Etiket arşivi: dünyanın merkezi

Yer Çekirdeğinin Manyetik Gizemi

Depremler, volkanik püskürmeler ve Dünya’nın sürekli değişen manyetik alanları üzerinde yapılan gözlemler, uzmanların gezegenimizin merkezine yeni bir kapı açabilmesini sağladı. Jules Verne yüz yılı aşkın süre önce Arzın Merkezine Seyahat (Fr. Voyage au centre de la Terre) romanını yazdığında, ışıldayan kristaller ve çalkantılı bir deniz, tarih öncesinden kalma hayvanlar ve dev mantarlar bulunacağını tasavvur etmişti.

Yerkabuğunun altı, aslında tam anlamıyla bir sır küpü. Günümüzde bile Satürn’ün halkaları konusunda yerkürenin çekirdeği hakkındakinden daha çok şey biliniyor. Ancak artık bu durum değişmeye başladı. Sismolog (deprembilimci) profesör Rick Aster “Dünyanın derinliklerini gerçek anlamda keşfetmek konusunda altın çağa girdik.” diyor.

Biliminsanları için Dünya’nın merkezini keşfetmek Ay’ı incelemekten bile zor. Bu merakı kamçılayan unsurların başında, çekirdeğin canlılar için hayati nitelikte olan manyetik alanları yaratıyor olması geliyor. Manyetik alanlar arıların kovanlarını bulmasını, deniz kaplumbağalarının, kuşların ve kelebeklerin göç edebilmesini sağlıyor. Aynı zamanda uzayın tehlikeleri ile bizler arasında koruyucu bir kalkan yaratıyor; güneş rüzgârlarının taşıdığı radyasyonun (ışınımın) dünyaya ulaşmasını önlüyor.

Metal kristallerinden bir orman
Uzmanlara göre Verne’nin muhayyelesinde (zihninde tasarlayıp) yarattıkları da gerçekten bütünüyle uzak değil. Dünyanın merkezine seyahat etme düşüncesi ise hayata geçirilebilecek gibi görünmüyor, çünkü derinlere inildikçe ısı ve basınç hızla yükseliyor. Uzaktan kumandayla yapılan sondajlarda bile insanın inebildiği en derin nokta 12 kilometrede. Rekoru elinde tutan Rusya’daki Kola Süperderin Sondaj Kuyusu, dünyanın merkezine olan uzaklığın sadece binde ikisine dek inebiliyor.

Ancak sismoloji (deprembilimi) uzmanların çekirdek konusunda fikir sahibi olmasını sağlıyor. Büyük depremlerin yarattığı sismik dalgalar Dünya’nın bir ucundan öbür ucuna iletildiği için uzmanların içeridekilere ilişkin bir tablo oluşturmasını sağlıyor. Sismolojiyi “kilidi kıran uygulama” olarak niteleyen Aster, çekirdeğin dışında eriyik bir tabaka olduğunu gösteriyor; “bu neredeyse su kadar akıcı, akkor halinde metallerden oluşan muazzam bir okyanus” diyor. Bu dış çekirdek, Mars büyüklüğünde. Ancak Rus matruşkaları gibi bunun altında bir çekirdek daha var. Katı metal bir top şeklindeki iç çekirdeğin büyüklüğü Ay’a yakın. Uzmanlar bunun demir-nikel alaşımından oluştuğunu düşünüyor.

Profesör Kei Hirose, Japonya’nın Osaka kenti yakınlarındaki laboratuvarında çekirdeğin koşullarını yaratmaya karar vermiş. 10 yıllık çalışmalarının sonunda da başarıya ulaşmış. Önce iki elmasın uçlarından bir kıskaç yapan Hirose, bunlar arasında bir parça demir-nikeli atmosfer basıncının 3 milyon katı basınca tabi tutup 4500 dereceye ısıtmış. Bu olağanüstü koşullar altında alaşımın kristal yapısı değişip kristaller hızla büyümüş. Hirose, “Dünyanın merkezinde de çok büyük kristaller bulunabilir. Bunlar 10 km bile olabilir.” diyor. Hirose bu kristallerin kutuplara doğru bir orman gibi şekilleneceğini düşünüyor.


Kaynak: NASA

Manyetik güç zayıflıyor
Dünyanın manyetik alanını yaratan ise iç çekirdek değil, dış çekirdeğin eriyik metalleri. Dünya’nın dönmesi ve milyonlarca yıldır yavaş yavaş soğumasıyla bu tabaka elektromanyetik bir dinamo etkisi yapıyor. Temel ilke bu olsa da, eriyik metalin nasıl hareket ettiği bir sır. Dünya dönerken merkezinden ısı kaybediyor; bu da derinlerdeki kızgın okyanusta karmaşık akış modelleri oluşturuyor.

