11. Ders

---

GENÇ DÜNYA NASILDI? David Christian

Giriş

Bilim insanları, Dünya’nın yaklaşık 4.56 milyar yıl önce oluştuğunu tahmin ediyor. Bugün bildiğimiz, sayısız yaşam formunun nispeten huzurlu evi olan Dünya bir gecede ortaya çıkmadı. Aksine, bugünkü haline dönüşmesi yavaş yavaş milyarlarca yıl aldı. Dünya’nın oluşumuna yol açan birikim süreci şiddetliydi. Birkaç yüz milyon yıl boyunca, erken Dünya, yüksek sıcaklıklar, zehirli gazlar, yüksek radyasyon seviyeleri ve devam eden yüksek etkili çarpışmalarla karakterize edildi. Zamanla, bu koşullar iyileşti ve Dünya, farklılaşmış çekirdek, manto, kabuk ve atmosfer katmanlarıyla kendine özgü yapısını aldı. Bu ayırt edici yapının önemli sonuçları vardır: Birincisi, Dünya yüzeyinin zaman içinde neden değiştiğini açıklamaya yardımcı olur; ikincisi, Dünya’nın neden canlılar için uygun bir ortam haline geldiğini açıklamaya yardımcı olur.

Genç Dünya Nasıldı?

Bu iki bölümden oluşan ders, erken Dünya’yı ve şu anda bildiğimiz şekliyle gezegeni şekillendiren güçleri anlatıyor. Bir zaman makinesine atlayarak, Dünya’nın katmanlarının henüz şekillenmekte olduğu ve gezegenin yüzeyinde devam eden değişikliklerin harekete geçtiği sıcak ve yaşanması zor bir yer olan erken Dünya’yı ziyaret ediyoruz. Bu ders aynı zamanda 1912’de kıtaların hareket halinde olduğunu öne süren Alfred Wegener’i de tanıtıyor - bu teori daha sonra levha tektoniği için kanıtlarla doğrulandı. Aşağıdaki metni okuduktan sonra, Dünya’nın katmanlarını açıklayabilmeli, levha tektoniğini açıklayabilmeli ve gezegen hakkındaki bu temel teoriyi destekleyen kanıtları belirtebilmelisiniz.

Bir zaman makinesinde olduğunuzu ve 4,5 milyar yıl geriye gittiğinizi hayal edin. Yaptığınız şey erken Dünya’da gezintiye çıkmak. Nasıl olurdu ve eğlenir miydin? Cevap, pek eğleneceğinizi düşünmüyorum. İlk olarak, erimiş lav üzerinde yürüyor olacaksınız. İkincisi, oksijen olmadığı için nefes alamıyor olacaktın. Üçüncüsü, erken Dünya’ya çarpan asteroitlerden ve göktaşlarından kaçıyor olacaktınız. Ve dördüncüsü, muhtemelen çok yüksek radyasyon seviyeleri nedeniyle kusuyor olacaktınız ve orada çok uzun süre kalırsanız saçlarınız da dökülmeye başlayacak. Bu yüzden, orada çok fazla kalmak isteyeceğini sanmıyorum. Erken Dünya neden bu kadar sıcaktı? Çünkü asıl mesele bu. Size üç ana neden vereyim. Birincisi, Güneş Sistemi oluşmadan hemen önce patlayan süpernovayı hatırlıyor musunuz? Bu, çok miktarda radyoaktif madde yarattı ve bu radyoaktivite çok fazla ısı üretti. Bugün büyük bir kısmı dağıldı. Yani bugünün Dünyası, 4,5 milyar yıl önceki kadar radyoaktif değil. İkincisi, birikim sürecini hatırlıyor musunuz? Gerçekten şiddetli, çok sayıda uzay enkazı diğer uzay enkazlarına çarpıyor. Bir göktaşı veya asteroit ile her çarpışma büyük miktarda ısı yaratıyordu.

