Bilim İnsanlarını Zamanda Geri Götüren Yağlar
Andy Extance,mikroorganizmalar ve bitkilerden oluşan organik moleküllerin iklim hakkında bize neler söyleyebildiğini araştırıyor.
Kuzey Kutubu’nda bir kemik testere kullanmak İngiltere’deki Plymouth Üniversitesi’nde çevre kimyacısı olan Simon Belt için ‘korkutucu bir ihtimal’ idi. Belt, deniz buzulunun silindirik göbeklerinin alt kısımlarını çıkardığını hatırlatarak, “Elinizi kullanmanız gereken bir aletle kaygan bir şeyi kesmeye çalışıyoruz” dedi. Ekibi, buzun dibindeki gözenekli yapıda yaşayan diatom yosunu çıkartarak Dünya’nın kutup bölgelerinin tarihini ortaya çıkarmayı umuyor.
Bu olaylar, Belt’in grubu tarafından , su cisimlerinden yerleşen tortulardaki hidrokarbon molekülleri arasında oluşan bir anomaliden esinlenen bir macera izlediğinde ortaya çıktı. Belt, bu maddelerin “binlerce farklı kimyasalın” içerdiğini söylüyor. Bilinen düz zincirli alkan hidrokarbon bölgelerinde gaz kromatografisi (GC) analizi sırasında sürekli olarak kırılmış “gizemli izoprenoit” maddelerin gizemli bir grubu. ‘Soru şu, bunlar ne?’ diye soruyor Belt.Cevap bilim insanlarının milyonlarca yıllık iklimi yeniden inşa etmesini sağlayan mikroorganizmalar ve bitkiler tarafından yapılan yağlı kimyasalların hanesine yeni bir ek olarak ortaya çıkıyor.
Çevrede kalan yağlar 1970’lerde ve 1980’lerde kimlik tespitini sağlayan GC teknolojisindeki ilerlemeler sayesinde ilk önce geçmişe açılan bir zaman geçiti haline geldi.New Jersey’deki Rutgers Üniversitesi’nden deniz organik jeokimyacı Elisabeth Sikes’in hatırlattığı gibi en önemli adım, belirlenebilecek moleküllerin boyutu üzerindeki ilk sınırlamaları aşmaktı. “İçerisinde gaz akışı olan uzun bir tüp kutu içindeki bir fırını düşünün” dedi. Kolon silika ile kaplanmış ve içeride moleküllerin hareketsiz kalabileceği bir madde ile kaplanarak tutundukları direnç seviyesine göre ayrılmalarına izin veriliyor. Sikes, “Numuneyi oraya koymanız gerekiyor – genellikle içine enjekte edersiniz,” dedi. ‘Ancak gerçekten uzun zincirli, yüksek kaynama noktalı bileşikler enjektörlerin taraflarına konulur sonuçta onları yeterince sıcak alamazdınız.’
Şu anda Avustralya Commonwealth Bilimsel ve Endüstriyel Araştırma Kuruluşu (CSIRO) ‘nun fahri araştırma görevlisi olan John Volkman, kendi yapımı olan sütunları doğrudan örneğine koyarak bunu başardı. Daha sonra İngiltere’nin Bristol Üniversitesi’nde bu yaklaşımından yola çıkarak yalnızca Emiliania Huxleyi yosunları tarafından üretilen 37-39 karbonlu alkenon moleküllerinden yeni bir sınıf oluşturdu. Volkman’ın arkadaşı Bristol araştırmacıları moleküllerin daha az doymuş olduğunu fark etti yani içerdikleri çift bağların sayısı arttı ve alglerin yaşadığı sıcaklık daha soğuk hale geldi.
Bu Çamur Değil İnanamıyorum
Arizona Üniversitesi’nden paleoklimatolog Jessica Tierney kimyasal değişiklikler, farklı su sıcaklıklarına karşı alglerin adaptasyonunu yansıtıyor diye açıklıyor.’Mikrop’un bakış açısı, lipidlerini optimum düzeyde tutmaktır. Doymamış moleküller daha düşük bir erime noktasına sahiptir ve bu nedenle daha soğuk sıcaklıklarda daha fazla istenirler. Buradaki benzetme tereyağı ve yağdır: Oda sıcaklığında tereyağı katı doymuş yağ, yağ ise doymamış bir yağtır. Mikroorganizmalar, membran akışkanlığını korumak için daha düşük sıcaklıklarda “yağ benzeri” lipitlere daha fazla ihtiyaç duyarlar. ”
Ölü algleri içeren çamurun şuan U k ’37 olarak adlandırılan yayılması için yeterince hassas bir sıcaklık indeksine dönüştürmek için, bu lipit yapısal değişikliklerin sıcaklığa karşı kalibre edilmesi gerekiyordu. Tierney, “Geleneksel olarak, nispeten yakın bir zamanda biriken modern deniz sedimanlarındaki endeksi ölçüyoruz” dedi. ‘Küresel okyanusun her yerinde bu çökeltilerin yaklaşık 1000’ine sahibiz ve gözlemlerden gelen deniz yüzey sıcaklıklarını biliyoruz.’ diye devam etti.
Sikes U k ’37 ile çalışmaya başladı.Orijinal bir kalibrasyonunun yazarının tavsiyesi üzerine, ancak 15˚C’ye düştüğü için engellendi.Kalibrasyonu daha soğuk sıcaklığa götürmek için Antarktika yakınlarında kullanmak istedi ve böylece Volkman’la çalışmaya başladı.Günümüzde U k ’37, 1˚C’ye kadar hassas sıcaklık tahminler için yeteri kadar gelişmiştir. Bu, foraminifer denilen organizmaların kabuklarındaki oksijen izotoplarına dayanan deniz yüzey sıcaklık kayıtlarına karşı faydalı bir karşılaştırma sağlar.