Jeofizik profesörü Dan Lathrop, “Çekirdeği Dünya’nın atmosferi gibi düşünebilirsiniz; burada da fırtınalar, cepheler ve kötü koşullarla sürekli değişken bir ortam var” diye anlatıyor. Lathrop oluşturduğu büyük model üzerinden manyetik sahanın asla sabit olmadığını, sürekli dalgalandığını gösteriyor.

Dünya’nın manyetik alanı son 180 yıldır sürekli olarak zayıflayageldi. Ancak bir alan var ki her yerden daha büyük hızla zayıflıyor. Atlas Okyanusu’nun güneyi ve Güney Amerika’nın orta kesimlerine denk düşen bu alana ‘Güney Atlantik Anomalisi’ deniyor. Uzay araçları için bu alan yaygın bilinen bir tehlike, çünkü burada oluşan manyetik çukur uyduların yörüngesine yüklü parçacıklar girmesine ve elektronik cihazlarının aksamasına yol açıyor. Uzmanlar, uydu işletmecilerinin başını ağrıtan bu sorunun Dünya’nın manyetik alanında büyük bir değişimin habercisi olabileceği kanısında. Biliminsanları manyetik sahanın dış çekirdek düzeyindeki haritasını oluşturduklarında, Güney Atlantik Anomalisi’nin altında, bildik kuzey-güney yarıküre ayrımının geçerli olmadığını farketti. Burada bazı noktalarda yer yer manyetik saha tersine dönmüştü ve yön güney yerine kuzey olarak görünüyordu.

Yeraltında olup bitenleri hava olaylarına benzeterek açıklayan Lathrop, eriyik metal tabakasında “sıradışı derecede şiddetli bir cephe oluşmasıyla” sahanın tersine döndüğünü düşünüyor. Lathrop’a göre, bu gibi küçük alanlar derinleşir ve yayılırsa Dünya’nın manyetik sahası alabora olma noktasına gelip tamamen değişebilir. Ancak bu bir gecede olabilecek bir değişim değil. Süreç binlerce yıl alabilir, bu süre içinde de saha hayli karışık bir dağılıma sahip olur. Örneğin manyetik kutuplar ekvatora kayabilir. Bu durumda beraberlerinde harikulade Kuzey Işıkları’nı da götürür.

Çekirdekteki akışta meydana gelen değişiklikler Dünya’nın manyetik sahalarını daha önce de yüzlerce kez tersine döndürdüğünden, bu çok da şaşırtıcı bir sonuç olmaz. Lathrop “Mesele Dünya’nın manyetik alanını tersine çevirip çevirmeyeceği değil; bunu ne zaman yapacağı” diyor. Bu değişimin vakti, çekirdeğin sırlarından sadece biri. Yine de yüzyıllarca burada ne olabileceğini kurgulamakla yetinen insanlık, 6000 kilometre altımızdaki bu büyük mucizeyi nihayet kavramaya başlıyor.


Burada görüntü var izleyemeyenler için http://www.youtube.com/watch?v=O-V3yR2RZUE

Bu konuda daha geniş bilgiye ve Horizon ekibinin hazırladığı programın görüntülerine ulaşmak için program sayfasını ziyaret edebilirsiniz. Bu metnin tamamı BBCTürkçe’nin Arzın Merkezinin Manyetik Sırları başlıklı tanıtıcı haberinden değiştirilmeden aktarılmıştır. İlk ağızdan haber için Magnetic mysteries of Earth’s Core..

Yer Sisteminin Merkezine Doğru

NASA, yerkürenin kütle merkezini kesine yakın derecede belirlemek ve buna bağlı olarak Dünya’nın gerçek dönüş hızını hesaplamak için yeni bir projeye başladı. Proje geliştiricisi Donal F. Argus‘a göre, bu orijinal teknik sayesinde yer sistemini oluşturan bir çok döngü hakkında daha kolay veri elde edilebileceği gibi, daha kolay fikir yürütülebilecek.

Referans sistemi temel alınarak, atmosferde ve uzayda meydana gelen olayların ölçümleri sayesinde, Dünya yüzeyinde tahmini bir kütle merkezi tanımlanabiliyor. Bu tahmini merkezin yeri, yaşamsal olaylar, küresel deniz seviyesinin değişikliği, depremler, yanardağlar, Dünya’nın geçirdiği son buzul çağından sonra geri çekilen buz tabakalarının erimesi gibi döngüsel olaylar ve elde edilen diğer bilgiler ile cevap buluyor.

