Bir avuç toprağı elimize alalım.
İçinde silisyum vardır.
Oksijen vardır.
Demir vardır.
Kalsiyum vardır.
Başka birçok element vardır.
Bir önceki derslerde bunların önemli bir bölümünün Dünya’dan daha eski olduğunu gördük. Bazıları yıldızların içinde oluştu. Bazıları yıldızların yaşamlarının sonlarında uzaya bırakıldı. Daha ağır bazı elementler çok daha şiddetli kozmik olayların ürünüdür.
Ama burada hâlâ büyük bir boşluk var.
Bu dağınık madde nasıl oldu da bir araya gelerek Güneş’i, Dünya’yı, Ay’ı ve diğer gezegenleri oluşturdu?
Başka bir deyişle:
Güneş ve Dünya nereden geldi?
Başlangıçta Güneş yoktu
Yaklaşık 4,6 milyar yıl önce bugün Güneş Sistemi dediğimiz yapı henüz yoktu.
Güneş yoktu.
Dünya yoktu.
Mars yoktu.
Jüpiter yoktu.
Bunların bulunduğu bölgede yıldızlararası gaz ve toz vardı.
Bu madde ağırlıklı olarak hidrojen ve helyum içeriyordu. Ama önceki yıldız kuşaklarından gelen karbon, oksijen, silisyum, demir ve başka ağır elementler de bu karışıma katılmıştı.
Dolayısıyla Güneş Sistemi’nin hammaddesi yeni değildi.
Güneş doğarken kullandığı maddenin bir bölümü kendisinden çok daha yaşlıydı.
Bir gaz bulutu nasıl yıldız olur?
Uzaydaki büyük gaz ve toz bulutlarının bazı bölgeleri yeterince yoğun hale gelebilir.
Burada yerçekimi önem kazanır.
Madde birbirini çeker.
Bir bölge biraz daha yoğunlaşırsa çevresindeki maddeyi daha güçlü biçimde çekmeye başlayabilir.
Böylece çökme hızlanabilir.
Bulut küçüldükçe merkezde daha fazla madde birikir.
Yoğunluk artar.
Sıcaklık yükselir.
Ortada henüz gerçek anlamda bir yıldız olmayan genç bir yapı oluşur:
önyıldız.
Bizim Güneşimiz de böyle bir süreçten geçti.
Peki bütün madde neden Güneş’e düşmedi?
Çünkü çöken bulut yalnızca içeri doğru hareket etmiyordu.
Aynı zamanda dönüyordu.
Bir dönen buz patencisini düşünelim.
Kollarını vücuduna yaklaştırdığında daha hızlı dönmeye başlar.
Çöken gaz bulutunda da benzer bir fiziksel ilke çalışır: sistem küçüldükçe dönme hareketi önem kazanır.
Böylece bütün madde doğrudan merkeze düşmez.
Merkezde Güneş’i oluşturacak yoğun yapı büyürken çevresinde geniş ve yassı bir disk oluşur.
Buna öngezegen diski denir.
Güneş merkezde oluşurken gezegenlerin hammaddesi bu diskte bulunuyordu.
Bu nedenle Dünya’yı anlamak için Güneş’ten biraz dışarı bakmamız gerekir.
Dünya Güneş’ten kopmadı
Burada eski ama kolayca akla gelebilecek bir düşünceyi ayırmak gerekiyor.
Dünya, Güneş’in üzerinden kopmuş bir parça değildir.
Güneş ile Dünya büyük ölçüde aynı yıldızlararası bulutun farklı bölgelerinden oluşmuştur.
Merkezde maddenin büyük bölümü Güneş’i oluşturdu.
Çevrede kalan malzeme ise disk içinde gezegenlerin, asteroitlerin ve başka küçük gökcisimlerinin oluşumuna katıldı.
Bu fark önemli.
Güneş Dünya’nın “ana maddesi” değildir.
İkisi aynı büyük oluşum sürecinin farklı sonuçlarıdır.
Tozdan gezegen nasıl çıkar?
İlk bakışta burada çok büyük bir sıçrama var.
Uzayda mikroskobik toz taneleri var.
Sonra bir bakıyoruz:
Dünya var.
Arada ne oldu?
Önce küçük katı parçacıklar birbirleriyle karşılaşmaya başladı.
