Süpernova Tozları Okyanus Tabanında mı Saklı?
Bir araştırma ekibi, Pasifik deniz tabanında 10 milyon yıl öncesine dayanan berilyum-10 seviyelerinde olağandışı bir artış tespit etti.
Bunun nedeni hala gizemini koruyor – değişen okyanus akıntıları mı yoksa bir yıldız patlamasından kaynaklanan kozmik bir radyasyon dalgası mı? Bu anomali, bilim insanlarının Dünya’nın eski tarihini benzeri görülmemiş bir hassasiyetle senkronize etmelerine yardımcı olarak uzun zamandır aranan bir zaman işaretçisi olarak hizmet edebilir.
Berilyum-10 ve Dünya’nın Jeolojik İpuçları
Kozmik ışınlar Dünya atmosferindeki parçacıklarla çarpıştığında oluşan nadir bir radyoaktif izotop olan Berilyum-10, gezegenin jeolojik geçmişi hakkında önemli ipuçları sunuyor. Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf’tan (HZDR) bir araştırma ekibi, TUD Dresden Teknoloji Üniversitesi ve Avustralya Ulusal Üniversitesi (ANU) ile işbirliği içinde, Pasifik Okyanusu tabanından alınan tortu örneklerinde bu izotopun alışılmadık derecede yüksek bir konsantrasyonunu keşfetti.
Bu beklenmedik birikim, okyanus akıntılarındaki değişikliklerle veya yaklaşık 10 milyon yıl önce meydana gelen kozmik olaylarla bağlantılı olabilir. Eğer doğrulanırsa, bu anomali küresel bir zaman belirteci olarak hizmet edebilir ve milyonlarca yıllık jeolojik kayıtların tarihlendirilmesini önemli ölçüde geliştirebilir. Ekibin bulguları 10 Şubat’ta Nature Communications dergisinde yayımlandı.
Radyonüklidlerin Tarihlendirmedeki Rolü
Radyonüklidler, zaman içinde başka elementlere bozunan atom çekirdeği (izotop) türleridir. Arkeolojik ve jeolojik örneklerin tarihlendirilmesinde kullanılırlar ve radyokarbon tarihlendirme en bilinen yöntemlerden biridir.
Prensip olarak radyokarbon tarihleme, canlı organizmaların yaşamları boyunca sürekli olarak radyoaktif izotop karbon-14’ü (14C) absorbe etmeleri gerçeğine dayanır. Bir organizma öldüğünde, emilim durur ve 14C içeriği, yaklaşık 5.700 yıllık bir yarı ömre sahip radyoaktif bozunma yoluyla azalmaya başlar. Araştırmacılar, kararsız 14C’nin kararlı karbon-12’ye (12C) oranını karşılaştırarak organizmanın ölüm tarihini belirleyebilirler.
Radyokarbon Tarihlemenin Ötesinde – Berilyum-10’un Gücü
Kemikler veya ahşap kalıntıları gibi arkeolojik buluntular bu şekilde oldukça doğru bir şekilde tarihlendirilebilir. HZDR fizikçisi Dr. Dominik Koll, “Ancak radyokarbon yöntemi 50.000 yıldan daha eski olmayan örneklerin tarihlendirilmesiyle sınırlıdır” diyor. “Daha eski örnekleri tarihlendirmek için kozmojenik berilyum-10 (10Be) gibi diğer izotopları kullanmamız gerekiyor.”
Bu izotop, kozmik ışınlar üst atmosferdeki oksijen ve nitrojenle etkileşime girdiğinde oluşur. Yağış yoluyla Dünya’ya ulaşır ve deniz tabanında birikebilir. Yarılanma ömrü 1,4 milyon yıl olan 10Be, bora dönüşerek 10 milyon yıl öncesine kadar uzanabilen jeolojik tarihlemeye olanak tanır.
Gizemli Bir Berilyum Birikimi
Bir süre önce Koll’un araştırma grubu, Pasifik Okyanusu’ndan birkaç kilometre derinlikten çıkarılan eşsiz jeolojik örnekleri inceledi. Örnekler, milyonlarca yıl boyunca yavaş ama istikrarlı bir şekilde oluşmuş, esas olarak demir ve manganezden oluşan ferromanganez kabuklardan oluşuyordu.