Günümüzde yerin merkezi iki şekilde tanımlıyor. İlki tamamı saf katı olarak kabul edilen yerin kütle merkezi, ikincisi ise tamamen katı kabul edilen yer ile buz tabakaları, okyanuslar ve atmosferin birleşerek oluşturduğu tüm yer sistemin oluşturduğu kütle merkezi. Çalışmayı yürüten Argus’a göre, bu iki seçenek tahminlerin geliştirileceği [çn. kapalı] bir odadan ibaret.

Bu mükemmel görüntünün adı mavi boncuk. Bu kare, günümüzün Yerküre'sinin en fazla ayrıntıya ve gerçek renklere sahip olduğu fotoğraf. NASA yeni geliştirdiği dörtlü uzay temelli tekniği ile yerkürenin kütle merkezinin yerini 1 milimetre (0,04 inç) hassaslıkla tahmin edecek. Böylece, deprem sarsıntıları ile yanardağ patlamalarını daha iyi kavramak ve küresel deniz seviyesi değişimi daha iyi tahmin etmek için kullanılan uygulamalarda daha doğru referans iskeletine sahip olacak. Görüntü: NASA/GSFC
Bu mükemmel görüntünün adı mavi boncuk. Bu kare, günümüzün Yerküre’sinin en fazla ayrıntıya ve gerçek renklere sahip olduğu fotoğraf. NASA yeni geliştirdiği dörtlü uzay temelli tekniği ile yerkürenin kütle merkezinin yerini 1 milimetre (0,04 inç) hassaslıkla tahmin edecek. Böylece, deprem sarsıntıları ile yanardağ patlamalarını daha iyi kavramak ve küresel deniz seviyesi değişimi daha iyi tahmin etmek için kullanılan uygulamalarda daha doğru referans iskeletine sahip olacak. Görüntü: NASA/GSFC

2000 ve 2005 yıllarında yapılan ölçümler doğrultusunda, son uluslararası tahminler, yer sisteminin kütle merkezi için 1,8 milimetre farklılık gösteriyor. Argus’a göre, bu farklılık [çn. hareket halindeki] yerin kütle merkezini tam olarak bilemediğimizden kaynaklanıyor.

Argus, atmosferde ve okyanuslarda meydan gelen mevsimsel döngünün, yerin kütle merkezini değiştirmek için yeterli olmadığını savunuyor. Bu yüzden katı [çn. değişmeyen] bir cisim yıldan yıla değişiklik göstermediğine ve tamamı katı kabul edilen yerin kesin kütle merkezini verdiğine inanıyor.

Günümüzde, Dünya’nın ortadan şişkin, alttan ve üstten basık bir küre olduğu biliniyor. Kimi yerde karaların çok yer kaplaması, kimi yerde okyanusların çok yer kaplaması sonucu, kütle yüzeyde bir taraftan diğer tarafa düzgün olmayan bir şekilde dağıldığı ve mevcut sistematik döngülerin süreç içinde devam etmesi, gezegenin gerçek merkezi kesin olarak bulmayı zorlaştırıyor.

“Dünya referans sistemi ne kadar belirlenmiş olsa da doğası gereği belirsizlik içeriyor. Dünyanın tektonik[1] ve iklimsel güçler yüzünden sürekli şekli değiştirmesinden dolayı bu problemi çözmek için defalarca kütle merkezi ölçümleri yapılıyor. Yeni referans sistemi ise bizi Dünya’nın merkezine çok yakın bir değerde, neredeyse iğne ucu kadar hata payıyla yaklaştırıyor” diyor Argus.

Argus, yeni referans sisteminin küresel iklim değişikliğini anlamak için önemli bir katkıda bulunacağını söylüyor. Grönland, Antartika ve başka yerlerdeki buz tabakalarının erimesinden dolayı kısmen küresel deniz seviyesinin arttığını gözlemliyoruz. Son yıllarda, deniz seviyesi hızlı bir artış gösteriyor ve bu oran güncel verilere göre yaklaşık olarak yılda 3 milimetre dolaylarında. Mevcut kütle ölçümlerindeki değişim sonucunda meydana gelen, kayda değer belirsizlikler, yerin merkezinin hareketini de belirlemeyi zorlaştırıyor.

Argus “Grönland ve Antartika’daki buzların eriyip, okyanustaki su seviyesi değerini değiştirmesi gibi bilinen diğer bağıl hareketlerde, bilim insanlarının, yer sisteminin kütle merkezi ve tamamen katı [çn. kabul edilen] Dünya’nın kütle merkezini tanımlamak için, daha fazla yardım edebileceğini” açıklıyor. Ayrıca Argus, NASA/CNES[2] ortak yapımı Jason-1 uydusundaki altimetreler[3] tarafından, deniz seviyesinde meydana gelen yükselmenin güvenilir bir şekilde ölçüldüğünü belirterek. Yer sisteminin kütle merkezindeki hareketin daha iyi tahminlerde bulunmaya olanak sağlayacağını söylüyor.