Bazıları birbirine tutundu.
Daha büyük kümeler oluştu.
Çarpışmalar devam etti.
Santimetrelik yapılar.
Metrelik yapılar.
Daha sonra çok daha büyük cisimler.
Bir noktadan sonra kütle yeterince arttığında yerçekimi önemli hale gelir.
Artık cisim yalnızca çarpıştığı parçaları değil, yakınındaki başka maddeleri de çekmeye başlar.
Böylece gezegenimsiler oluşur.
Bunlardan bazıları büyümeye devam eder.
Öngezegenler ortaya çıkar.
Ve uzun bir çarpışma, birleşme ve yeniden düzenlenme süreci sonunda gezegenler oluşur.
Dünya bir kerede yapılmadı
Dünya’nın doğumunu bir kürenin aniden ortaya çıkışı gibi düşünmemeliyiz.
Başlangıçtaki Dünya çok hareketli bir yapıydı.
Sürekli başka cisimlerle çarpışıyordu.
Yeni madde ekleniyordu.
Çarpışmalar enerji açığa çıkarıyordu.
Radyoaktif elementlerin bozunması da ısı üretiyordu.
Dünya’nın kendi ağırlığı altında sıkışması da ısınmaya katkıda bulunuyordu.
Bu yüzden genç Dünya’nın önemli bölümleri erimiş haldeydi.
Bugün üzerinde sakin biçimde yürüdüğümüz gezegen, oluşumunun ilk dönemlerinde çok daha şiddetli fiziksel süreçlerden geçmiştir.
Demir neden Dünya’nın merkezinde?
Bir bardaktaki su ile zeytinyağını düşünelim.
Bir süre beklerseniz yoğunlukları farklı olduğu için ayrılırlar.
Genç Dünya’nın önemli bölümü erimiş haldeyken benzer ama çok daha büyük ölçekli bir ayrışma gerçekleşti.
Demir ve nikel gibi yoğun maddelerin önemli bölümü merkeze doğru çöktü.
Daha hafif maddeler üst bölgelerde kaldı.
Böylece Dünya’nın farklı katmanları oluşmaya başladı.
Merkezde çekirdek.
Onun dışında manto.
En dışta ince kabuk.
Bu sürece gezegensel farklılaşma denir.
Yani Dünya’nın bugünkü iç yapısı, baştan hazır bir kürenin içine yerleştirilmiş katmanlardan oluşmaz.
Maddenin fiziksel özelliklerine göre zaman içinde ayrışmasının sonucudur.
Elimizdeki demirin hepsi çekirdeğe gitmedi
Dünya’nın demirinin büyük bölümü çekirdekte bulunur.
Ama hepsi değil.
Kabukta ve mantoda da demir içeren mineraller vardır.
Bu yüzden bugün madenlerden demir çıkarabiliriz.
Kanımızdaki demir de sonuçta Dünya’nın erişilebilir kimyasal çevrimlerine katılmış demirdir.
Yıldızda başlayan hikâye artık gezegen jeolojisine dönüşmüştür.
Aynı element başka bir bağlama geçmiştir.
Yıldızın içindeki demir.
Yıldızlararası buluttaki demir.
Gezegen oluşum diskindeki demir.
Dünya’daki mineralin içindeki demir.
Sonra bir canlının içindeki demir.
Element aynı olabilir.
İçinde bulunduğu ilişki sürekli değişir.
Dünya neden kayalık, Jüpiter neden değil?
Güneş Sistemi’nin oluştuğu disk her yerde aynı sıcaklıkta değildi.
Güneş’e yakın bölgeler daha sıcaktı.
Uzak bölgeler daha soğuktu.
Bu fark hangi maddelerin katı halde bulunabileceğini etkiledi.
Güneş’e yakın yerlerde yüksek sıcaklığa dayanabilen kaya ve metal bileşenleri yoğunlaşabildi.
Bu bölgede:
Merkür,
Venüs,
Dünya
ve Mars
gibi kayalık gezegenler oluştu.
Daha uzakta ise buz halinde bulunabilen maddelerin miktarı arttı. Büyük gezegen çekirdekleri daha fazla madde biriktirebildi ve hidrojen ile helyum gibi gazları da tutabildi.
