Element Yoğunluğu Modeli Dünya’nın Oluşumuna Işık Tutuyor

Gezegenimizin kimyasal bileşimine dair yeni bir tahmin, bilim insanlarının Dünya’nın 4.6 milyar yıl önce nasıl oluştuğunu anlamalarına yardımcı olacak.

Gezegen dışı avcıları, gezegenin yörünge parametreleri üzerinde çalışmalar yapıp, aynı zamanda gezegenin ev sahibi yıldızı araştırarak uzak dünyalar hakkında önemli oranda bilgi edinebiliyorlar. Avustralya Ulusal Üniversitesi’nden bilim insanları bu yöntemleri Dünya ile ilgili daha spesifik bilgiler edinmek için kullanıyorlar.

Ekip, bu yöntemle, bu zamana kadar oldukça belirsizlik taşıyan, Dünya’nın element bileşimi ile ilgili oran hakkında en iyi tahmini ortaya koyduklarını söylüyor. Aynı zamanda Dünyanın 4.6 milyar yıl önce nasıl oluştuğuna dair de daha kesin bir tablo ortaya koyuyor bu çalışma.

Avustralya Ulusal Üniversitesi’nin ‘Gezegen Bilimleri Enstitüsü’nde doçent doktor olarak görev yapan Charley Lineweaver, Seeker’a gönderdiği bir e-postada “Bu çalışmaya ilham veren şey, kayalık dış gezegenlerin kimyasal bileşimlerinin tespitiydi. Dünya kütlesinin yüzde 90’ından fazlasını demir, oksijen, silikon ve magnezyumun oluşturduğunu biliyoruz. Fakat Dünya’nın tam olarak neyden yapıldığını ortaya çıkarmak işin püf noktasını oluşturuyor” diyor.

Ekibin çalışma metninde yazdığı gibi geçiş fotometrisi ve merkezi hız ölçümleri, dış gezegenlerin yoğunluk ve mineral yapıları hakkında kabaca tahminleri ortaya koyabiliyor. Fakat kayalık dünyaların kimyasal bileşim tahminlerine yönelik daha hassas tahminler, sunucu yıldızların bilinen element zenginliklerine dayalı olarak yapılabiliyor. Özellikle de yıldız topluluklarından ilk aşamada nasıl oluştuklarına dair tahminlerle bir araya getirildiklerinde.

Lineweaver bu konuda şöyle bir açıklama yapıyor: “Ana yıldızları etrafında dönen kayalık gezegenlerin, bu yıldızlardan kopup ayrılan gazsı yapılar oldukları düşünülüyor. Gazlaşma, donma ve buharlaşma, evrenin atom ve moleküllerinin evrensel yapılarınca kontrol edildiğine göre, bu işlemlerin etkileri evrenin her yerinde benzer olabilir.”

Yani eğer bilim insanları gözle görülmeyen kayalık gezegenlerin kimyasal yapılarını ‘gazlaştırma’ işlemini uygulayarak tahmin edebiliyorlarsa, Dünya’yı inceleyen bilim insanları da aynı şeyi Dünya’nın en iyi element kompozisyonunu Güneşin en iyi element kompozisyonuyla karşılaştırarak güneş sistemimiz için uyarlayabilirler.

Gelin görün ki kimse bunu bugüne değin yapmamış.

Lineweaver e-posta mesajında devamla şöyle diyor: “İlk başta Dünya bilim insanları, Dünya’nın kütlesini oluşturan elementlerin mükemmel bir kompozisyonunu oluşturmuşlardır diye düşünüyorduk. Yer kabuğunun element kompozisyonuyla ilgili çok sayıda farklı çalışmalar bulduk. Üstelik Dünya çekirdeğinin element kompozisyonuyla ilgili spekülatif çalışma sayısı daha da fazlaydı. Araştırmacılar arasında yaşanan ateşli tartışmalara neden olmuş fikir ayrılıkları ve hata paylarının yüksek oranda göz ardı edildiği çalışmalar da gördük.”