ABD’deki Pennsylvania Eyalet Üniversitesi’nde organik bir jeokimyacı olan Kate Freeman, bu alkenonların çevre tarihinin diğer önemli taraflarını da temsil ettiğini belirtti. E. huxleyi, havadaki karbondioksiti emdiği için, alkenonları, büyüdüklerinde gaz konsantrasyonunu kaydeder. Fotosentezde, bitkiler tercihan karbon-12 izotopunu içeren karbondioksiti karbon-13 üzerinde absorbe eder. Sonuç olarak, atmosferdeki daha yüksek karbon dioksit konsantrasyonları, inorganik ve organik maddede bulunan karbon-13 miktarı arasında daha büyük farklar yaratır.
Denizdeki sorun
Çökeltiden çıkarılan daha ilginç yağlar, Stefan Schouten ve NIOZ’daki meslektaşları tarafından Hollanda Kraliyet Deniz Araştırmaları Enstitüsü’nden bir başka ‘paleotermometre’ örneği haline geldi.1990’lı yıllarda Schouten, beş üyeli karbon halkaları içeren olağandışı gliserol dialkil gliserol tetraeter lipidleri (GDGTs) analiz eden NIOZ’a yaptığı doktora programını Methanogenic Archaea mikroplarından kaynaklandığını düşünerek geçirdi. Ancak Schouten, GDGT’leri muhtemel olmayan yerlerde bulmaya devam edince, okyanus planktonları arasında yaygın olarak görülen çok daha yaygın bir arkeae türünden olduklarını fark etti. Yüksek basınçlı sıvı kromatografisiyle (HPLC) gösterilen GDGT miktarlarının, NIOZ ekibinin aniden fark ettiği farklı yerlerde çok farklılık gösterdiğini görünce çok şaşırdı: Sıcaklığa bağlıydı.
Tierney’nin analiz ettiği tortu 2001 yılı Mart ayında Somali kıyılarındaki Aden Körfezi’nden geldi ve burada birkaç ay önce 17 USS Cole denizcisini öldürdü. Değerli bilgilerini toplamak için Hollanda araştırma gemisi R / V Pelagia, herhangi bir ışık olmadan radyo sessizliğine gizlice girmek zorunda kaldı. Bölgedeki tortu toplama, ABD araştırma gemisi Maurice Ewing’e AK-47’ler ve roketle itilen el bombaları atan korsanlar tarafından başarısız olarak saldırıya uğradığında birkaç ay sonra durduruldu.
Değerli tortullar, eski yağışlarla ilgili ipucu veren bitki yapraklarından yıkanmış eski mumları içeriyordu. Vakslar yavaşça bozunur ve bu nedenle tortuda iyi korunurlar. Bu arada, hidrojen atomları ile ağır izotopu olan döteryum arasındaki mumlardaki dengeler daha yüksek döteryum seviyeleri ile kurutucu bir döneme işaret eder. Tamponlar, mumların oluştuğu zamanı belirlemek için karbon tarihlendirmeyi kullanarak, Doğu Afrika’da son buzul çağına uzanan yağış rekoru yarattı. Bakanlık, bölgede kuraklık ve açlığın öngörülmesi açısından önemli etkileri bulunan yüzlerce yılda nemli ve kurak olduğunu belirtti.
Hem türler hem de yapılar ile donatılmış olmasına rağmen, Plymouth ekibi ilk başta onlardan yararlı herhangi bir çevresel bilgi toplayamadı. Belt, “Farklı sıcaklıklarda büyüdüğümüzde, doymamışlıkta sistematik bir değişiklik yaşadığımız bir türe rastlamaktayız” diyor. Ancak bunları yapan organizma 0˚C’de laboratuarda büyümeyecektir. Böylece Kuzey Kutubu’na gittik, deniz buzu çekirdeğini aldık, bunlarda diyatomların yaşıyor olduklarını biliyorduk. Tabii ki IP25 olarak adlandırdığımız tekli doymamış kimyasal bulduk. ‘
Arama Devam Ediyor
Freeman, yağlı çevre moleküllerine ilişkin araştırmalar da ticari bedeli ödedi. Verdiği karbon izotop analiz teknikleri petrol ve gaz araştırmalarında kullanılıyor. Freeman, ‘Birçoğu, parmak izi taşıyor; eğer kaynak kayadan uzaklaşmış petrol varsa, biyobelirteçlere ve biyomarker izotop profillerine dayanılarak hangi kayaçtan geldiğini anlıyorsunuz’ dedi. ‘Arama ve göç ve kontaminasyon çalışmalarında kullanılır. Gıda ve lezzet endüstrisi özgünlük değerlendirmesi için yaygın olarak kullanmakta ve adli tıp uygulamaları ile özellikle de ilaç testi için de yaygındır. Vücudun yaptığı şeylere benzer bileşik kullanan sporcular, izotop imzaları ile vücudunuzdan harici bir kaynaktan ayırt edebilirsiniz. ” dedi.
Bu arada Schouten, orman yangınları sırasında oluşan şeker benzeri moleküller gibi yeni maddeler arıyor. ‘Bunu, geçmiş vejetasyon yangınlarının kayıtlarını yeniden oluşturmak için ve bunun iklimin bir faktör olarak nasıl etkilediğini görmek istiyorum. ‘Ben de umutsuzca karbondioksit ve metan gibi geçmiş sera gazlarının yeniden yapılandırılması için maddeler geliştirmeye çalışıyorum, fakat bu oldukça zor ve henüz çok başarılı değil.’
Kaynak : chemistryworld.com
