DÜNYA NASIL OLUŞTU?
Bilim adamlarına göre, Dünya da dahil "Güneş sistemi"ndeki tüm gezegenler, günümüzden 4.54 ± 0.05 milyar sene önce oluştu. Bilinen en eski Güneş sistemi maddesi, 4.5672 ± 0.0006 milyar yaşında. 4.6 milyar yıl önce, Güneş sisteminin hiçbir gezegeni yoktu ve sistem bir moleküler bulutsu(nebula) halindeydi. Güneş ve tüm gezegenler aslında bu moleküler bulutun dönme ve çökme hareketleri sonucu oluştu. Moleküler bulutun, dönme momentumunu nereden aldığı tam olarak bilinmese de, yakınında gerçekleşmiş olan bir süpernova patlamasının şok dalgasından aldığı sanılmaktadır. Dönme hızlandıkça Güneş sisteminin merkezinde büyük bir sıcaklık ve kütle birikimi-çökmesi meydana geldi. Bu, aynen bir kapta karıştırılan kaymağın ortasında yağı birikmesi gibidir. Sistemin merkezindeki birikme-çökmeden Güneş meydana geldi.
Bu yeni Güneş'in çevresinde ise, çembersel olarak dönen ve birbirine çarparak büyüyen küçük kütleler, proto(ilkel) gezegenleri oluşturdu. Bunlara; birleşerek büyük gezegenleri oluşturdukları için gezegen embriyoları da denilmektedir. Dünya gezegeninin; 4.54 milyar yıl önceki 20 milyon yıllık bir süreç sonunda, Güneş'e ortalama 150 milyon km. uzaklıktaki gezegen embriyolarının çarpışıp-birleşmesiyle oluştuğu sanılmaktadır. Ancak yeni çarpma ve katılımlarla kütlesini arttırmaya devam etti. Bu sebeple Dünya'nın toplam oluşum sürecinin 100 milyon yıl sürdüğü düşünülmektedir.
Araştırmalara göre bu 100 milyon yıllık dönemin ilk 10 milyon yılı geçtikten sonra, devasa Jüpiter gezegeni oluştu ve onun çekim etkisiyle de asteroit bandındaki proto-gezegenler ve diğer küçük asteroitler, Dünya'ya doğru itildiler. Bu dönemde "asteroit bandı"nda çok büyük bir boşalma olduğu; Dünya'ya toplam olarak şu anki "asteroit bandı"nın toplam kütlesinin kabaca 10 katı asteroit ve proto-gezegen kütlesi vurduğu sanılmaktadır. Bu durum ancak o günkü "asteroit bandı"nın çok daha büyük olmasıyla anlaşılabilir. Zaten, araştırmalar, o zamanki "asteroit bandı"nın bugünkünün ortalama 500 katı kütleye sahip olduğunu ortaya koyuyor.
DÜNYA'NIN BAŞLANGICINDA: SU
Nasıl oluyor da Dünya; yakınındaki tüm gezegenlerden çok daha fazla suya sahip? Aslında, kütle olarak baktığımızda Dünya üzerindeki toplam su, Dünya'nın kütlesinin ancak %0.028'i kadardır. Dünya yüzeyinin alt katmanı olan Manto tabakasında ise en yüksek tahmine göre Dünya kütlesinin %0.08'i kadar su bulunuyor. Yani toplamda, Dünya kütlesinin en fazla %0.1'inin su olduğu söylenilebilir. Biz tamamen kanıksamış olsak da, Dünya'da bu kadar çok suyun olması oldukça olağan dışı bir durum.
Bunu anlamak için önce bir gezegenin atmosfere sahip olmasını engelleyen temel faktörleri sıralayalım: yüksek sıcaklık ve düşük kütle. Eğer bir gezegenin sıcaklığı çok yüksekse, atmosferindeki gazlar öyle bir kinetik enerjiye sahip olur ki; gezegeni hemen terk ederler. Aynı şekilde, eğer bir gezegenin kütlesi yeterli büyüklükte değilse, kütle çekimi sıcak gazları atmosferinde tutmaya yetmez. Ayrıca Güneş rüzgârları ve büyük çarpmalar da uçucu gazların kaçmasına sebep olur.
Dünya, Güneş sisteminin oluşumundan itibaren, Güneş'e oldukça yakın olan bir gezegen. Güneş sistemi oluşurken merkezde yani Güneş ve yakınında, çok büyük sıcaklıklar vardı. Proto-gezegenlerin birbirleriyle çarpışması ve bir araya gelmesiyle oluşan Dünya, bu aşamalarda su buharı gibi uçucu gazları atmosferinde tutamayacak kadar yüksek sıcaklıktaydı ve kütlesi henüz küçük olduğundan, onları çekemeyecek kadar düşük çekim gücüne sahipti. Güneş sisteminin merkezine yakın yerlerdeki yüksek sıcaklıklar sebebiyle, su buharı gibi tüm uçucu gazlar Güneş sisteminin kenarlarına doğru itildiler.