Örneklerin tarihlendirilmesi için ekip, HZDR’de son derece hassas bir yöntem olan Hızlandırıcı Kütle Spektrometresi (AMS) kullanarak 10Be içeriğini analiz etti. Bu süreçte numune, eser izotoplar için analize tabi tutulmadan önce kimyasal olarak saflaştırılıyor. Numunedeki tek tek atomlar yüksek voltajla hızlandırılır, mıknatıslar tarafından saptırılır ve ardından özel dedektörler tarafından kaydedilir. Bu yöntem, 10Be’nin kesin olarak tanımlanmasına olanak tanıyarak, diğer berilyum izotoplarının yanı sıra bor-10 gibi aynı kütleye sahip molekül ve izotoplardan ayırt edilmesini sağlar.
Beklenmedik Bir Keşif
Araştırma grubu toplanan verileri değerlendirdiğinde bir sürprizle karşılaştı. Koll, “Yaklaşık 10 milyon yılda, beklediğimizden neredeyse iki kat daha fazla 10Be bulduk” diyor. “Daha önce keşfedilmemiş bir anomaliye rastlamıştık.” Kirlenme olasılığını ortadan kaldırmak için uzmanlar Pasifik’ten alınan ve aynı anomaliyi sergileyen başka örnekleri de analiz ettiler. Bu tutarlılık, ekibin bunun gerçekten de gerçek bir fenomen olduğu sonucuna varmasını sağladı.
Olası Açıklamalar – Okyanusal mı Kozmik mi?
Peki 10 milyon yıl önce konsantrasyonda böylesine çarpıcı bir artış nasıl meydana geldi? Doktorasını TU Dresden ve ANU’da tamamlayan Koll, iki olası açıklama öneriyor. Bunlardan biri, 10 ila 12 milyon yıl önce büyük ölçüde değiştiği düşünülen Antarktika yakınlarındaki okyanus sirkülasyonuyla ilgili.
Fizikçi, “Bu durum, değişen okyanus akıntıları nedeniyle 10Be’nin bir süre boyunca Dünya’da eşit olmayan bir şekilde dağılmasına neden olmuş olabilir,” diye açıklıyor. “Sonuç olarak, 10Be özellikle Pasifik Okyanusu’nda yoğunlaşmış olabilir.”
İkinci hipotez ise doğası gereği astrofizikseldir. Dünya’ya yakın bir süpernovanın artçı etkilerinin 10 milyon yıl önce kozmik radyasyonun geçici olarak daha yoğun hale gelmesine neden olmuş olabileceğini öne sürüyor. Alternatif olarak Dünya, yoğun bir yıldızlararası bulutla çarpışması nedeniyle koruyucu güneş kalkanını (heliosfer) geçici olarak kaybetmiş ve kozmik radyasyona karşı daha savunmasız hale gelmiş olabilir.
Koll, “Berilyum anomalisinin okyanus akıntılarındaki değişikliklerden mi yoksa astrofiziksel nedenlerden mi kaynaklandığını ancak yeni ölçümler gösterebilir” diyor. “Bu nedenle gelecekte daha fazla örneği analiz etmeyi planlıyoruz ve diğer araştırma gruplarının da aynı şeyi yapacağını umuyoruz.” Eğer anomali dünyanın her yerinde bulunsaydı, astrofizik hipotezi desteklenmiş olurdu. Öte yandan, sadece belirli bölgelerde tespit edilmiş olsaydı, değişen okyanus akıntılarını içeren açıklama daha makul kabul edilirdi.
Jeolojik Kayıtlar İçin Bir Zaman İşaretçisi
Bu anomali jeolojik berilyum tarihlemesi için son derece faydalı olabilir. Tarihlendirme için farklı arşivleri karşılaştırırken, temel bir sorun ortaya çıkar. Birbirleriyle uygun şekilde senkronize edilebilmeleri için tüm veri setlerinde ortak zaman belirteçleri tanımlanmalıdır. Dominik Koll şöyle açıklıyor: “Milyonlarca yılı kapsayan dönemler için bu tür kozmojenik zaman belirteçleri henüz mevcut değil. Ancak bu berilyum anomalisi böyle bir işaretleyici olma potansiyeline sahip.”
Kaynak: https://scitechdaily.com