Etiket arşivi: jeokimya

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..

Yeryuvarı Sahip Olduğu İlk Isısından Daha Fazlasını Şimdiye Kadar Muhafaza Etmiş

Yerküre 4,5 milyar yıldan fazla bir süredir şekilleniyor; ama bir yandan da soğuyor. Yeni bir çalışma, mavi gezegenimizin doğal radyoaktiviteden (ışınetkinlikten) kaynaklanan iç ısısının ancak yarısını açıklıyor. Bu artık ısı, Dünya’nın sıcak bir gaz yumağı, toz ve diğer malzemelerin tümünün birleşmesiyle oluştuğu zamandan beri yani başlangıçta sahip olduğu ısıdan arta kalanıdır.

Bu yeni bulgu, bir Japon dağının derinliklerinde uygulanan deneylerden sonra keşfedilmiş. Bir parçacık fizikçisi (doğabilimcisi) olan Itaru Şimizu (Tohoku Üni., Japonya) ve iş arkadaşları, yerkürenin içinde oluşan radyojenik kökenli ısının —parçacıkların farklı yollarla ürettiği, özellikle de belirli ışınetkin bozunma türleri sırasında- miktarını doğrudan doğruya tahmin etmek için jeonötrinolarını kullanıyor. Bu ısının sebebi, Dünya’nın oluşumdan arta kalan ısıdan ziyade, uranyum ve toryum gibi ışınetkin elementlerin bozunmasından kaynaklanmaktadır. Japonya’daki Kamioka şehrinin yakınlarında bulunan Ikenoyama Dağı’nın derinliklerinde bulunan algılayıcılar (duyargalar) 2002 Mart’ı ile 2009 Kasım’ı arasında 841 nötrino saptamış. Çalışama ekibi, bunlardan 485 nötrinonun nükleer enerji santralleri ile diğer reaktörler ve nükleer atıkların ürünü olduğu düşünüyor. Diğer 245 nötrinonun muhtemel kaynağı olarak, kozmik ışıkların atmosferdeki gaz moleküllerine çarpması sonucu oluştuğu tahmin ediliyor. Araştırmacılar, geriye kalan 111 nötrinonun yeryuvarının içindeki doğal ışınetkinlikle ilgili olduğunu bildiriyor. Farklı bir analitik teknik kullanılarak yapılan hesaplamayla bu sayı 106’ya iniyor.

Sayının az olmasına rağmen, ekibin tahminine göre 4,3 milyon parçacığın ürettiği ışınetkin bozunma sonucu her saniyede yeryüzeyinin her santimetrekaresine uranyum-238 ve toryum-232 nüfuz ediyor. Şimizu, bütün ışınetkinliğin ara vermeden yaklaşık 20 teravatlık bir ısı ürettiğini söylüyor. Önceki araştırmalar, bir 4 teravat ısının daha varolduğunu ileri sürüyor; fakat bu incelemede kullanılan duyargalar potasyum-40’ın ışınetkin bozunmasını tespit edemiyor. Çalışmayı yürüten takım, yerkabuğuna doğru yükselen bu ısının yapılan hesaba göre yaklaşık %54’ünün tamamen radyojenik kökenli olduğunu tahmin ediyor.

Radyojenik ısı ile ilgili önceki tahminler kabaca yeni elde edilen sayıya eşit. Ama araştırmacılar, Güneş sisteminin tümüyle toz ve gaz birleşimiyle varolduğu topağın, o dönem içinde barındırdığı elementlerin genel oranlarını temsil ettiği düşünülen meteorit çözümlemelerine dayanarak, Dünya’nın kimyasal bileşimi hakkında çıkarımda bulunuyorlar. Bir gezegen fizikçisi (doğabilimcisi) olan David Stevenson (Kaliforniya Tek. Ens., ABD) budurumu, “ Bu yüzden, araştırmacıların yerkürenin radyojenik ısısı üzerine yaptıkları yeni öngörü kayda değer bir sonuç içeriyor” şeklinde açıklıyor ve “Bu öngörünün (tahminin, kestirimin, çıkarımın vs.), gerçekçi bir ölçümle ortaya çıktığını görmek çok güzel” diye ekliyor.