Ve üçüncü problem… üçüncü problem daha incelikli. İlk yıldızların oluştuğu bulutları hatırlıyor musunuz? Peki, bulutlar yoğunlaştıkça basıncın arttığını ve daha sıcak hale geldiklerini hatırlıyor musunuz? Aynı şey ilk Dünya’da da oldu. Biriktikçe büyüdü, basınç oluştu ve özellikle merkezde ısı oluştu. İşte bu yüzden erken Dünya çok sıcaktı. Aslında, erken Dünya o kadar ısındı ki eridi ve bu gerçekten önemli çünkü eğer erimemiş olsaydı bugünkü Dünya olduğundan çok farklı olurdu. Ne olduğunu ve bunun neden bu kadar önemli olduğunu anlamak için saçma bir deney hayal edelim. Bir sos tavasına bir şeyler koyacaksınız. Bazı madeni paralar koyacaksınız. Biraz pirinç koyacaksın. Biraz plastik koyacaksın. Biraz çamur ekleyelim. Biraz buz koyalım ve bir veya iki şey daha koyabilirsiniz. Şimdi o şeyi birkaç bin dereceye kadar ısıtacağız. Karıştırmayın, sadece kaynamasına izin verin. Tadı güzel olmayacak ama bundan bir şeyler öğrenebiliriz. Göreceğimiz şey, her şeyin eriyeceğidir. Madeni para gibi ağır şeyler dibe batacak, daha hafif şeyler yukarı çıkacak ve bazı şeyler sos tavasının üzerinde buharlaşıp kaynayacak.

Buna çok benzer bir şey erken Dünya’nın başına gelmiş gibi görünüyor. Eridi ve eridiği için bir dizi katman oluşturdu. Dört ana katmana bakalım. Birincisi merkezde. Bu çekirdek.

Bu metalik. Nikel ve demir - her şeyden önce demir - Dünya’nın merkezine battı. Ve Dünya’nın merkezinin metalle dolu olması gerçekten önemli çünkü bu, Dünya’ya manyetik alanını veriyor ve manyetik alan, güneş ışınlarının bizim gibi canlılar için zararlı olabilecek bazı ışınlarını saptırıyor.

İlk katman, çekirdek. İkincisi, daha hafif şeyler - daha hafif kayalar - çekirdeğin üzerinde yüzer ve manto adı verilen bir katman oluşturur. Mantoyu bir tür sıcak çamur olarak düşünebilirsiniz. Bu kayalar o kadar sıcak ki, bir nevi yarı erimiş durumdalar ve aslında mantonun içindeki konveksiyon akımlarında hareket ediyorlar.

Sonra en üstte kabuk adı verilen bir katman var. Bazalt ve granit gibi çok hafif kayalar tepeye ulaşır, soğurlar ve bu ince kabuk tabakasını oluştururlar. Yaşadığımız yer orası.

Kabuk, alttan gelen konveksiyon akımları tarafından itilir. Kabuğu, yumurta kabuğu gibi küçük, ince bir tabaka olarak düşünebilirsiniz.

Son olarak, dördüncü katman atmosferdir.

Gazlı maddelerin bir kısmı tepeye çıkar, buharlaşır. Hidrojen gibi çok hafif gazlar uzaya dağılır, ancak diğer pek çok gaz yerçekimi tarafından tutulan Dünya’nın etrafında asılı kalır ve Dünya bugünkü yapısını bu şekilde kazanmıştır. Bütün bunlar, Güneş Sistemimizin oluşmasından yaklaşık 10 milyon yıl sonra oldu.

Şimdi, o zaman makinesine geri dönmeni istiyorum ve yapmanı istediğim şey arka bahçenden havalanıp memleketinin üzerinde uçman. Zaman makinesini hızlı harekete geçirmenizi istiyorum, böylece zamanda hızla geri gidiyorsunuz ve gerçekten garip bir şey göreceksiniz. Göreceğiniz şey, arazinin dev bir canavar gibi bükülmeye, sallanmaya ve hareket etmeye başlayacağıdır. Bu bize garip geliyor çünkü Dünya’nın aslında her zaman değiştiğini görecek kadar uzun yaşamıyoruz. Şimdi, aslında, bazı bilginler bunu daha 16. yüzyılda üretilen ilk dünya haritalarını incelediklerinde fark etmeye başladılar.

Bazıları, Batı Afrika’nın Brezilya’ya çok iyi uyduğu gerçeği gibi tuhaf şeyler fark etti. Modern bir haritaya bakın ve aynı şeyi göreceksiniz.