Böylece Jüpiter ve Satürn gibi çok daha büyük gezegenler ortaya çıktı.
Ama bunu düzgün, keskin bölgelere ayrılmış bir fabrika gibi düşünmemek gerekir.
Genç Güneş Sistemi hareketliydi.
Cisimler yer değiştirebildi.
Birbirleriyle çarpıştı.
Gezegenlerin yörüngeleri zaman içinde değişebildi.
Güneş Sistemi baştan bugünkü düzeninde kurulmadı.
Ay nereden geldi?
Dünya’nın oluşum hikâyesinin çok önemli bir parçası da Ay’dır.
Bugün en güçlü açıklama, genç Dünya’nın oluşumunun erken dönemlerinde yaklaşık Mars büyüklüğünde bir öngezegenle büyük bir çarpışma yaşadığı yönündedir.
Bu varsayımsal cisme genellikle Theia adı verilir.
Çarpışma sırasında büyük miktarda madde Dünya çevresine savruldu.
Bu maddeden zamanla Ay oluştu.
Olayın ayrıntıları üzerinde hâlâ araştırmalar sürüyor.
Ama ana fikir önemli:
Ay da Dünya’nın yanına sonradan hazır biçimde yerleştirilmedi.
Güneş Sistemi’nin erken dönemindeki çarpışmalı tarihin ürünüdür.
Dünya’nın suyu nereden geldi?
Şimdi gündelik bir bardak suya dönelim.
Hidrojeninin çok eski olduğunu biliyoruz.
Ama Dünya’daki suyun bugünkü biçimde nasıl biriktiği ayrı bir sorudur.
Eskiden kolay bir hikâye anlatılırdı:
Dünya başlangıçta kuruydu.
Sonra kuyrukluyıldızlar su getirdi.
Bugün tablo bundan daha karmaşık görünüyor.
Dünya’nın oluşum malzemesinde de su ve su oluşturabilecek hidrojen içeren mineraller bulunmuş olabilir.
Özellikle su bakımından zengin asteroid benzeri cisimler de Dünya’ya önemli miktarda madde taşımış olabilir.
Kuyrukluyıldızların da katkısı bulunabilir, ancak Dünya’nın suyunun tamamını yalnızca onlarla açıklamak gerekmiyor.
Dolayısıyla yine tek kaynaklı bir hikâye yerine birkaç sürecin birleşimini görüyoruz.
Dünya’nın suyu da bir maddi tarihin sonucudur.
Atmosferimiz baştan beri böyle değildi
Genç Dünya’nın atmosferi bugün soluduğumuz atmosfer değildi.
Bugün atmosferimizde bol miktarda azot ve yaklaşık yüzde 21 oksijen bulunur.
Ama serbest oksijen Dünya tarihinde çok daha sonra büyük miktarlara ulaştı.
Bunda yaşamın, özellikle fotosentez yapan organizmaların çok önemli rolü oldu.
Bu nokta ileride yaşam derslerinde karşımıza çıkacak.
Şimdilik önemli olan şu:
Gezegen yalnızca oluşmadı; oluştuktan sonra da değişmeye devam etti.
Atmosfer değişti.
Okyanuslar oluştu.
Kabuk değişti.
Kıtalar hareket etti.
Kimyasal çevrimler gelişti.
Daha sonra yaşam ortaya çıktı ve gezegenin kimyasını değiştirmeye başladı.
Dünya tamamlanmış bir ürün değildir.
Güneş de tamamlanmış değildir
Aynı şey Güneş için de geçerlidir.
Güneş yaklaşık 4,6 milyar yıldır vardır.
Ama hep bugünkü halinde kalmayacak.
Merkezinde hidrojen tüketiliyor.
Helyum birikiyor.
Milyarlarca yıl sonra yapısı önemli ölçüde değişecek.
Kırmızı dev aşamasına geçecek.
En sonunda dış katmanlarını bırakacak ve geriye bir beyaz cüce kalacak.
Dolayısıyla Güneş Sistemi’nin tarihi şöyle değildir:
“4,6 milyar yıl önce kuruldu ve çalışmaya başladı.”
Daha doğrusu:
4,6 milyar yıldır değişmeye devam eden bir sistemin içindeyiz.