Stevenson, “Çünkü ışınetkin bozunma sonucu elde edilen enerji miktarını adım adım biliyoruz. Yeni bulgular sayesinde, yeryuvarının geçmişte ve günümüzde ne kadar ve ne süratle ısı kaybettiğini bulabiliyoruz” diyor. O, özellikle bu bilgilerin, gezegenin ısısıyla kımıldayan tektonik plakların sahip olduğu hareket hızı ile zaman içindeki değişiminin mahiyetini anlamamıza (içyüzünü kavramamıza) yarar sağlayacağını işaret ediyor ve “Yerküredeki ısı üretimi plaka tektoniğini nasıl idare ediyor” diye de ekliyor. Bir de bu ısı üretiminin, dünyanın bir ucundan öbür ucuna dağılım sergileyen yanardağ etkinlikleri gibi jeofiziksel (yerdoğabilimsel) süreçlere de ortalama bir etkisi olmaktadır.

Stevenson, “Hem Dünya’nın içindeki ışınetkinliğin ve hem de başlangıçta varolan ısının gelecekte azalacağını” söylüyor. Mavi gezegenimiz, her 1 milyar yılda bir kabaca 100 °C soğuyor. Bundan dolayı er ya da geç, ölmekte olan solgun Güneş’in giderek azalan ışınları, kim bilir günümüzden birkaç milyar yıl sonra, kıtaları buz tutmuş ve tektonik açıdan ölmüş bir gezegenin üzerine düşecek.

Çalışamnın özü aşaığda ek bilgiler içinse tıklayın!.. (.pdf, 178 kb)

Partial radiogenic heat model for Earth revealed by geoneutrino measurements
The Earth has cooled since its formation, yet the decay of radiogenic isotopes, and in particular uranium, thorium and potassium, in the planet’s interior provides a continuing heat source. The current total heat flux from the Earth to space is 44.2±1.0 TW, but the relative contributions from residual primordial heat and radiogenic decay remain uncertain. However, radiogenic decay can be estimated from the flux of geoneutrinos, electrically neutral particles that are emitted during radioactive decay and can pass through the Earth virtually unaffected. Here we combine precise measurements of the geoneutrino flux from the Kamioka Liquid-Scintillator Antineutrino Detector, Japan, with existing measurements from the Borexino detector, Italy. We find that decay of uranium-238 and thorium-232 together contribute 20.0 (+8.8, -8.6) TW to Earth’s heat flux. The neutrinos emitted from the decay of potassium-40 are below the limits of detection in our experiments, but are known to contribute 4 TW. Taken together, our observations indicate that heat from radioactive decay contributes about half of Earth’s total heat flux. We therefore conclude that Earth’s primordial heat supply has not yet been exhausted.


The left half shows the simulated production distribution for the geoneutrinos detectable with KamLAND, and the right half shows the Earth structure. —Geoneutrino Investigation with KamLAND

Earth Still Retains Much of Its Original Heat
Earth may have formed more than 4.5 billion years ago, but it’s still cooling. A new study reveals that only about half of our planet’s internal heat stems from natural radioactivity. The rest is primordial heat left over from when Earth first coalesced from a hot ball of gas, dust, and other material.

The new finding comes from experiments carried out deep inside a Japanese mountain. Itaru Shimizu, a particle physicist at Tohoku University in Sendai, Japan, and his colleagues used geoneutrinos—particles produced in a variety of ways, particularly during certain types of radioactive decay—to more directly estimate the amount of radiogenic heat produced inside Earth. That’s the heat that comes from the decay of radioactive elements, such as uranium and thorium, rather than the leftover heat from Earth’s formation. Between March 2002 and November 2009, sensors deep inside Mount Ikenoyama, near the town of Kamioka, Japan, detected 841 neutrinos. About 485 of those neutrinos were produced by nuclear power plants and other reactors and by nuclear waste, the team estimates. Another 245 were probably generated by sources such as cosmic rays striking gas molecules in the atmosphere. So only 111 of the neutrinos were associated with natural radioactivity within Earth, the researchers report online today in Nature Geoscience. Using a different analytical technique, they trimmed that tally to 106.

Despite the small number, the team estimates that about 4.3 million of the particles generated by the radioactive decay of uranium-238 and thorium-232 pass through each square centimeter of Earth’s surface each second. The heat continuously generated by all that radioactivity is about 20 terawatts, Shimizu says. Previous studies suggest that the radioactive decay of potassium-40, which can’t be measured by the Japanese sensors, provides another 4 terawatts. Altogether, the team estimates, this radiogenic heat accounts for about 54% of the heat flowing up through Earth’s surface.

