürüten baş yazar Alec Brenner, “Zamanlama için çok çeşitli yaş tahminleri yapıldı,” dedi. “Bu çalışmayla, üç buçuk milyar yıl önce Dünya yüzeyinde levhaların hareket ettiğini görebiliyoruz.”
Arkean Dönemine Bir Pencere
Bulgular, dünyanın en eski ve iyi korunmuş kayaçlarından bazılarına ev sahipliği yapan Batı Avustralya’daki Pilbara Kratonu’ndan geldi. Bu oluşumlar, Dünya’da erken mikrobiyal yaşamın var olduğu ve gezegenin hala astronomik cisimler tarafından yoğun bir şekilde vurulduğu Arkean Dönemi’ne tarihlenmektedir. Pilbara bölgesi ayrıca, siyanobakteriler gibi tek hücreli organizmalar tarafından oluşturulan stromatolitler ve mikrobiyalit kayaçları da dahil olmak üzere, bilinen en eski yaşam belirtilerinden bazılarını korumaktadır.
Harvard Üniversitesi Yer ve Gezegen Bilimleri Profesörü Roger Fu liderliğindeki bir ekip, 2017’den beri Doğu Pilbara’da çalışıyor. Fu, Dünya’nın manyetik alanındaki değişiklikleri kullanarak gezegenin erken tarihini yeniden yapılandıran jeofiziğin bir dalı olan paleomanyetizmi inceliyor. Geçen yıl, grup aynı konumda eski bir meteor çarpması üzerine bir makale yayınladı.
Paleomanyetizm, Dünya’nın manyetik alanının özelliklerini ortaya çıkarmaktan daha fazlasını yapar. Bilim insanlarının levha hareketini izlemelerine de yardımcı olabilir. Araştırmacılar, eski mineral tanelerinin içinde hapsolmuş manyetik sinyalleri inceleyerek, kayaların oluştuğu zamanki yönelimini ve enlemini tahmin edebiliyor ve böylece bu kayaları adeta eski GPS işaretçilerine dönüştürüyorlar.
“Dünyanın benzersiz özelliklerinin neredeyse tamamının bir şekilde levha tektoniğiyle ilgisi var,” dedi Fu. “Bir noktada, Dünya, güneş sisteminde benzer malzemelere sahip sıradan bir gezegen olmaktan, çok özel bir şeye dönüştü. Çok güçlü bir şüphe, levha tektoniğinin Dünya’yı bu ayrışan yola soktuğu yönünde.”
Yeni çalışma için araştırmacılar, Kuzey Kutbu Kubbesi olarak bilinen bir bölgedeki 100’den fazla yerden 900’den fazla kaya örneğini inceledi.
İçi boş bir matkap ucu ve elmas dişlerle donatılmış, el pompasıyla çalışan bir bahçe püskürtücüsüyle soğutulmuş silindirik kaya örnekleri veya “çekirdekler” topladılar. Daha sonra, deliğe yerleştirilen ve bir pusula ve gonyometre (açıları ölçmek için kullanılan bir cihaz) içeren bir alet kullanarak her örneğin konumunu dikkatlice kaydettiler.
Antik Manyetizma Üzerine Bir Okuma
Harvard’da, örnekler kurabiye gibi dilimlere ayrıldı, tepsilere dizildi ve pusula iğnesinden 100.000 kat daha zayıf manyetik sinyalleri ölçebilen bir makine olan manyetometreye yerleştirildi. Örnekler, manyetit mineralleri manyetizasyonlarını kaybedene kadar 590 santigrat dereceye kadar kademeli olarak daha yüksek sıcaklıklara ısıtılırken tekrar tekrar ölçüldü. Adım adım ısıtma, araştırmacıların kayanın tarihindeki farklı dönemlerden manyetik sinyalleri izole etmelerini sağlar. Analiz toplamda yaklaşık iki yıl sürdü.
Yale’de doktora sonrası araştırmacı olan Brenner, “Gerçekten büyük bir kumar oynadık,” dedi. “Binlerce örneği manyetik özelliğini kaybetmek yıllar alıyor. Ve gerçekten de karşılığını verdi! Bu sonuçlar en çılgın hayallerimizin bile ötesindeydi.”
