Dünya Coğrafyasının Evrimi ve Dallı Su Kanallarının Oluşumu Rastgele Olmayabilir!

Hepimizin bildiği gibi su, yokuş aşağı akar ve bu akışı sırasında kanallar ve dallı ağlar oluşturur. Bu, hep böyle olmuştur.

Ancak ister inanın ister inanmayın, bilim insanlarının bu kanal ağlarının şekillerinin ve yapılarının tam olarak hangi süreçlerle oluştuğuna dair görüşleri son asır içerisinde pek de değişmemiştir. 1960'lardan beri uygulanan modern teknikler bile su kanallarından kaynaklanan ve gerçekte var olan ağlar ile bilgisayarda rastgele üretilen versiyonları arasında belirgin bir farklılık tespit edememiştir. Dolayısıyla bilim insanları, uzun bir süredir bu yer oluşumlarının tamamen rastgele süreçler olduğu kanısındaydı.

Ancak Stanford Üniversitesi Yerbilimleri Bölümü'nden doktorasını yeni alan Eitan Shelef ve Jeoloji ve Çevre Bilimleri bölümünde akademisyen olan Doç. Dr. George Hilley'in çalışmaları, sulardan kaynaklanan bu ağların neden bu şekilde oluştuğuna dair temel problemi çözmeye yarayabilir. Bu sorunu çözmek için ürettikleri aletler, sadece Dünya'da su kanallarıyla oluşan ağların değil, aynı zamanda Mars'ta ve hatta insan vücudunun dolaşım sisteminde bulunan ağların hangi kurallara bağlı olarak oluştuğunu anlamamıza yarayabilir.

Shelef'in Geophysical Research Letters dergisinde yayımlanan makalesi, bu kanal ağlarının matematiksel ve geometrik olarak rastgele oluştuğu varsayımı üzerine kurulu. Shelef ve Hilley, yokuş aşağı akan suyun oluşturduğu geometriyle ilgili sadece güçlü matematiksel ilişkiler tespit etmekle kalmadı, aynı zamanda bunu suyun aktığı yüzeyin geometrisiyle ilişkilendirmeyi de başardı!

Şimdi Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'nda doktora öğrencisi olan Shelef, bu denklemlerin içerisinde araştırmacıların doğal kanal ağları ile bir bilgisayar tarafından rastgele üretilen ağlar arasında basit metrik farklar olduğunu tespit ettiler. Bunu yaparak 1960'lı yıllarda bunun basitçe, rastgele bir oluşum olduğu düşüncesini çürütmüş oldular.

Onlarca yıllık bu hipotezi çürütmeleri sayesinde Shelef ve Hilley artık 2 boyutlu fotoğraflardan paha biçilemez değere sahip 3 boyutlu veriler elde edebiliyorlar. Yüzey (coğrafya) evrimi üzerine önde gelen araştırmacılardan olan Hilley, bunu şöyle açıklıyor:

Geçmişte dallanmış ağların oluşum yollarıyla ilgili araştırmalar sadece 2 boyutlu harita desenlerine/şablonlarına dayanıyordu.

Lazer altimetrisi yöntemiyle elde edilen yüksek çözünürlüklü fotoğrafları kullanan araştırmacılar, sadece bu kanalları değil, aynı zamanda sırtlarda oluşan hatları da analiz ettiler. Sırt hatlarından gelen bilgilerle kanallardan gelen bilgileri birleştirmeleri sayesinde Shelef ve Hilley 3 boyutlu bir erozyonun 2 boyutlu düzlemde bıraktığı izlerin geometrisini ortaya çıkarabildi.

Bu farklı erozyon süreçleri farklı erozyonsal imzalara sahip. Bu da, kanal oluşum desenlerini değiştiriyor. Shelef ve Hilley'in yaklaşımları yer bilimcilerin coğrafi yüzeyleri aşındırma süreçlerini, yalnızca bu yüzeyler üzerinde akan kanal ağlarına bakarak anlamalarını sağlıyor.

Shelef bunu daha da geliştirerek bu matematiksel aletlerin, bilim insanlarının iyi fotoğraflayabildikleri ama yüksekliğine dair kısıtlı bilgileri bulunduğu durumlarda kullanılabileceğini belirtiyor. Örneğin yer altı kanallarında, Mars'ta veya Satürn'ün en büyük uydusu Titan'da...

Örneğin, NASA'nın Mars Keşif Yörünge Aracı, Kızıl Gezegen üzerindeki kanal ağlarının yüzeyi kazıdığını gösteriyor. Titan üzerine inen Huygens uzay aracından yansıtılan bilgiler, aynı şekilde Titan üzerinde de, sıvı metanın akışına bağlı oluşan yüzey aşınmalarını gösteriyor. Shelef'in araştırması bilim insanlarının Titan üzerinde bugün süregelen süreçlerin daha iyi anlaşılmasını ve bu sayede Mars üzerinde milyonlarca (veya belki de milyarlarca) yıl önce kanal ağlarını üreten süreçleri anlamamızı sağlayabilir. Hilley şöyle söylüyor:

Kanal ağları bu ve bunun gibi bazı diğer gezegenlerin yüzeyinde en sık gördüğümüz ve en yaygın olarak bulunan geometrik şekillerdir.

İkilinin analizleri dallanmış ağ yapısının sadece akan sıvılarla sınırlı olması gerekmediğini gösteriyor. Bu dallanmış ağlar yaşam bilimlerinde de karşımıza çıkıyor. Örneğin ağaç yapraklarında ve hatta insanın dolaşım sisteminde... Dallanmış ağlar bu kadar yaygın olduğu için, Shelef'in yer bilimleri ile ilgili çalışmaları disiplinleri aşabilir. Biyolojik yapılarda görülen dallanmış ağları oluşturan süreçleri anlamak da bize önemli bilimsel veriler sunabilir.

Daha önceki araştırmaların rastgeleliğinin ötesini görmeyi başararak Shelef ve Hilley etrafımızdaki cisimleri şekillendiren süreçleri daha da iyi anlamamızı sağlayabilir.