Previous estimates of radiogenic heat are roughly the same as the new figure. But they were based on inferences of Earth’s chemical composition derived from analyses of meteorites, which presumably represent the overall proportions of elements in the cloud of dust and gas from which the solar system coalesced. So the team’s new estimate of Earth’s radiogenic heat is a significant result, says David Stevenson, a planetary physicist at the California Institute of Technology in Pasadena. “It’s nice to see this [estimate] emerging from an actual measurement.”

Because radioactive decay proceeds at a known pace, the findings reveal how much heat Earth is losing now and the rate at which it lost heat in the past, Stevenson says. In particular, the data may provide insights into how the speeds at which Earth’s tectonic plates have moved—movements powered by the planet’s heat—may have changed through time, he notes. “Plate tectonics is how Earth controls its heat output,” he adds. And, on average, that heat output also influences geophysical processes such as the overall rate of volcanic activity.

Earth’s internal radioactivity and its primordial heat will both diminish in future years, Stevenson says. The planet is now cooling about 100°C every 1 billion years, so eventually, maybe several billions of years from now, the waning rays of a dying sun will shine down on a tectonically dead planet whose continents are frozen in place.

Kaynakça
Perkins, S., Earth Still Retains Much of Its Original Heat, 14 Ağustos 2011 tarihinde ulaşıldı.

Yazar adı ve yayın adı kaynak belirtilerek özgürce kullanılabilir.
Perkins, S., 2011. Yeryuvarı Sahip Olduğu İlk Isısından Daha Fazlasını Şimdiye Kadar Muhafaza Etmiş, çev. Güler, B., www.yerbilimleri.com

Okyanusun Derinliklerinde Oluşan Yanardağ Patlaması İlk Kez Görüntülendi

Büyük Okyanus’taki Samoa Adaları açıklarında ve yaklaşık 1.2 kilometre (~4000 feet) derinlikte bulunan Batı Mata Yanardağı mayıs 2009’da patlamıştı. Bölgede yanardağa ait maddelere rastlanmış ve buradaki yanardağın patlamak üzere olduğu saptanmış. Bunun üzerine denizin dibine Jason adlı robot gönderilmiş. Biliminsanları bir süredir izledikleri yanardağın patlamasını gönderdikleri robot aracılığıyla tanıklık ettiler.


Burada görüntü var, göremiyorsanız http://www.youtube.com/watch?v=AvgUu46mxTk


Burada görüntü var, göremiyorsanız http://www.youtube.com/watch?v=AY6SwsfXRr8

Şiddetli yanardağ patlaması suyun basıncından dolayı derinlikle bastırılıyor. Bu yüzden sualtı robotu ile hareketli püskürmenin içine yaklaşabiliyor. Ama bu durumu karada ya da sığ sularda, bu kadar yakından ve ayrıntılı izlemek imkansız. Sudaki püskürmenin sesleri hidrofon ile kaydedilmiş.

Dünya genelindeki yanardağ etkinliklerinin yüzde 80’inin denizlerde olduğu biliniyor. Patlamalarla birlikte çıkan kızgın kırmızı lavlar soğuk suyla karşılaşınca birden donup kararıyor. Oluşan siyah parçalar ve gri çamur tabakası deniz dibine yayılıyor. Sülfür ağırlıklı gazlarla birlikte bölge suyu daha da asitli hale geliyor. Elde edilen görüntülerle birlikte toplanan veriler ve örnekler, tektonik plakaların açılması ve deniz dibi oluşumlarının anlaşılmasında yardımcı olacak.

Özetle deniz araştırmacıları ilk kez bir derin deniz yanardağının (/volkanının) patlamasına tanık oldular. Bu olay, okyanusun derinliklerinde meydana gelen olağanüstü bir patlama olarak tanımlanıyor ve yerbilimsel (jeolojik) açıdan büyük bir keşif. Bir patlamanın neyi olağanüstü, muhteşem, şaşırtıcı, etkileyici, görülmeye değer, göz alıcı, harikulade vb. olabilir; değil mi. Olağanüstü, çünkü bu patlamanın ürünü olan boninit (İng. boninite) lavların, günümüz Dünyası’nın en sıcak lavı olduğu düşünülüyor ve 1 milyon yıl önce nesli tükenmiş yanardağlarda görülmüş.

