İç Çekirdeğin Sırrı: Dünya, Neden Mars Gibi Ölü Bir Gezegene Dönüşmedi?

Ayaklarımızın yaklaşık 2897 kilometre altında, Dünya'nın dış çekirdeğinde dönen sıvı demir, gezegenimizin koruyucu manyetik alanını oluşturmaktadır. Gezegenimizi Güneş rüzgarlarından (güneşten gelen radyasyon akışlarından) koruduğu için, bu görünmez manyetik alan Dünya yüzeyindeki yaşam için çok önemlidir.

Ne var ki gezegenimizin manyetik alanın gücü, yaklaşık 565 milyon yıl önce, şimdikine göre %90 azaldı. Fakat Kambriyen patlaması olarak bilinen ve çok hücreli yaşamın evriminden kısa bir süre önce, gezegenimizin manyetik alanı gizemli bir şekilde gücünü geri kazandı. Bu nasıl oldu?

Manyetik Alan Gücünü Nasıl Geri Kazandı?

Rochester Üniversitesi tarafından yapılan bir araştırma, Dünya'nın katı iç çekirdeğinin, bu gençleşmenin muhtemelen doğrudan nedeni olduğunu, çünkü bunun birkaç on milyon yıl içinde meydana geldiğini ve bu iç katmanın oluşumuyla aynı zamana denk geldiğini gösteriyor. Yer ve Çevre Bilimleri Bölümü'nde Jeofizik Profesörü olan John Tarduno şunları söylüyor:

İç çekirdek, son derece önemlidir. Manyetik alan, iç çekirdek büyümeye başlamadan hemen önce çökmenin eşiğindeydi; ancak iç çekirdek büyümeye başlar başlamaz, manyetik alan da yenilendi.

Nature Communications'da yayınlanan makalede, iç çekirdeğin tarihi boyunca yaşanan önemli olaylarla birlikte, gezegenimizin bu önemli katmanının yaşı daha kesin olarak tahmin edildi.^[1] Araştırma, Dünya'nın nasıl yaşanabilir bir gezegen haline geldiği ve Güneş Sistemi'ndeki diğer gezegenlerin zaman içinde nasıl değiştiği de dahil olmak üzere, Dünya'nın geçmişi, bugünü ve potansiyel evrimine ışık tutuyor.

Lisanslı Görsel

Antik Kayalardaki Gizli Bilgilere Ulaşmak!

Dünya, katmanlardan oluşmuştur:

• kabuk (yaşadığımız yer),
• manto (en büyük katman),
• erimiş dış çekirdek,
• katı iç çekirdek (bu katmanın da kendi içinde "dış" ve "iç" kısımları vardır).

Yeryüzünde manyetik alan ürettiği bilinen bir fenomen olan jeodinamo (İng: "geodynamo"), gezegenin dış çekirdeğinde dönen sıvı demir tarafından oluşturulan elektrik akımlarından güç almaktadır.

Bilim insanları, manyetik alan ve çekirdek arasındaki ilişki nedeniyle, gezegenimizin tarihi boyunca Dünya'nın manyetik alanı ve çekirdeğinin nasıl değiştiğini tespit etmeye çalıştılar. Ancak incelemeleri gereken malzemenin çekirdekte bulunması ve aşırı yüksek sıcaklıkları nedeniyle, manyetik alanı doğrudan ölçemediler. Fakat Dünya yüzeyine yükselen, erimiş hallerinden kurtulup soğumaya başlayan bazı malzemeler, manyetik alanın yönünü ve yoğunluğunu sabitleyen mikroskobik manyetik parçacıklar içerdiği için, modern bilim sayesinde bu tür testler yapmak da mümkün oldu.

Tarduno ve meslektaşları, iç çekirdeğin yaşını ve gelişimini değerlendirmek için bir CO₂ lazer ve bir süperiletken kuantum girişim cihazı (İng: "superconducting quantum interference device" veya kısaca "SQUID") manyetometresi yardımıyla, kaya anortozitinden (İng: "anorthosite") elde edilen feldspat kristallerini inceledi. Tarduno şunları söylüyor:

Bu kristallerin içinde, mükemmel birer manyetik kaydedici olan, çok küçük manyetik iğneler bulunuyor.

Çalışmalarını paleomanyetizma olarak bilinen bir bilim dalında yürüten araştırmacılar, antik kristallerin içinde hapsolmuş manyetizmayı inceleyerek, iç çekirdeğin tarihinde iki yeni önemli tarih keşfettiler:

• 550 milyon yıl önce: Manyetik alanın, 15 milyon yıl kadar önce bir çöküşün eşiğine gelmesinin ardından, hızla yenilenmeye başladığı zamandır. Araştırmacılar, erimiş dış çekirdeği yeniden dolduran ve manyetik alanı güçlendiren katı bir iç çekirdeğin oluşumu, manyetik alanın hızlı yenilenmesinden sorumlu olduğuna inanıyorlardı.
• 450 milyon yıl önce: Büyüyen iç çekirdeğin yapısının değiştiği, en içteki ve en dıştaki iç çekirdek arasındaki sınırı işaretleyen zamandır. Yüzeydeki levha tektoniği nedeniyle, iç çekirdekteki bu değişiklikler, üzerindeki mantelin yapısındaki değişikliklerle aynı anda meydana geldi.

Tarduno şunları söylüyor:

İç çekirdeğin yaşını daha kesin olarak belirlediğimiz için, mevcut iç çekirdeğin iki parçaya ayrılma olasılığını araştırabiliriz. İç çekirdek, Dünya yüzeyindeki levha tektonik hareketlerinden dolaylı olarak etkilenmiştir ve iç çekirdeğin yapısı bu hareketlerin tarihini taşımaktadır.

Lisanslı Görsel

Dünya, Mars Benzeri Bir Kaderden Nasıl Kurtuldu?

İç çekirdeğin ve manyetik alanın dinamiklerini ve büyümesini anlamak, yalnızca Dünya'nın geçmişini deşifre etmek ve geleceğini tahmin etmek için değil, aynı zamanda diğer gezegenlerin nasıl manyetik alanlar oluşturabileceğini ve yaşamı desteklemek için gerekli koşulları nasıl sürdürebileceğini belirlemek için de önemli çıkarımlara sahiptir.

Örneğin bilim insanları, Mars'ın bir zamanlar bir manyetik alana sahip olduğunu düşünüyorlar. Ancak bu manyetik alan zamanla dağıldı, gezegeni Güneş rüzgarlarına karşı savunmasız bıraktı ve bu nedenle Mars yüzeyinde okyanus kalmadı. Manyetik alanın yokluğunda, Dünya'ya da aynı şeyin olup olmayacağını bilmiyoruz. Ama Tarduno, şunları söylüyor:

Dünyanın manyetik alanı yeniden inşa edilmemiş olsaydı, su kaybı çok daha fazla olacaktı. Gezegenimiz, şimdi olduğundan çok daha kuru ve çok farklı olurdu. Bu nedenle araştırmamız, manyetik alanın ve onu gezegensel evrim açısından sürdürecek bir mekanizmanın varlığının ve bir gezegenin milyarlarca yıl boyunca bir manyetik alanı koruyabilecek genişleyen bir iç çekirdeğe sahip olmasının önemini vurgulamaktadır.