Ayrıca 2008 yılında gönderilecek olan Jason-2 uydusu ile daha da kesin sonuçlar elde edileceği düşünülüyor. Ayrıntılar için http://sealevel.jpl.nasa.gov

Argus, “Bilim insanlarının, bu yeni referans sistemi sayesinde, buzul esnemeden beri yerin nasıl akıcı bir mantoya [cıvık-yapışkan ya da ağdalı-yapışkan] sahip olduğunu, 20 bin yıl önce buzlarla kaplı Kanada gibi büyük bir kütleye sahip (/masif) buz tabakalı alanların kaybolması sonucu, yer kabuğunun nasıl yükseldiğinin daha kolay anlaşılacağını” belirtiyor. Ayrıca, bilim insanları, yeni bilgileri de kullanarak fay hatları boyunca, plaka hareketlerini daha doğru bir şekilde tanımlayabileceği gibi deprem ve yanardağ sistemlerinin işleyişini daha rahat anlayabilecek.

Dünya’nın kütle merkezinin kesin olarak bilinmemesine rağmen Dünya’nın döngüsel hareketinin tahminleri, yılda 2 ile 5 milimetre arasında hata payı ile hesaplanabiliyor. Yeni tekniğin geliştiricisi Donal F. Argus, yerkabuğu üzerindeki konum alanlarını, dörtlü uzay temelli teknikler kullanılarak gerçekleştirdikleri hassas [çn. ölçümler] sonucu, yerin kütle merkezini yılda 1 milimetre yakınlıkta tahmin edileceğini belirtiyor.

Bu dörtlü uzay temelli tekniğin hem geliştiricisi hem de yöneticileri olan NASA ve proje kapsamındaki ajanslar, “Voyage au centre de la Terre”[4] adlı bilim kurgu kitabındaki kahramanların hayalini gerçekleştirebilecek mi?

Yeni çalışma ile ilgili detaylı bilgi ve sonuçlar Geophysical Journal International’ın[5] Haziran sayısında yayımlandı.

– NASA’nın çalışma kapsamında yürüttüğü laserli jeodinamik uydular ile ilgili daha fazla bilgi için http://www.earth.nasa.gov/history/lageos/lageos.html
– NASA’nın çalışma kapsamında yürüttüğü küresel konum sistemi (GPS) ile ilgili daha fazla bilgi için http://sideshow.jpl.nasa.gov/mbh/series.html

Notlar
[1] Tektonik=Kaymaoluşum
Yerkabuğunun kıvrılma ve kırılması, çökmesi ya da geniş alanlı olarak yükselip kabarması gibi içgüçlere dayanan olayların tümü. (T. : tektonik İng.: tectonic Fr.: tectonique Alm.: Tektonik) tdkterim.gov.tr

[2]National Aeronautics and Space Administration (NASA) – Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi (Amerika Birleşik Devletleri)
Centre National d’Études Spatiales (CNES) – Ulusal Uzay Araştırma Merkezi (Fransa)

[3] Altimetre=Yükseklikölçer
Deniz yüzeyinden yukarı doğru hava basıncının azalmasından yararlanarak yükseklik ölçen araç.

[4] “Dünyanın Merkezine Yolculuk”, 1864 yılında, fransız yazar Jules Gabriel Verne tarafından kaleme alınmış. Axel ve jeolog amcası profesör Otto Lidenbrock’un başrolünde yer aldığı bir bilim kurgu romanı.

[5] Argus, D., F., (2007), June, “Defining the translational velocity of the reference frame of Earth”, Geophysical Journal International, V. 169, I. 3, p. 830-838

Kaynakça:
Buis, A. 2007. NASA Scientist Finds a New Way to the Center of the Earth, JPL, Caltech, NASA, Pasadena, Kaliforniya, ABD, JPL Haber Sayfası, jpl.nasa.gov/news, 15 Haziran 2007 tarihinde ulaşılmıştır.

Yazar adı ve yayın adı kaynak belirtilerek özgürce kullanılabilir.
Güler, B. 2007. Yer Sisteminin Merkezine Doğru, yerbilimleri.com

Bu yazı, 7 Ağustos 2013’te güncellendi ve ölümcül bir çeviri hatası olan “ağırlık”, “kütle” olarak değiştirildi.