Araştırmacılardan biri ve programın yönetmeni olan Barbara Ransom, “İlk kez okyanus adalarının ve denizaltı yanardağlarının doğumunu (oluşum mekanizmasını) ayrıntılarıyla ilk elden inceleyebildik” diyor ve ekliyor “Batı Mata’daki patlama olağandışı lavın temel (/ilksel, birincil) bileşimi hakkında çok fazla bilgi veriyor”. Denizkimyasıbilimci Joseph Resing, “Etkin bir yanardağın, daha önce hiçbir zaman görmediğimiz bir tür patlamasını keşfettik ve erimiş haldeki lavın derin okyanusun tabanına doğru akışını ilk kez gözlemledik” diyor. Yerkimyacısı Ken Rubin, yanardağlardaki boninit püskürmenin magma oluşumunu sağlayan eşsiz bir fırsat olduğunu ve plakların dalma-batma bölgesinde meydana gelen kayaç döngüsü nasıl olduğu hakkında daha fazla öğrenileceğine inanıyor.


Superheated molten lava, about 2,200 degrees Fahrenheit, is about to explode into the water in this image. The area in view is about 6-10 feet across in an eruptive area approximately the length of a football field that runs along the summit. Credit: NOAA and NSF

Marine Scientists Discover Deepest Undersea Erupting Volcano
Scientists funded by the National Science Foundation (NSF) and NOAA have recorded the deepest erupting volcano yet discovered -West Mata Volcano- describing high-definition video of the undersea eruption as “spectacular.”

“For the first time we have been able to examine, up close, the way ocean islands and submarine volcanoes are born,” said Barbara Ransom, program director in NSF’s Division of Ocean Sciences. “The unusual primitive compositions of the West Mata eruption lavas have much to tell us.”

The volcanic eruption, discovered in May, is nearly 4,000 feet below the surface of the Pacific Ocean, in an area bounded by Fiji, Tonga and Samoa.

“We found a type of lava never before seen erupting from an active volcano, and for the first time observed molten lava flowing across the deep-ocean seafloor,” said the expedition’s chief scientist Joseph Resing, a chemical oceanographer at the University of Washington.

“It was an underwater Fourth of July, a spectacular display of fireworks nearly 4,000 feet deep,” said co-chief scientist Bob Embley, a marine geologist at NOAA’s Pacific Marine Environmental Laboratory in Newport, Ore.

“Since the water pressure at that depth suppresses the violence of the volcano’s explosions, we could get an underwater robot within feet of the active eruption. On land, or even in shallow water, you could never hope to get that close and see such great detail.”

Imagery includes large molten lava bubbles three feet across bursting into cold seawater, glowing red vents exploding lava into the sea, and the first-observed advance of lava flows across the deep-ocean floor.

Sounds of the eruption were recorded by a hydrophone and later matched with the video footage.

Expedition scientists released the video and discussed their observations at a Dec. 17 news conference at the American Geophysical Union (AGU)’s annual fall meeting in San Francisco.

The West Mata Volcano is producing boninite lavas, believed to be among the hottest on Earth in modern times, and a type seen before only on extinct volcanoes more than one million years old.

University of Hawaii geochemist Ken Rubin believes that the active boninite eruption provides a unique opportunity to study magma formation at volcanoes, and to learn more about how Earth recycles material where one tectonic plate is subducted under another.

Water from the volcano is very acidic, with some samples collected directly above the eruption, the scientists said, as acidic as battery acid or stomach acid.

Julie Huber, a microbiologist at the Marine Biological Laboratory, found diverse microbes even in such extreme conditions.

Tim Shank, a biologist at the Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), found that shrimp were the only animals thriving in the acidic vent water near the eruption. Shank is analyzing shrimp DNA to determine whether they are the same species as those found at seamounts more than 3,000 miles away.

The scientists believe that 80 percent of eruptive activity on Earth takes place in the ocean, and that most volcanoes are in the deep sea.

Further study of active deep-ocean eruptions will provide a better understanding of oceanic cycles of carbon dioxide and sulfur gases, how heat and matter are transferred from the interior of the Earth to its surface, and how life adapts to some of the harshest conditions on Earth.