20. yüzyılın başlarında, Alfred Wegener adlı bir Alman meteorolog, kıtaların aslında bir zamanlar birbirine bağlı olduğunu öne süren pek çok kanıt buldu.

Örneğin, Batı Afrika ve Brezilya’da çok benzer jeolojik tabakalar buldu. Birinci Dünya Savaşı sırasında, Dünya üzerindeki tüm kıtaların bir zamanlar Dünya için Yunan tanrıçası Gaia’dan sonra Pangea adını verdiği tek bir süper kıtada birleştiğini savunan bir kitap yazdı.

Şimdi, diğer jeologlar bu harika fikir hakkında ne düşündüler? Etkilenmediler. Sorun burada. Wegener, kıtaların bir zamanlar birbirine bağlı gibi göründüğünü gösteren yığınla kanıt buldu. Yapamadığı şey, kıtaların Dünya etrafında nasıl hareket ettiğini açıklamaktı. “Tamam Alfred, Dünya’nın etrafında koca bir kıtayı nasıl çekersin?” bunu açıklayamadı ve bunun sonucunda büyük fikri neredeyse 40 yıl boyunca görmezden gelindi. Astronomiye baktığımızda, yeni teknolojilerin bilim anlayışımızı değiştiren yeni kanıtlar üretebildiğini gördük ve jeolojide buna çok benzer bir şey oldu. Dünya Savaşı sırasında, denizaltıları izlemek için sonar teknolojileri geliştirildi ve II. Dünya Savaşı’ndan sonra bazı jeologlar bu teknolojiyi okyanus tabanının haritasını çıkarmaya çalışmak için kullandı. Bunu yapmaya başladıklarında, onları gerçekten şaşırtan bir şey buldular.

Dünyanın birçok okyanusunda büyük volkan zincirleri buldular ve olan şu ki, mantodan lav çıkıyor. Yükseliyor, dağlar oluşturuyor ve eski okyanus kabuğunu itiyor. Örneğin, Atlantik Okyanusu’nun merkezinde, bu dağlardan oluşan devasa bir zincir var ve yaptıkları şey, Atlantik’i birbirinden ayırmak.

Yani Atlantik aslında yaklaşık olarak tırnaklarınızın uzadığı hızda genişliyor.

Şimdi, bazı jeologlar tamam dediler, bu, bir bütün olarak Dünya’nın şişen bir balon gibi daha da büyüdüğü ve daha da büyüdüğü anlamına mı geliyor? Ancak çok geçmeden, Dünya kabuğunun başka yerlerinin Atlantik’te olanları dengeleyen mantoya geri döndüğünü anladılar. Nasıl çalıştığını açıklayayım. Bunu anlamak için iki temel kabuk türünü düşünmeniz gerekiyor.

Üzerinde yürüdüğümüz kara olan kıta kabuğu var ve sonra okyanusların altındaki kara olan okyanus kabuğu var. Genel olarak, kıta kabuğu daha hafiftir. Granitlerden yapılma eğilimindedir. Bazaltlardan oluşan okyanus kabuğu daha ağır olma eğilimindedir. Tamam? Şimdi bunu anladığınızda, çarpışan iki parça kabuğu düşünün - kıta ve okyanus. Ne olacak?

Pekala, olacak olan şu ki, daha ağır okyanus kabuğu kıtasal kabuğun altına dalacak. Kıtasal kabuk ezilir. Muazzam bir sürtünme ve çok fazla ısı yaratıyor ve kıtasal kabuğun bir kısmını eritiyor ve tüm sıradağları yumrukluyor. Temelde And Dağları zincirinin nasıl oluştuğu budur. Dağlar, kıtasal kabuğun bölümleri birbiriyle çarpıştığında da oluşabilir, ancak bu sefer her iki bölüm de yaklaşık aynı yoğunluğa sahip olduğu için birbirlerinin altına dalmazlar, ancak büyük dağ zincirleri oluşturmak için parçalanırlar.