Ferromanyetik minerallerde, elektronların yönelimi, manyetik kutba doğru işaret eden bir pusula iğnesi gibi işlev görür. Elektron yönelimi ayrıca, kayanın oluştuğu sırada manyetik kutba göre üç boyutlu küre üzerindeki konum hakkında ipuçları verir; böylece enlem hakkında bir gösterge sağlar.
3,5 milyar yıl öncesinden hemen sonraki 30 milyon yıllık bir zaman dilimini kapsayan bir dizi kaya örneğini analiz ederek, Doğu Pilbara oluşumunun bir bölümünün enleminin 53 dereceden 77 dereceye kaydığını (birkaç milyon yıl boyunca yılda onlarca santimetre kayma) ve saat yönünde 90 dereceden fazla döndüğünü buldular. (Manyetik kutup zaman zaman tersine döndüğü için, bu hareketin kuzey yarımkürede mi yoksa güney yarımkürede mi gerçekleştiği belirsizliğini koruyor.) Yaklaşık 10 milyon yıl içinde hareket yavaşladı ve ardından az hareketin olduğu bir dönem geldi.
Eski Bölgelerin Karşılaştırılması
Bu hareketi başka yerlerdeki Arkean yerleşimleriyle karşılaştırmak için araştırmacılar, Güney Afrika’daki çağdaş bir yerleşim yeri olan Barberton Yeşiltaş Kuşağı’nı incelediler. Önceki paleomanyetik çalışmalar, ikincisinin ekvatora yakın olduğunu ve aynı zaman aralığında neredeyse sabit kaldığını göstermişti. Görünüşe göre, iki uzak bölgenin farklı kayma modelleri vardı.
Günümüzde, Kuzey Amerika ve Avrasya levhaları şu anda yılda yaklaşık 2,5 santimetre veya 1 inç kadar birbirinden uzaklaşıyor.
Jeofizikçilerin “aktif kapak” olarak adlandırdığı, Dünya’nın mevcut levha tektoniği şeklini ne zaman ve nasıl aldığı hala açık bir sorudur. Çeşitli teoriler, erken Dünya’nın “durgun bir kapağa” (tek, kırılmamış küresel bir levha), “yavaş hareket eden bir kapağa” (yavaş hareket eden levhalar) veya “episodik bir kapağa” (aralıklı olarak hareket eden levhalar) sahip olduğunu öne sürmektedir. Yeni çalışma durgun bir kapağı dışlıyor ancak hangi levha hareketi modelinin daha olası olduğunu ayırt edemiyor; Fu ekibi bu soruyu yanıtlamak için ek çalışmalar yürütüyor.
Brenner, “Tektonik levhaların hareketini görüyoruz, bu da bu levhalar arasında sınırlar olduğunu ve litosferin, birçok insanın daha önce iddia ettiği gibi, küresel çapta büyük, kırılmamış bir kabuk olmadığını gerektiriyor,” dedi. “Bunun yerine, birbirlerine göre hareket edebilen farklı parçalara bölünmüştü.”
Eski Bir Manyetik Ters Dönüş
Ekip ayrıca, gezegenin manyetik alanının ara sıra tersine döndüğü bir olgu olan jeomanyetik ters dönüşün bilinen en eski örneğini keşfetti. Ters dönüşten sonra, pusula iğnesi kuzey yerine güneyi gösterir.
Bu olgunun, Dünya’nın çekirdeğindeki erimiş demirin konveksiyonunu içeren ve elektrik akımları ve manyetik alanlar üreten “dinamo etkisi” tarafından yönetildiğine inanılıyor. Son ters dönüş yaklaşık 780.000 yıl önce gerçekleşti.
Fu, yeni kanıtların 3,5 milyar yıl önce ters dönüşlerin daha yakın tarihe göre daha az sıklıkla meydana geldiğini gösterdiğini söyledi. “Tek başına kesin bir sonuç değil, ancak dinamonun belki de bugünden biraz farklı bir rejimde olduğunu gösteriyor,” dedi.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Yarım Milyar Yıl Öncesinin Gizemli Yıkımı: Tektonik Plakaların Rolü Ne?