Okyanusların uzaylı kökeni – Alok Jha

Biraz uzaktan bakarsanız mavi gezegenimizin aslında bir su küresinden başka bir şey olmadığını görürsünüz. Dünya yüzeyinin yüzde 70’inden fazlası, ortalama 3.700 metre derinliğinde okyanuslarla kaplı. Çok uzun bir zaman sürecinde kıtaları biçimlendiren ve atmosferi yaratan bu su, derinlerinde bir yerlerde yaşamın beşiğini içeriyor.

Bugün, okyanuslar bakterilerden mavi balinalara milyonlarca yaşam biçimine ev sahipliği yapıyor; gezegenin ekoloji, iklim ve havasının tam kalbinde yer alıyor. Okyanusların suyu rüzgârları yönlendiriyor, kimi zaman geçici bir süreliğine birtakım bölgelerde bulutlara veya buz tabakalarına dönüşüyor, kutupları tembel ve derin deniz akıntılarıyla birbirine bağlıyor. Güneşin enerjisini emmek ve gezegenin her yanına taşımak okyanusların yerine getirdiği bir görev.

Bunlar ve daha pek çok nedenle, eğer söz konusu olan yaşam ise okyanuslar demek, Dünya demek.
Ama okyanuslar gezegenimizde hep var olagelmedi. Okyanus sularının kökeni uzaylı – dünyaya yerkürenin 4.5 milyar yıl önce şekil almasından yüz milyonlarca yıl sonra ulaştı. Gezegenin tarihinin ilk zamanlarında görülen en şiddetli dönemlerden birinde donmuş iri parçalar olarak uzaydan geldi.Öncesinde gezegen volkanik, kupkuru ve cehennem gibiydi.

Okyanusların kaynağını tespit etmek için, işe ham maddelerle başlamak gerek. İki hidrojen ve bir oksijen atomundan oluşan su molekülü, evrende en yaygın bulunan ikinci molekül.

Hidrojen Büyük Patlama’dan sonra ortaya çıkmıştır. Evren 13.7 milyar yıl önce var olmaya başladığında, büyüklüğü ve şiddeti tasavvur edilmesi güç ateş topundan gelen enerjinin bir kısmı parçacıklara ve radyasyona dönüşmeye başladı.

Evrenin oluşumunun ilk üç dakikasında, yeni oluşan elektron ve protonlardan bir kısmı birbirlerini karşılıklı çekim ile yakalamaya yetecek kadar yavaşladı. Evrende bulunan hidrojenin hepsi bu esnada üretildi ve bugüne kadar evrendeki en yaygın atom olarak varlığını sürdürmeye devam ediyor.

Oksijen atomları milyonlarca yıl sonra geldi. Evren genişlemeye devam ettikçe, hidrojen bulutları bir araya geldi ve bunların karşılıklı çekimi en sonunda o kadar yoğun bir hale geldi ki bulutların merkezindeki atomlar birleşerek helyuma dönüştü. İlk yıldızlar doğdu ve merkezlerindeki hidrojen yakıtı bitene kadar milyarca yıl yanmaya devam etti. Bu noktada, yıldızlar güçten düştü ve helyumlarını eritmeye başladı.

Bu ilk nesil yıldızlar, füzyonun birçok aşaması aracılığıyla, helyumdan demire kadar bildiğimiz ağır metallerin çoğunu üretti. Zamanla, içlerindeki yerçekimi basıncı üretilen ağır atomları eritecek gücü kaybettiğinde muazzam patlamalarda bu yıldızlar ölmeye başladı.

Patlamalar yeni çıkmış karbon, neon, sülfür, sodyum, argon, klor ve en önemlisi oksijen atomlarından oluşan ve devasa bir bölgeyi çevreleyen bulutlar ortaya çıkarırken, yıldızların çekirdekleri “beyaz ışıklı cüce yıldız” olarak bilinen parçacıkların yoğun bir toplamına dönüştü.

Gezegensi bulut adı verilen yıldızlara ait döküntüler uzaydaki en güzel nesneler arasında yer alıyor. Beyaz ışıklı cüce yıldızından yayılan radyasyon etraftaki gaz bulutlarını aydınlatıyor ve etrafına canlı floresan renkler yayıyor. Manzaradan etkilenen gökbilimciler bunlara Kedi Gözü, İkiz Denizyıldızları, Mavi Kartopu, Eskimo ve Karınca isimler verdi.

Beş milyar kadar yıl önce, okyanuslarımızı oluşturan tüm unsurlar, Güneşin de içine doğduğu gezegensi bulutun içinde yüzüyorlardı. Bu bulutun içinde, moleküller ve atomlar, karbon, silikon ve diğer elementlerden oluşan son derece büyük toz tanecikleri arasında yüzüyordu (atomik bağlamda büyük, fakat bir insan saçının kalınlığının milyonda biri boyutunda).

Etrafta pek bir şey yoktu – sadece her bir santimetreküp başına birkaç bin atom bulunuyordu ve bunun büyük bir kısmı da hidrojenden oluşuyordu. Ancak, deyim yerindeyse uzayın bu bölgesi tüm su moleküllerimizin üretildiği bir fabrika haline geldi.