Yaklaşık 50 milyon yıl önce Hindistan Asya anakarasına çarptığında Himalayalar temel olarak böyle oluştu. Kabuğun farklı bölümleri arasında başka bir ilişki türü daha vardır. Bazen birbirinin yanından zıt yönlerde hareket eden iki parça kabuk alırsınız. Olan şu ki, sürtünme onları tutuyor, ancak basınç artıyor ve sonra aniden kayıyorlar. Kaliforniya’daki San Andreas fayı boyunca olan şey bu. Depremleri yaratan işte bu kaymadır.

Tamam, bunlar modern levha tektoniği teorisinin temel fikirleridir ve levha tektoniği teorisi modern jeoloji ve yer bilimlerinin temel fikridir. Tıpkı Big Bang kozmolojisinin modern astronominin temel fikri olduğu gibi. Tıpkı Big Bang kozmolojisinin Evrenin nasıl çalıştığını açıklaması gibi, Dünya’nın nasıl çalıştığı hakkında çok şey açıklıyor. Örneğin, Pasifik’in her yerinde neden bir volkanlar ve depremler halkası olduğunu açıklıyor. Dünyanın neden kırık bir yumurta kabuğu gibi bir dizi plakaya ayrıldığını ve neden bu plakaların kenarlarında volkanlar ve depremler gibi şiddetli faaliyetlere maruz kaldığınızı açıklar. Dağların nasıl oluştuğunu anlatıyor. Dünyamızın tüm temel özelliklerini ve ayrıca kıtaların nasıl hareket ettiğini açıklar. Wegener’in açıklayamadığını açıklıyor. Dolayısıyla, levha tektoniği teorisi artık modern yer bilimlerindeki en temel fikirdir.

Amaç

Bu yazı, Dünya’nın ilk zamanlarında yaşamın nasıl olduğunu açıklıyor ve bizden o zamanlar Dünya’da yaşamanın nasıl olacağını düşünmemizi istiyor. Ortaya çıkan yaşam formlarının hayatta kalmak için üstesinden gelmek zorunda olduğu zorlukları vurguluyor. Bu yazı aynı zamanda, bu ünitedeki sonraki iki dersin odak noktası olacak olan levha tektoniği fikrinin ön izlemesini yapmaktadır. Hem Dünya’nın tarihini hem de levha tektoniğini anlamak, Dünya’nın nasıl yaşamı destekleyebilecek bir yer haline geldiğini anlamak için çok önemlidir.

İlk yıllarında, Dünya bugünkü gibi görünmüyordu. Artık birikme sürecini ve gezegenlerin nasıl oluştuğunu ele aldığımıza göre, bu süre zarfında Dünya’nın nasıl göründüğünü düşünmek faydalı olabilir. Burası herhangi birimizin yaşamak isteyeceği bir yer mi?

Örnek Sorular

• İnsanlar erken Dünya’da yaşasaydı hangi zorluklarla karşılaşırlardı?

• Örnek cevap: Gezegenin yüzeyi erimiş lavdı, oksijen yoktu, gezegen sürekli meteorlar ve asteroitler tarafından bombalanıyordu ve aşırı düzeyde radyasyon vardı.

• İlk zamanlar Dünya neden bu kadar sıcaktı?

• Örnek cevap: Dünya’nın sıcak olmasının üç temel nedeni vardır: Birincisi, Dünya yakınlarda bir süpernova patladığında oluşan elementlerden gelen radyasyona maruz kalmıştır ve bu radyoaktif maddeler aşırı ısıya katkıda bulunmuştur. İkincisi, birikme işlemi sırasında meteorların ve diğer döküntülerin etkisi büyük miktarda ısı üretti. Son olarak, erken Dünya’da farklılaşma sürecinin yarattığı basınç çok fazla ısı yarattı.

• Dünyanın iç çekirdeğinin metal olması neden önemlidir?

• İç çekirdek esas olarak demir ve nikelden oluşur. Metal oldukları için, Dünya’yı Güneş’in radyasyonundan korumaya yardımcı olan ve Dünya’da canlıların var olmasını mümkün kılan manyetik alanlar üretebilirler.

• Manto, Dünya’nın çekirdeğinden nasıl farklıdır?