“Dünya tam olması gereken yerde” ne demektir?
Burada sık kullanılan başka bir cümleye dikkat edebiliriz.
“Dünya tam yaşam için olması gereken yerde yaratılmış.”
Bilimsel açıdan bu cümlenin ikinci kısmı ilkinden çıkmaz.
Dünya’nın Güneş’e uzaklığı, büyüklüğü, atmosferi, su varlığı ve jeolojik özellikleri bildiğimiz yaşam açısından önemlidir.
Ama bundan:
“Bu koşullar yaşam ortaya çıksın diye ayarlandı”
sonucu zorunlu olarak çıkmaz.
Biz Dünya’nın koşullarında ortaya çıkmış canlılarız.
Başka türlü bir ortamda ortaya çıkmamış olmamız şaşırtıcı değildir.
Burada neden ile amacı yeniden ayırıyoruz.
Bir koşulun bir sonucu mümkün kılması, o koşulun bu sonuç için kurulmuş olduğunu göstermez.
Güneş Sistemi neden düzenli görünüyor?
Gezegenlerin büyük bölümü Güneş’in çevresinde yaklaşık aynı düzlemde ve aynı yönde döner.
Bu tesadüfi bir ayrıntı değildir.
Ortak bir dönen diskten oluşmuş olmalarının izidir.
Yani bugünkü hareketlere bakarak geçmişteki oluşum süreci hakkında bilgi çıkarabiliriz.
Bu bilimde sık karşılaşacağımız bir yöntemdir.
Geçmişi doğrudan görmeyebiliriz.
Ama geçmişin bıraktığı yapıları inceleriz.
Gezegenlerin yörüngeleri.
Meteorların bileşimi.
Ay taşları.
Asteroitler.
Güneş’in kimyasal yapısı.
Bütün bunlar Güneş Sistemi’nin geçmişine ilişkin kanıt taşır.
En eski tanıklar göktaşlarında olabilir
Dünya’nın çok erken tarihiyle ilgili ilginç bir sorun vardır.
Dünya jeolojik olarak aktiftir.
Kayalar erir.
Yeniden oluşur.
Levhalar hareket eder.
Erozyon gerçekleşir.
Bu nedenle Dünya’nın ilk dönemlerinden kalan birçok iz silinmiş veya dönüşmüştür.
Ama bazı göktaşları Güneş Sistemi’nin oluşumunun çok erken dönemlerinden kalma malzemeleri koruyabilir.
Bazı meteorların içindeki çok eski katı oluşumlar yaklaşık 4,567 milyar yıl öncesine tarihlenmiştir.
Bu nedenle Güneş Sistemi’nin yaşını belirlerken yalnızca Dünya kayalarına bakmayız.
Sistemin başka kalıntılarını da inceleriz.
Bir bakıma bazı göktaşları:
Güneş Sistemi’nin oluşumundan kalmış maddi arşivlerdir.
Daha da eski tanıklar var
Bazı meteoritlerde Güneş Sistemi oluşmadan önce meydana gelmiş küçük mineral tanecikleri bulunmuştur.
Bunlara Güneş öncesi tanecikler denir.
Bunların bazıları, Güneş’in doğumundan önce yaşamış yıldızların çevresinde oluşmuştur.
Sonra yıldızlararası ortama karışmışlardır.
Güneş Sistemi oluşurken bu malzemenin küçük bir bölümü yeni sisteme katılmıştır.
Bu son derece önemli bir şey gösterir:
Bir meteoritin içinde yalnızca Dünya’dan eski değil,
Güneş’ten de eski katı madde bulunabilir.
İlk dersimizde sorduğumuz soru artık çok daha somut hale geliyor.
Elimizde tuttuğumuz madde gerçekten bizden çok daha eski bir tarihin parçası olabilir.
Dünya tek başına oluşmadı
Gündelik dil Dünya’yı kolayca bağımsız bir nesne gibi düşündürür.
Bir gezegen.
Yanında Ay.
Uzakta Güneş.
Ama oluşum tarihine baktığımızda bunları birbirinden tamamen koparamayız.
Güneş’in oluşumu olmasaydı çevresindeki disk de bugünkü biçimiyle oluşmazdı.
Disk olmasaydı gezegenler ortaya çıkmazdı.