The science team worked aboard the University of Washington’s research vessel Thomas Thompson, and deployed Jason, a remotely-operated vehicle owned by WHOI.

Jason collected samples using its manipulator arms, and obtained imagery using a prototype still and HD imaging system developed and operated by the Advanced Imaging and Visualization Lab at WHOI.

Other expedition participants were affiliated with Oregon State University, Monterey Bay Aquarium Research Institute, Western Washington University, Portland State University, Harvard University, the University of Tulsa, California State University’s Moss Landing Marine Laboratory, the University of California Santa Cruz and Lamont Doherty Earth Observatory.

Kaynakça
NOAA, 2009. Scientists Discover and Image Explosive Deep-Ocean Volcano, The National Oceanic and Atmospheric Administration, http://www.noaanews.noaa.gov/stories2009/20091217_volcano2.html, accessed at December 19th 2009.
NSF, 2009. Marine Scientists Discover Deepest Undersea Erupting Volcano, Earth & Environment News, The National Science Foundation, Arlington, Virginia, USA, http://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=116098, accessed at December 19th 2009.
NTVMSNBC, 2009. Denizin dibinde büyük patlama, Bilim, NTV Bilim, NTVMSNBC, İstanbul, Türkiye, http://www.ntvmsnbc.com/id/25033402, 19 Aralık 2009 tarihinde ulaşılmıştır.
TRT, 2009. Okyanus Dibinde Yanardağ Patlaması, Çevre, Türkiye Radyo Televizyon Kurumu, Ankara, Türkiye, http://www.trt.net.tr/Haber/HaberDetay.aspx?HaberKodu=675d9a66-383e-4fd0-9540-fc52ac936609, 19 Aralık 2009 tarihinde ulaşılmıştır.

Roma’yı ve Bizans’ı Vuran Kuraklık

Kudüs yakınlarındaki bir mağaradaki dikitlerin analiz edilmesi sonucu, Roma ve Bizans imparatorluklarını gerileten şeyin aslında aynı olay olduğu anlaşıldı, bir doğa olayı, kuraklık.

Wisconsin Üniversitesi jeologları, Kudüs yakınlarındaki Soreq Mağarası’nda MÖ 200 ve MS 1100 tarihleri arasında oluşmuş dikitlerin kimyasal yapılarını inceledi.

Jeolog John Valley ve Ian Orland, bu analiz sonucunda Akdeniz’in doğusunda MS 100 ile MS 700 tarihleri arasında daha kuru iklim şartları olduğunu, özellikle Roma ve Bizans’ın gücünün bölgede zayıflamaya başladığı MS 100-400 tarihleri arasında yağışların ciddi biçimde azaldığını belirledi.

Valley, iklimin etkisinin kesin olarak bilinmediğini ancak arada dönemler açısından “ilginç bir korelasyon” olduğunu söyledi.

Araştırma ekibi, aynı jeo-kimyasal tekniği daha eski tarihli oluşumların analizi için kullanacak. Uzmanlar, son buzul çağından kalma örnekleri inceleyerek hızlı ısı artışının iklime nasıl etkileri olduğunu anlamayı amaçlıyor.

İsrail Jeolojik Araştırmalar Kurumu ve İbrani Üniversitesi’nden uzmanların da destek verdiği araştırmanın sonuçları, “Quaternary Research” dergisinde yayınlanacak.


Growth bands are visible in a polished cross-section of a stalagmite from Soreq Cave near Jerusalem, Israel. Stalagmites form from calcite and other minerals deposited by water in caves and contain chemical signatures of the climate and other physical conditions that existed as the formation grew. Geochemical analysis of a similar stalagmite from the same cave has revealed that large climate changes in the Eastern Mediterranean 1,400 years ago, including increasingly dry weather from 100 A.D. to 700 A.D., may have contributed to the downfall of the Roman and Byzantine Empires in the region.

(UWM) Cave’s Climate Clues Show Ancient Empires Declined During Dry Spell

The decline of the Roman and Byzantine empires in the Eastern Mediterranean more than 1,400 years ago may have been driven by unfavorable climate changes.

Based on chemical signatures in a piece of calcite from a cave near Jerusalem, a team of American and Israeli geologists pieced together a detailed record of the area’s climate from roughly 200 B.C. to 1100 A.D. Their analysis, to be reported in an upcoming issue of the journal Quaternary Research, reveals increasingly dry weather from 100 A.D. to 700 A.D. that coincided with the fall of both Roman and Byzantine rule in the region.