Bugün bile bu çok açık bir şekilde görülebilir, çünkü kenarlara gittikçe gezegenlerin ve asteroitlerin sahip olduğu su buzu miktarları artar, hatta Güneş sisteminin en kenarındaki Oort bulutundaki kuyruklu yıldızlar neredeyse tamamen buzdan meydana gelmiştir. Örneğin; Güneş'ten 2.5 AU uzaklıkta olan asteroitler, Güneş sisteminin en kuru asteroitleridir. Kütlelerinin sadece % 0.05-0.1'i sudan oluşur. Oysa 2.5-4 AU uzaklıkta bulunanlar %10 suya sahip olabiliyorlar (1 AU: Dünya-Güneş arasındaki mesafeye eşittir: 149 598 000 km.) Sonuç olarak, Dünya; oluşum safhasındayken, hem yüksek sıcaklığı hem de henüz yeterli büyüklüğe ulaşmamış olması sebebiyle, atmosferinde gaz olarak dahi su bulundurması mümkün değildi. O zaman su Dünya'ya nasıl geldi? Oluşum aşamasında sahip olmadığı suya, Dünya sonradan nasıl sahip oldu? Suyun bu kadar çok olması nasıl açıklanabilir? Bu konuda farklı teoriler olsa da bu teorilerin hepsi, Dünya'ya suyun uzaydan; yani Gök'ten geldiğini söylemektedir.
GEÇ DÖNEM AĞIR BOMBARDIMANI: "AY TUFANI"
Dünya'nın ve diğer gezegenlerin günümüzden 4.5 milyar yıl önce oluştuğunu söylemiştik. 4.6 milyar ile 3.8 milyar yıl öncesi arasındaki döneme "Hadeyan dönemi" deniyor. Bunun sebebi Dünya'da bulunan en eski kayaçların tarihinin 3.8 milyar yıl öncesine gidiyor olmasıydı. Bu sebeple bilim adamları Hadeyan döneminde Dünya'nın ergimiş halde bulunduğunu düşünüyorlardı. Ancak yeni araştırmalar tarihi 4 milyar yıl öncesine uzanan kayaçlar ile 4.4 milyar yıllık zirkon kristallerinin keşfini sağladı. Şu an, Hadeyan dönemi ile ilgili düşünülen her şey yeniden gözden geçiriliyor.
Bazı bilim adamları, Dünya'daki en eski kayaçlardan çoğunun 3.8 milyar yaşında olmasını, 3.9 milyar yıl önce olduğu düşünülen, büyük "kuyruklu yıldız bombardımanı"na bağlıyor. Bu teoriye göre, Dünya çok daha önceden, yaklaşık 4.4 milyar yıl önce bile katı halde olmasına rağmen, 3.9 milyar yıl önce meydana gelen büyük bombardıman sırasında, Dünya'nın katı kabuk kısmı eridiğinden, kayaçların yaşı istisnalar haricinde 3.8 milyar yılı geçmeyebilir.
3.9 milyar yıl önce böyle ağır bir bombardıman olduğunu nereden biliyoruz?
Aslında bunun en büyük delili, Apollo uzay mekiklerinin Ay'daki farklı kraterlerden topladığı erimiş madde örneklerinin incelenmesi sonucu bulundu. Buna göre tüm örnekler hep aynı tarihe yani yaklaşık 3.9 milyar yıl öncesine aitti. Ay'daki kraterlerdeki ergimiş maddelerin 3.9 milyar yaşında olması, 3.9 milyar yıl önce Ay'a çok sayıda kuyruklu yıldızın çarptığını gösteriyor. Bu sebeple bu "Geç Dönem Ağır Bombardımanı"na; "Ay Tufanı" da deniyor. Eğer böyle bir bombardıman Dünya'nın dibindeki Ay'da olduysa, Dünya da bundan en az Ay kadar etkilenmiş olmalı.Ay'daki etkilerinden yola çıkarak, Dünya’'daki etkileri şöyle hesaplanabilir: 20 km çaptan büyük 22 000 çarpma kraterinin oluşması. 1000 km'den büyük çapta 40 krater oluşumu. Çapı 5000 km'den büyük çok sayıda krater.
Dünya'nın kabuğu su, rüzgar, basınç, plaka tektoniği ve benzeri fiziksel faktörler sebebiyle hızla şekil değiştirdiğinden, 3.9 milyar yıl önceki bu olayın, yukarıda sayılan etkilerini gözlemlemek her zaman mümkün olamıyor.