Şu an okyanuslarımızda bulunan su molekülleri tesadüf eseri olarak bu karbon ve silikon toz zerrelerinde bir araya geldi. Buraya ulaşmak için kat etmeleri gereken yol yavaş ve sancılı bir süreçti.

Bir toz zerresi üzerine ortalama olarak günde bir defa bir hidrojen atomu konuyordu, ama çok küçük kütleleri nedeniyle, konan atomlar çok zaman iner inmez parçacıkların üzerinden tekrar zıplıyorlardı. Oksijen atomları ise parçacıklara konduklarında daha uzun süre kalıyorlardı. Tesadüfen ve çok nadir olarak, hem oksijen hem de hidrojen atomları bu toz zerrelerine çarpıyor ve çok daha nadir olarak ikisi aynı zamanda konuyor ve aralarında kimyasal bir bağ oluşturmaya yetecek kadar uzun bir süre kalıyorlardı.

Yerküre üzerindeki her bir su molekülü bu toz zerreleri üzerindeki belirsiz varlığına, bir oksijen ve iki hidrojen atomu kendilerini toza bağladığında ve yeni yuvalarında en dıştaki elektronlarını birbirleriyle paylaşmaya başladığında başladı. Yüz binlerce yıl süresince, uzayda yuvarlandıkça ve daha fazla hidrojen ve oksijenle çarpıştıkça, her bir toz zerresi yeni buz katmanlarına sarılarak büyüdü. Güneş sistemi bir milyon yaşına vardığında biçimsiz ve düzensiz buz örtülerini taşıyan silikon ve karbon zerreleriyle doluydu.

Zaman içinde, buzla kaplı toz zerreleri birbirlerine yaklaştı ve biraz daha büyük zerrelere dönüştü. Bu tek tek zerreler küçük taşlar oluşturmak üzere önce birkaç milimetre kadar büyüdü ve daha sonra kayalara, iri kaya parçalarına, küçük gezegenlere ve nihayet gezegenlere dönüştü. Milyonlarca yıl önce sönmeye yüz tutan bir yıldızın küllerinin gelişigüzel dansından, bugün Güneş sistemimizde var olduğunu bildiğimiz tüm nesneler ortaya çıktı.

Okyanusların gezegenimize ulaşabilmesi için, önce gezegenimizin kendisinin oluşması gerekiyordu.
Güneşin ilk birkaç milyon yılında, güneşin yörüngesinde büyük kaya ve buz plakaları dönüyordu. Bunlardan yerkürenin (ve diğer gezegenlerin) oluşması 20 milyon yılı buldu. Gezegenimiz ilk dönemlerinde, 4.5 milyar yıl önce, son derece sıcak bir yerdi. Yüzeyi volkanlarla kaplıydı, zemininin önemli bir kısmı erimiş magma ile doluydu ve yüzeyine mütemadiyen büyük kayalar çarpıyordu.

Çarpan kayalardan biri küçük bir gezegen boyutundaydı ve çarptığında yerkürenin kabuk ve örtüsünden bir parça kopardı. Kopan parça gezegenimizin yörüngesine girdi ve “Ay” oldu. Yerkürede yerin altında, radyoaktif elementlerin çürümesi korkunç bir ısı yaratıyordu.

Dünyanın yüzeyindeki suyun tamamı değilse de çok büyük kısmı ilk başta gezegeni oluşturan buz ve kayalardan geliyordu. Ama bu en erken döneminde gezegen suyu tutmakta zorlanıyordu. Tam olarak gelişmiş bir atmosferin yokluğunda su molekülleri dünyadan kaçabiliyor ve buharlaşarak uzaya gidiyordu.

Bu esnada Dünya’nın iç yapısını oluşturan devasa jeolojik süreçler sebebiyle daha da fazla miktarda su yüzeye doğru itiliyordu. Demir gibi ağır maddeler merkeze doğru inerken bugün de biçimini koruyan çekirdek, manto ve kabuk gibi yapılar yavaş yavaş ortaya çıkıyordu. Kayalardan ayrılan su ve diğer uçucu parçalar manto soğudukça yukarılara doğru çıkıyordu. Volkanlar ve kabuktaki diğer çatlaklar bu aşırı ısınmış su buharının atmosfere çıkışına izin veriyordu.

Dünya yaklaşık 500 milyon yıl yaşına geldiğinde, atmosfer ve ısı istikrar kazanmış ve havaya karışan su buharı yoğunlaşmaya başlamıştı; sonra ise yağmur yağdı, yağdı, yağdı. Muhtemelen binlerce yıl boyunca yağmur yağdı.

Artık dünya yüzeyinde bir miktar su vardı, ama bu ilk okyanuslar, sıcak koşullar nedeniyle, bugün okyanuslarda gördüğümüz su miktarının yakınından bile geçemiyordu.