The researchers, led by UW-Madison geology graduate student Ian Orland and professor John Valley, reconstructed the high-resolution climate record based on geochemical analysis of a stalagmite from Soreq Cave, located in the Stalactite Cave Nature Reserve near Jerusalem.

“It looks sort of like tree rings in cross-section. You have many concentric rings and you can analyze across these rings, but instead of looking at the ring widths, we’re looking at the geochemical composition of each ring,” says Orland.

Using oxygen isotope signatures and impurities — such as organic matter flushed into the cave by surface rain — trapped in the layered mineral deposits, Orland determined annual rainfall levels for the years the stalagmite was growing, from approximately 200 B.C. to 1100 A.D.

While cave formations have previously been used as climate indicators, past analyses have relied on relatively crude sampling tools, typically small dental drills, which required averaging across 10 or even 100 years at a time. The current analysis used an advanced ion microprobe in the Wisconsin Secondary-Ion Mass-Spectrometer (Wisc-SIMS) laboratory to sample spots just one-hundredth of a millimeter across. That represents about 100 times sharper detail than previous methods. With such fine resolution, the scientists were able to discriminate weather patterns from individual years and seasons.

Their detailed climate record shows that the Eastern Mediterranean became drier between 100 A.D. and 700 A.D., a time when Roman and Byzantine power in the region waned, including steep drops in precipitation around 100 A.D. and 400 A.D. “Whether this is what weakened the Byzantines or not isn’t known, but it is an interesting correlation,” Valley says. “These things were certainly going on at the time that those historic changes occurred.”

The team is now applying the same techniques to older samples from the same cave. “One period of interest is the last glacial termination, around 19,000 years ago — the most recent period in Earth’s history when the whole globe experienced a warming of 4 to 5 degrees Celsius,” Orland says.

Formations from this period of rapid change may help them better understand how weather patterns respond to quickly warming temperatures.

Soreq Cave — at least 185,000 years old and still active — also offers the hope of creating a high-resolution long-term climate change record to parallel those generated from Greenland and Antarctic ice cores.

“No one knows what happened on the continents… At the poles, the climate might have been quite different,” says Valley. “This is a record of what was going on in a very different part of the world.”

In addition to Valley and Orland, the paper was authored by Miryam Bar-Matthews and Avner Ayalon from the Geological Survey of Israel, Alan Matthews of the Hebrew University in Jerusalem and Noriko Kita of UW-Madison.

Funding for the project is from the Comer Science and Education Foundation, National Science Foundation, U.S. Department of Energy, Israel Science Foundation, Sigma Xi, and the UW-Madison Department of Geology and Geophysics.

Bu haber, CNNTÜRK, Cumhuriyet ve UWM sitelerinden derlenmiştir.

Karbodioksiti Depolayabilen Kayaç: Peridotit

İklim değişikliğine yol açan önemli gazlardan karbondioksiti, küresel ısınmayı yavaşlatacak miktarlarda emebilecek bir kayaç türü keşfedildi. Proceedings of the Natural Academy of Sciences adlı bilimsel derginin 11 Kasımda yayımlanacak yeni sayısında yer alan makaleye (In situ carbonation of peridotite for CO2 storage) göre, bu kayaç türüne daha çok Umman’da rastlanıyor. Karbondioksit gazı, peridotit türü kayaç ile temas ettiğinde tepkimeye girerek katı hale dönüşüyor, kalsiyum karbonat’ı oluşturuyor.

Nev York Columbia Üniversitesi’ne bağlı Lamont-Doherty Gözlem Evi’nden jeokimya uzmanları Peter Kelemen ve Juerg (Jürg) M. Matter’ın açıklamalarına göre, insanoğlunun faaliyetlerinden ötürü her yıl 30 milyar ton karbondioksit üretiliyor ve atmosfere bırakılıyor. Bu karbondioksidin yılda 2 milyar tonu yer altı mineralleri tarafından emiliyor. Bu kayaç türü doğru kullanıldığında ise yeraltı minerallerinin zaten yaptığı bu emme süreci 1 milyon kata kadar arttırılabilecek.