Geç Dönem Ağır Bombardıman Teorisi ve Dünya'daki Su
Yukarıda da bahsedildiği gibi Güneş sisteminin kenarlarında yer aldıklarından, kuyruklu yıldızların kütlesinin çoğu sudan oluşur. 3.9 milyar yıl önce Dünya; atmosferinde su tutacak kadar soğumuş ve büyümüştü. Eğer geç dönem ağır bombardımanı gerçekten olmuşsa ve yeterli sayıda kuyruklu yıldız, Dünya'ya çarpmışsa, Dünya'da suyun oluşumu ve atmosferde hapsedilmesi mümkün olurdu. Dünya'daki toplam su en fazla %0.1 Dünya kütlesi olduğu için, kaba bir hesapla, çarpan kuyruklu yıldızların tüm kütlesinin Dünya'ya katıldığını ve kuyruklu yıldızların kütlesinin %90'ının su olduğunu düşünürsek, Dünya'ya bombardıman sırasında çarpması gereken kuyruklu yıldız kütlesini 1.1x10-3 Dünya kütlesi yani Dünya kütlesinin %1.1'i olarak buluruz.
Yaklaşık 15 yıl öncesine kadar; Dünya'ya, suyun "Ay Tufanı" denilen bu büyük " kuyruklu yıldız bombardımanı" ile geldiği teorisi, suyun Dünya'daki gizemli oluşumunu açıklayan en favori teoriydi. Bu Ay'dan alınan krater örnekleriyle doğrulanan teori; hem Dünya yeterli soğukluk ve kütleye ulaştığında suyun Dünya'ya gelişini izah ediyor hem de Dünya atmosferindeki soy gazların oranını da açıklayabiliyordu. Ancak aşağıda yer verdiğimiz bazı yeni bulgular, bilim adamlarının bu eski teoriyi sorgulamalarına neden olmaktadır.
Geç Dönem Ağır Bombardıman Teorisinin Problemleri
Hidrojenin, protyum ve döteryum isimli iki izotopu vardır. Protyumun atom çekirdeği sadece 1 protondan oluşur. Doğadaki hidrojenin %99.98'i protyum olduğundan onu kısaca H ile gösteriyoruz. Döteryum çekirdeği ise, 1 proton ile 1 nötrondan oluşur. Doğadaki hidrojenin sadece %0.0184'ünü döteryum oluşturur. Suda bulunan döteryumun, protyuma oranı (D/H), o suyun menşeini bulmaya yarar. Bilim adamları bu sebeple Halley, Hale-Bopp ve Hyakutake kuyruklu yıldızlarının sularını inceledi. Sonuç olarak hepsinin de Dünya'nın okyanuslarında ve atmosferinde bulunan suyun D/H oranının 2 katı oranında D/H'ye sahip olduğu ortaya çıktı.
Dünyadaki suyun sadece %10'u kuyruklu yıldızlardaki suyla aynı D/H oranına sahip. Bilim adamlarına göre, bu kuyruklu yıldızlardaki suyla, Dünya okyanuslarının oluşması olası gözükmüyor. Bu çok ağır ve yağlı bir kremayla hafif bir tatlı yapmaya benziyor. Ancak, bu 3 kuyruklu yıldızın kesin olarak, "Oort"taki tüm kuyruklu yıldızları temsil ettiğini de söylemek mümkün değil.
Suyun, "Geç Dönem Ağır Bombardımanı" ile Dünya'ya geldiği teorisini desteklemeyen bir başka bulgu da, suyun Dünya'da ortaya çıkış tarihi ile ilgili. Yeni araştırmalarla, 4.4 milyar yıl öncesine ait zirkon kristallerinin keşfedilmesi, suyun 4.4 milyar yıl öncesinde bile, okyanuslar ya da denizler halinde Dünya'da var olabileceğini gösteriyor.
Son olarak, A. Morbidelli ve ekibinin yaptığı kapsamlı çalışmalar, Geç Dönem Ağır Bombardımanı sırasında Dünya'ya gelen suyun ancak 5x10-4 Dünya kütlesi yani Dünya'nın %0.005'i kütlesinde olacağını gösterdi. Bu da Dünya'da var olan suyun yaklaşık %10'u kadar. Bu bulgu, "Dünya suyunun %10'u"nun, kuyruklu yıldızlarla aynı D/H oranına sahip olmasıyla da örtüşüyor.
Bu yeni bulgular, Geç Dönem Ağır Bombardımanıyla suyun gelişi teorisini desteklemiyor gibi gözükse de; hem bulguların kesin sonuçlar üretememesi hem de bu konuda bilinmeyenlerin çok fazla olması sebebiyle, bu teorinin tamamen güç kaybettiğini söylemek mümkün değildir. Ne yazık ki bu konu, günümüzde bile, bilgi yetersizliği sebebiyle yorumlara açık bir konu.