Hata payları, bir ölçümün ne oranda kesin ya da belirsiz olduğuna yönelik genel fikir veren, ölçümsel belirsizlikleri temsil ederler. Bu belirsizlikleri niceliğe dökmeden rakamları bir araya getiremez ve bu rakamların ne denli kesinlik taşıdığını kestiremezsiniz.

Tabii bu durum da araştırmacıların buldukları diğer bir sürprizi getiriyor beraberinde.

“Yer katmanı ve çekirdeğinin element kompozisyonunu bir araya getirmek için çekirdeğin kütle kesirini bilmeniz önem taşır. Bu rakam size çekirdeğin element kompozisyonunun ne kadarını yer katmanının kompozisyonuna eklemeniz gerektiğini söyler. Çekirdek kütle birimine yönelik tahminler yapılmış ama, kimse bu birim üzerindeki belirsizliği tahmin etme zahmetine girmemiş.”

Her ne kadar sismolojik deprem çalışmaları Dünya’nın çekirdeği ve katmanı hakkında bilgi sağlasalar da, bu bilgiyi element bazında bir kompozisyona çevirmenin zor olduğunu söylüyor ekip. Üstelik tabiri caizse gezegenimizin sadece yüzeyini tırmalamışız. Lineweaver Dünya yüzeyindeki kayalıkların sadece en üst tabaka kadar bir derinlikten geldiklerini söylüyor. Kaldı ki bugüne değin 6.400 km yarıçapındaki gezegenimizin sadece 10 kilometresine kadar sondaj yapmışız.

Çalışmanın baş yazarı Haiyang Wang yaptığı açıklamada yer kabuğu ve çekirdeğe dair önceki tahminlerin meta analizine dayalı en kapsamlı Dünya kompozisyonu tahminleri yaptıklarını söylüyor. Bunun yanında çekirdeğin kütlesine dair yeni bir tahmin de yürütmüşler.

“Çalışmamız gerçekçi belirsizlikler edinmeye odaklandığı için referans modelimiz, gelecekte Dünya-Güneş kıyaslamalarında kullanılabilir. Ya da güneş sistemindeki herhangi bir gezegenle” diyor Wang.

Kompozisyon üzerine yapılmış önceki tahminleri Dünya’nın radyal yoğunluk profiline yönelik son verilerle derleyen ekip, gezegenimizin çekirdeğinin, Dünya’nın toplam kütlesinin %32.5’ini oluşturduğu sonucuna varmış (%+- 0.3’lük hata payıyla). Çekirdeğin yaklaşık %87.90’ını demir-nikel alaşımı oluştururken, geri kalan kütleyi ise silikon, oksijen, sülfür ve karbon gibi elementler oluşturuyorlar.

Araştırmacılar en çok bulunan dört elementin (oksijen, magnezyum, silikon ve demir) Dünya’nın kabuğunun toplam kütlesinin %94.19’unu oluşturduğunu tespit etmişler (%0.69’luk hata payıyla). Magnezyum, kalay bromin ve kadmiyum elementlerine yönelik tahminleri, Dünya hacmine yönelik önceki tahminlerden gözle görülür oranda daha az çıkarken, sodyum, potasyum ve klorin gibi elementlerin yoğunluklarının ise bariz oranda daha yüksek olduğu tespit edilmiş.

Ekip, kullandıkları kompozisyon yöntemlerinin farklı jeokimyasal ve jeofiziksel varsayımlara dayalı standart Dünya modelleri arasındaki çözümlenmemiş tutarsızlıkları yararlı şekilde kalibre ettiğini, Dünya’nın ilk aşamadaki kabuk, katman ve çekirdek bölülerinde bulunan element miktarlarındaki belirsizlikleri bir araya getiren modelin de Dünya ve gezegen bilim insanlarınca kullanılabilecek bir referans olma özelliği taşıdığını söylüyor.

Konu ile ilgili son olarak araştırmacılardan Trevor Ireland’ın sözlerine kulak verelim: “Bu, geniş kapsamlı öneme sahip olacak. Sadece güneş sistemimizdeki gezegen yapılar için değil, evrendeki diğer yıldız sistemleri için de büyük önem taşıyacak.”

Kaynak : webtekno.com