Okyanuslarımızın büyük bölümünün kaynağı başka. Seller dünya yüzeyine yağarken, Güneş Sistemi’nin diğer gezegenleri su açısından zengin kuyruklu yıldızlar ve göktaşlarının bombardımanına uğruyordu. Geç Ağır Bombardıman adı verilen bu olayların kanıtları Ay yüzeyinde kolayca görülür.

Kimse dünyaya kaç uzay nesnesinin çarptığını ve bunların ne kadar su getirdiğini bilmiyor, ama bu yoğun bombardıman süreci 4,5 milyar yıl ile 3,8 milyar yıl öncesi arasında gerçekleşti. Bu dönemin sonunda dünyadaki tüm okyanuslar oluşmuştu.

Bu kuyruklu yıldızların ve göktaşlarının nereden geldiği konusunda kesin bir bilgimiz yok. Bunu anlamanın bir yolu Güneş Sistemi’nin çeşitli yerlerinden gelen kuyruklu yıldızların ve göktaşlarının içindeki ağır su oranlarını karşılaştırmak. Ağır su, içinde döteryum adı verilen, çekirdeğinde bir protonla birlikte bir nötron da içeren bir hidrojen biçimi içerir.

Halley, Hyakutake ve Hale-Bopp gibi en yakın tarihli incelemelere konu olan kuyruklu yıldızların taşıdığı suda dünya okyanuslarındaki oranın iki katı kadar döteryum bulunduğu anlaşılıyor.

Avrupa Uzay Ajansı’nın Rosetta misyonu 2014 yılının sonlarında konuyu daha da gizemli hâle getirdi. Rosetta, Jüpiter ailesi kuyruklu yıldızlarından 67P/Churyumov-Gerasimenko’yu yakalamak için 10 yıl boyunca uçarak 500 milyon kilometreye yakın mesafe kat etti. Rosetta’nın taşıdığı bir spektrometre orada dünyadaki suyun üç katı kadar ağır su tespit etti. Eğer bu kuyrukluyıldızların erken dönem güneş sistemini temsil ettiği kabul edilirse (böyle kabul etmemek için pek fazla sebep yok), dünyadaki suyu bunların getirmiş olması mümkün değil, dolayısıyla gezegenimizin suyunun kaynağını bulmak için araştırmalara devam etmemiz gerekiyor demek.

Bir kez okyanuslar oluştuktan sonra genç gezegenin karşılaştığı ikinci sorun bunları tutabilmekti. Neyse ki gezegenimiz bu iş için en uygun yerdeydi. Dünya güneşin yaşanabilir bölgesinde bulunuyordu, yani ne çok uzak ne de çok yakın olduğu için su gezegen yüzeyinde sıvı halde bulunabiliyordu. Ne kadar şanslı olduğumuzu hatırlatacak bir unsur olarak hemen yanı başımızda Güneş Sistemi’nin iki farklı uyarısı bulunuyor.
Venüs güneşe dünyadan daha yakın ve çok zaman kötü ikizimiz olarak anılıyor. Venüs’ün durumu, dünyanın oluşumunda işler yolunda gitmeseydi gezegende neler olabileceğini gösteren iyi bir örnek. Venüs’teki yoğun güneş radyasyonu, Geç Ağır Bombardıman döneminde gezegene su ulaştıktan sonra nemli bir dünya yaratmış ve su buharı gezegenin kalın atmosferinin en yüksek noktalarına ulaşmıştır. Su yükseldikçe, güneşten gelen enerjik mor ötesi radyasyonla daha fazla karşılaşmış ve her bir su molekülü oksijen ve hidrojen atomlarına ayrılmıştır. Ve çok hafif olan hidrojen kolaylıkla uzaya kaçmıştır. Birkaç milyar yıl içinde, geriye sıvı suyu olan okyanuslardan mahrum bir gezegen kalmıştır.

Mars’ın durumu ise diğer uç noktayı, Geç Ağır Bombardıman sırasında güneşten çok uzak kalan suyun akibetini gösteriyor. Nehirleri ve okyanusları hareket ettirecek kadar güneş enerjisi olmadığı zaman, gezegen dörtnala bir buzullaşma sürecine girebilir. Kutuplardaki buz tepeleri genişler. Ve buz beyaz olduğu için, donmuş su tarlaları yeryüzüne inen güneş ışığını giderek artan miktarda geri yansıtır.

Bu durum, bir kısır döngü halinde, gezegenin daha da soğumasına neden olur. Muhtemelen güneşin sıvı-su bölgesinin hemen dışında yörüngeye giren Mars’ta gerçekleşen de bu olmuştur. Tarihin belli bir döneminde kızıl gezegenin yüzeyinde sular aktığına dair kanıtlar var, ama Mars’ta bugün su yok.

Ne şanslıyız ki, dünyamız ne dörtnala bir buzullaşma dönemi yaşadı ne de suları kaynayarak buharlaşıp yok oldu. Dünya, ömrünün ilk bir milyarlık döneminden sonra, bugün gördüğümüz büyük okyanusların devamlılığını sağlayabilmek için gerekli tüm unsurlara – sabit bir atmosfer, güneş sisteminde kusursuz bir konum ve ılımlı bir doğal çevre – artık sahipti.
Çeviren: Gonca Şahin