Makalede, yine Columbia Üniversitesinden Klaus Lackner’ın geliştirdiği sentetik ağaçlar yoluyla, atmosfere salınan karbondioksitin emilebileceği, Umman’daki bu özel kayalık bölgeyle suni ağaçlar birlikte kullanılınca, küresel ısınmaya yol açan karbondioksitin atmosferdeki miktarının dengelenebileceği belirtildi. Bu kayaç türünün daha az miktarlarda da olsa, Adriyatik kıyıları ve Kaliforniya kıyılarında, Pasifik adalarından Papua Yeni Gine ve Kalidonya’da da bulunduğu kaydedildi.

Bu Keşif Neden Önemli?
Dünyanın sessiz felaketi çölleşme; erozyon, aşırı otlatma, iklim değişikliği, ormanların tahribi, toprağın aşırı kullanımı ve yanlış sulama yöntemleri kullanılması nedeniyle ortaya çıkıyor. “Kurak, yarı kurak ve az yağışlı alanlarda iklim değişimleri, insan aktivitelerinin de dahil olduğu çeşitli etmenlerin sonucunda oluşan arazi bozulum süreci” olarak tanımlanan çölleşme, kıtlık, yoksulluk, sağlıksız beslenme, sel, taşkın felaketleri, göçler, toprak anlaşmazlıkları ile savaşlara bile neden olabiliyor.

Günümüzde 250 milyon insan çölleşmenin olumsuz sonuçlarından doğrudan etkilenirken, 1 milyardan fazla insan ise çölleşme riski bulunan topraklarda yaşamını sürdürüyor. Doğal çöl şartlarının mevcut olmadığı Türkiye’de, belirli bölgelerdeki düşük yağış oranları, tarım alanlarındaki çoraklaşma, verimliliğin azalması, ormanlar, meralardaki tür çeşitliliğinin ve doğal yapının bozulması, yanlış arazi kullanımı uygulamalarından kaynaklanan betonlaşma, toprak kirliliği ile ülke topraklarının yüzde 86’lara varan kısımlarında erozyon, toprak kaybının yaşanması “çölleşme riski göstergeleri” olarak kabul ediliyor.


Large areas of Omani desert are covered with carbonate minerals that have reacted with bedrock. Credit: Lamont-Doherty Earth Observatory.

Rocks Could Be Harnessed To Sponge Vast Amounts Of Carbon Dioxide From Air
Scientists say that a type of rock found at or near the surface in the Mideast nation of Oman and other areas around the world could be harnessed to soak up huge quantities of globe-warming carbon dioxide. Their studies show that the rock, known as peridotite, reacts naturally at surprisingly high rates with CO2 to form solid minerals—and that the process could be speeded a million times or more with simple drilling and injection methods. The study appears in this week’s early edition of the Proceedings of the National Academy of Sciences.

Peridotite comprises most or all of the rock in the mantle, which undergirds earth’s crust. It starts some 20 kilometers or more down, but occasionally pieces are exhumed when tectonic plates collide and push the mantle rock to the surface, as in Oman. Geologists already knew that once exposed to air, the rock can react quickly with CO2, forming a solid carbonate like limestone or marble. However, schemes to transport it to power plants, grind it and combine it with smokestack gases have been seen as too costly and energy intensive. The researchers say that the discovery of previously unknown high rates of reaction underground means CO2 could be sent there artificially, at far less expense. “This method would afford a low-cost, safe and permanent method to capture and store atmospheric CO2,” said the lead author, geologist Peter Kelemen.

Kelemen and geochemist Juerg Matter, both at Columbia University’s Lamont-Doherty Earth Observatory, made the discovery during field work in the Omani desert, where they have worked for years. Their study area, a Massachusetts-size expanse of largely bare, exposed peridotite, is crisscrossed on the surface with terraces, veins and other formations of whitish carbonate minerals, formed rapidly in recent times when minerals in the rock reacted with CO2-laden air or water. Up to 10 times more carbonates lie in veins belowground; but the subterranean veins were previously thought to be formed by processes unconnected to the atmosphere, and to be nearly as old as the 96-million-year-old rock itself. However, using conventional carbon isotope dating, Kelemen and Matter showed that the underground veins are also quite young— 26,000 years on average—and are still actively forming as CO2-rich groundwater percolates downward. Many underground samples were conveniently exposed in newly constructed road cuts. All told, Kelemen and Matter estimate that the Omani peridotite is naturally absorbing 10,000 to 100,000 tons of carbon a year–far more than anyone had thought. Similarly large exposures of peridotite are known on the Pacific islands of Papua New Guinea and Caledonia, and along the coasts of Greece and the former Yugoslavia; smaller deposits occur in the western United States and many other places.