Jüpiter gibi büyük gezegenlerin hareketleri diğer küçük cisimlerin yörüngelerini etkiledi.
Asteroitler Dünya’ya madde taşıdı.
Ay’ın oluşumu büyük bir çarpışmayla bağlantılı.
Yani Dünya tek başına yapılmış bir küre değildir.
Bir sistem içindeki ilişkilerin ürünüdür.
Burada yine serimizin başından beri karşımıza çıkan düşünceyi görüyoruz:
Bir şeyin ne olduğunu anlamak için yalnızca içine bakmak yetmeyebilir.
Onu oluşturan ilişkilere de bakmak gerekir.
Başlangıçtaki toprağa dönelim
Elimizde bir avuç toprak vardı.
Şimdi artık onu yalnız “Dünya maddesi” olarak görmemiz zor.
İçindeki bazı elementler daha eski yıldızlarda oluştu.
Yıldızlar bu maddeleri uzaya bıraktı.
Madde yıldızlararası ortama karıştı.
Yaklaşık 4,6 milyar yıl önce büyük bir gaz ve toz bulutunun bir bölgesi çöktü.
Merkezde Güneş oluştu.
Çevresinde disk kaldı.
Toz tanecikleri birleşti.
Gezegenimsiler oluştu.
Çarpışmalar ve birleşmeler devam etti.
Dünya ortaya çıktı.
Dünya ısındı.
İç yapısı farklılaştı.
Kabuk oluştu.
Atmosfer değişti.
Su birikti.
Ve milyarlarca yıl sonra o toprağı elimize aldık.
Bu hikâyenin hiçbir aşamasında madde durup:
“Şimdi Dünya olacağım”
demedi.
Ama bugün Dünya burada.
Bu yüzden şöyle söyleyebiliriz:
Bir şeyin ortaya çıkması için onun önceden amaçlanmış olması gerekmez.
Maddi süreçler yeni yapılar üretebilir.
Şimdi ise çok ilginç bir soruya geldik.
Dünya’nın maddesi yıldızlardan ve daha eski kozmik süreçlerden geldi.
Ama Dünya oluştuktan sonra bu madde yerinde durmadı.
Kayalara girdi.
Havaya çıktı.
Denizlere karıştı.
Canlılara geçti.
Tekrar toprağa döndü.
O halde:
Şu anda bedenimizde, masamızda veya bir taşın içinde bulunan madde daha önce nerelerdeydi?
Bir sonraki ders:
05.10 — Dünya’daki Madde Daha Önce Nerelerdeydi?
Sözlük
Moleküler bulut: Yıldızlararası ortamda görece yoğun ve soğuk gaz ile tozdan oluşan, yıldız oluşumunun gerçekleşebildiği büyük bulut.
Önyıldız: Çöken gaz ve tozun merkezinde oluşan, henüz kararlı hidrojen füzyonuna başlamamış genç yıldız öncesi yapı.
Öngezegen diski: Genç bir yıldızın çevresinde bulunan ve gezegenlerin oluşum malzemesini içeren dönen gaz ve toz diski.
Gezegenimsi: Gezegen oluşumunun erken dönemlerinde küçük parçacıkların birleşmesiyle oluşan, kilometreler ve daha büyük ölçeklere ulaşabilen katı cisim.
Öngezegen: Gezegenimsilerin birleşmesi ve madde toplaması sonucunda oluşan genç gezegen yapısı.
Gezegensel farklılaşma: Erimiş veya kısmen erimiş bir gezegende maddelerin yoğunluk ve kimyasal özelliklerine göre farklı katmanlarda ayrışması.
Güneş öncesi tanecik: Güneş Sistemi oluşmadan önce başka yıldızsal ortamlarda oluşmuş ve daha sonra Güneş Sistemi’nin hammaddesine katılmış mikroskobik katı tanecik.
Akreasyon: Küçük maddi yapıların çarpışma, birleşme ve kütleçekim etkileriyle daha büyük cisimler oluşturması süreci.
Bu dersin temel cümlesi:
Güneş ve Dünya sıfırdan ortaya çıkmadı; daha eski yıldızların işlediği madde, yaklaşık 4,6 milyar yıl önce yeni bir sistem içinde yeniden örgütlendi.
