Dünyanın Bir Çekirdeği Olduğunu Nereden Biliyoruz?

İnsanlığın yüzyıllardır cevabı için sorular sorup, yanıtlar için uğraştığı en büyük meraklarından birisi, yaşadığı gezegenidir. Bu merak altında birçok soru yatar. Ama bizim şu an odaklanacağımız gezegenimizin merkezi, en sıcak yeri: çekirdeği...

Dünyanın dinamiği için son derece gerekli gördüğümüz, manyetik alanı oluşturup güneş radyasyonunun tehlikelerinden koruduğunu bildiğimiz çekirdek, iki katmandan oluşur: İç Çekirdek ve Dış Çekirdek. Bu iki katmanı ayıran, Bullen Süreksizliği olarak bilinen bir sınır bölgesi bulunuyor. Ve çekirdeğin en sıcak bölgesi olarak kabul ediyoruz çünkü Güneş'in yüzeyi kadar sıcaktır.

En derinde, merkezde ve inanılmaz sıcak olan çekirdeğin varlığından; iç çekirdeğin katı, dış çekirdeğin sıvı olduğundan nasıl emin oluyoruz?

Sorumuzun cevabına adım adım ilerleyelim.

Sismik Dalgalar

Hepimizin bildiği üzere Dünya'da her gün onlarca deprem olur ve sonucunda meydana gelen sismik dalgalar, Dünyanın birçok yerindeki istasyonlarda ölçülür. Bu dalgalar bizim Dünyamızı anlamada başvurduğumuz en büyük kaynaklardır.

Sismik dalgalara sebep olan şey, kayaçlar yoluyla enerji gönderen herhangi bir olgu olabilir; ancak bunun en yaygın nedeni depremlerdir. Sismik dalgaları da oluştukları bölgelere göre ikiye ayırıyoruz: Yüzey dalgaları ve Gövde dalgaları. Sorumuzun yanıtını bulmak konusunda bize yardım edecek olan dalga türü, gövde dalgaları. Bu dalgaları da Birincil (P-Dalgaları) ve İkincil (S-Dalgaları) olarak iki farklı grupta inceliyoruz:

• P-Dalgaları, yani Birincil dalgalar, ses hızında hareket eden hızlı dalgalardır. Katı, sıvı ve gazlarda ilerleyebilmektedir ve geçtikleri katmanları sıkıştırırlar.
• S-Dalgaları, yani İkincil dalgalar, P-Dalgalarının neredeyse yarı hızında hareket ederler ve yalnızca katı katmanlar boyunca iletilebilirler. Ulaştıkları kayaları adeta "dalgalandırırlar".

Tam bu sırada aklımıza şu soru gelebilir: S-Dalgaları neden sadece katı maddelerde iletilir?

Bu, maddelerin moleküler özellikleri ile alakalıdır. Katı maddelerin molekülleri arasındaki bağlar kuvvetlidir. Bir molekülü itecek bir kuvvet uyguladığınızda molekül, moleküller ile arasındaki sağlam bağdan dolayı, diğer bir molekülü itildiği doğrultuda çeker ve çektiği molekülde bir başkasını. Fakat bu sağlam bağın yarattığı etkiyi sıvı moleküllerde göremiyoruz çünkü sıvı haldeki maddenin molekülleri arasında bu kuvvette bağlar yoktur. Bu da sıvı maddenin dalgayı uygulanan kuvvet doğrultusunda dalgalandırmasına olanak vermemektedir.

Her iki dalga türünün de hızı, önlerine çıkan maddenin yoğunluğuna ve esnekliğine göre değişir. Bu özellikler doğrultusunda karşılaştıkları farklı maddeler arasında bulunan sınırda kırılırlar. Ki bu da ortamlar arasındaki moleküler yoğunluk farkından dolayıdır. Şöyle söyleyelim: Dalga yavaş ilerlediği bir ortamdan (mesela sıvı bir ortam olsun), daha hızlı ilerlediği bir ortama (mesela katı bir ortama) geçişi sırasında daha yoğun olan moleküller daha hızlı çarpışacak ve bu da dalganın yönünde bir sapma, bir kırılma meydana getirecek.

Gövde Dalgaları, Çekirdeğin Varlığını Nasıl Aydınlatır?

Şimdi de bildiklerimizi kullanarak, çekirdeğin varlığından nasıl emin olabileceğimize bir bakalım.

Yapılan sismik çalışmalar sonucunda S ve P dalgalarının gezegen boyunca, kendi özellikleri doğrultusunda, farklı hız ve frekanslarda, farklı ilerleyişler gösterdikleri görüldü.

Ama S-Dalgaları, sismik haritalarda Dünyanın merkezinde görülmüyordu. Bu da akıllara 'dalgaların içlerinden geçemeyecekleri bir ortamla karşılaştıkları' düşüncesini getirdi. Yani S-Dalgaları oluşmaya başladıkları bölgelerden sonra sadece belli bir dereceye kadar yayılıp, belli bölgelerde ölçülebiliyorlardı. Sismik çalışmalar sonucunda S-Dalgalarının karşılaştıkları ortamlardan geçemeyip bir 'gölge' bölgesi oluşturduğu görüldü.

İkincil dalgaların sadece katılar boyunca ilerleyebildiği göz önünde bulundurulunca, gölge bölgesinin oluşumunun sıvı bir katmana işaret ettiğini düşünebilir miyiz?

Ayrıca birincil dalgaların merkeze ilerledikçe, yüzeyden yaklaşık 5150 kilometre derinde, hızında bir artış meydana geldiği ve kırılmaların olduğu kaydedildi. Bunun sebebinin sıvı, eriyik bir ortamdan katı bir ortama geçiş olduğunu düşünebiliriz - ki bu da bizi çekirdeğin sadece sıvı olmadığı kanısına yönlendirir.

S-Dalgalarının aniden yok oluşları geçemeyecekleri bir sıvı ortama denk geldiklerini gösterdi - ki bu sıvı ortama "dış çekirdek"; P-Dalgalarının sıvı bir ortam sonrası hızlarının artışını sağlayan daha derinde katı bir ortama denk geldiklerini gözlemledik - ki bu katı ortama ise "iç çekirdek" diyoruz.

İkincil dalgaların gölge bölgesinde aniden yok oluşları ve birincil dalgaların ortam değiştirme sonrası hızlarının artışı; sıvı bir dış çekirdek, katı ve sağlam bir iç çekirdek olduğunu vurguladı.

Bu muazzam ölçümlerin dışında; gök taşları, laboratuvar ölçümleri, bilgisayar modellemeleri de çekirdeğin varlığı ve yapısı hakkında önemli bilgiler sağlamaktadır.