The scientists say that the process of locking up carbon in the rocks could be speeded 100,000 times or more simply by boring down and injecting heated water containing pressurized CO2. Once jump-started in this way, the reaction would naturally generate heat—and that heat would in turn hasten the reaction, fracturing large volumes of rock, exposing it to reaction with still more CO2-rich solution. Heat generated by the earth itself also would help, since the further down you go, the higher the temperature. (The exposed Omani peridotite extends down some 5 kilometers.) The scientists say that such a chain reaction would need little energy input after it was started. Accounting for engineering challenges and other imperfections, they assert that Oman alone could probably absorb some 4 billion tons of atmospheric carbon a year—a substantial part of the 30 billion sent into the atmosphere by humans, mainly through burning of fuels. With large amounts of new solids forming underground, cracking and expansion would generate micro-earthquakes—but not enough to be readily perceptible to humans, says Kelemen.

“It’s fortunate that we have these kinds of rocks in the Gulf region,” said Matter. Much of the world’s oil and gas is produced there, and Oman is constructing new gas-fired electric plants that could become large sources of CO2 could be pumped down.

Matter has been working on a separate project in Iceland, where a different kind of rock, volcanic basalt, also shows promise for absorbing CO2 produced by power plants. Trials there are set to begin n spring 2009, in partnership with Reykjavik Energy, and the universities of Iceland and Toulouse (France).

Kelemen said: “We see this as just one of a whole suite of methods to trap carbon. It’s a big mistake to think that we should be searching for one thing that will take care of it all.”

Bu haber, AA, LDEO ve PNAS sitelerinden derlenmiştir.

Dünya’daki En Yaşlı Kaya

Kanada’nın Quebec eyaletindeki bir volkanik yatakta 4,28 milyar yaşlı kayalar keşfedildi. Dünya’nın 4,57 milyar yıl yaşında olduğu düşünüldüğünde, bu kaya kütlesinin neredeyse dünyanın oluşumundan kısa bir süre sonra (290 milyon yıl sonra) şekillendiği öngörülmektedir. Daha önce bulunan ve 4,03 milyar yaşında olduğu saptanan Acasta Gnaysları yine Kanada’da keşfedilmişti.

Dünya’nın bilinen en yaşlı kayalarına ait örnekler, Hudson Körfezi’nde geniş yayılım sergilyen “Nuvvuagittuq Yeşiltaş Kuşağı”ndan alınmış.  Örnekler bol miktarda büyük yuvarlak noktalar şeklinde dağılım gösteren granat içeren amfibol minerallerinden oluşturmaktadır. Ayrıca yerkabuğunun oluştuğu ilk dönemlere ait olduğu düşünülen kayalar, pembe-kahverengi renklere sahip.

Sahte amfibol (faux amphibolite) olarak adlandırılan, bol granat içeren amfibol minerallerinden oluşmuş dünyanın bilinen en yaşlı kaya örneği. Fotoğraf: Jonathan O’Neil

Araştırmacılar, kaya örneğinin içeriğinde bulunan radyoaktif Neodimyum-142 ve Samaryum-146 elementlerinin yarılanmasını ölçerek izotopik yaşlandırma yaptılar. Bu jeokimyasal teknik, ilk kez kıtasal kökenli bir kayada kullanıldı. Buna göre örneğin, kabaca 4,1 milyar yıl yaşında olduğu ve 3,8-4,28  milyarlık döneme ait olduğu sonucuna ulaşıldı.

Dünya’nın soğumaya başladığı ilk  dönemlerden kalma bu örnekler, Hadeyan Dönemi’ndeki manto-yerkabuğu durumunu açıkça ortaya koyabilir. Hatta elde edilen veriler hayatın başlangıcı, atmosferin neye benzediği ve ilk kıtanın nasıl şekillendiği gibi sorularda da yeni ufuklar açabilir.

Çalışma, Science dergisinde yayımlandı.

Bu haber, AA, NSF ve McGill Üniversitesi sitelerinden derlenmiştir.