• Örnek cevap: Manto kayadan yapılmıştır, ancak çok sıcaktır ve çamur kıvamındadır. Bu çamur dolaşır. Bu sirkülasyona konveksiyon denir ve levha tektoniği sürecinde önemli olacaktır.

• Kabuğun mantodan farkı nedir?

• Örnek cevap: Kabuk çok hafif ve incedir ve katıdır. David Christian bunu bir yumurta kabuğuna benzetiyor. Kabuk, mantoda konveksiyonla hareket ettirilebilir.

• Dünyanın atmosferi nasıl oluştu?

• Örnek cevap: Dünyadan gelen gazlar kabardı ve buharlaştı. Bazıları yerçekimi tarafından Dünya’ya yakın tutulurken, diğerleri uzaya kaçtı. Dünyaya yakın tutulanlar atmosfer oldu.

• Alfred Wegener Dünya hakkında hangi önemli hipotezi ortaya attı ve onun kanıtı neydi?

• Örnek cevap: Alfred Wegener, kıtaların bir zamanlar birleşerek dev bir kıta oluşturduğunu varsayan bir meteorologdu. İki kanıt örneği: kıtaların şekilleri, onların bir yapboz gibi bir araya getirilmelerine izin verir; ve Wegener, Dünya’nın çok farklı bölgelerinde benzer jeolojik oluşumlar buldu (örneğin, Brezilya ve Batı Afrika’daki benzer dağlar).

• Bu süper kıtanın adı neydi?

• Örnek cevap: Pangaea.

• Neden birçok bilim insanı Wegener’in hipotezini kabul etmeye isteksizdi?

• Örnek cevap: Wegener’in bir zamanlar kıtaların birleştiğine dair pek çok kanıtı olmasına rağmen, kıtaların nasıl hareket edebildiğini açıklayamıyordu.

• Dünya levhalarının hareketine ilişkin bir açıklama ne zaman ve nasıl bir araya geldi?

• Örnek cevap: Sonar, 2. Dünya Savaşı sırasında askeri amaçlar için geliştirildi. Savaştan sonra okyanus tabanını keşfetmek için kullanıldı. Jeologlar volkan zincirlerini keşfettiler ve bu volkanlardan yükselen lavların, kabuğun mevcut bölümlerini birbirinden ayıran yeni kabuk oluşturduğunu fark ettiler.

• Kıta kabuğu okyanus kabuğundan nasıl farklıdır?

• Örnek cevap: Kıta kabuğu okyanus kabuğundan daha hafiftir. İki kabuk çarpıştığında, daha ağır olan okyanusal kabuk genellikle daha hafif olan kıtasal kabuğun altına kayar.

• And Dağları ve Himalayalar nasıl oluştu?

• Örnek cevap: And Dağları söz konusu olduğunda, daha ağır olan okyanusal kabuk, daha hafif olan kıtasal kabukla karşılaştı. Kıta kabuğu, okyanus kabuğu tarafından yukarı itildi. Kıtasal kabuk, kıtasal kabukla çarpıştığında ve kıtasal kabuğun her iki bölümünün bir kısmı yukarı doğru itildiğinde Himalayalar oluştu.

• Levha tektoniği nedir?

Örnek cevap: Yerkabuğunun, sürekli hareket halinde olan ve birbirine çarparak dağlar, volkanlar ve depremler yaratan ayrı levhalardan oluştuğu kavramı.

Dünya Kabuğu ve kimyasal elementler

Güneş ve kimyasal elementler

Evren ve kimyasal elementler

ERKEN ATMOSFER

Dünya ilk oluştuğunda, Güneş Sistemi şiddetli bir yerdi. Devasa kaya, metal ve buz yığınları Dünya’nın yüzeyine çarptı. Malzeme çarpıştıkça ve kaynaştıkça yoğun bir ısı ve basınç oluştu. Madde, magma su birikintileri bırakarak çarpma anında buharlaştı. Çarpışmaların çoğu, erken Dünya’nın etrafında yavaş yavaş bir buhar örtüsü oluşturan su buharı ve diğer gazları serbest bıraktı. Bu, zamanla kalınlaşarak ilk atmosfer haline geldi. Hidrojen gibi daha hafif gazlardan bazıları uzaya sızdı, ancak daha yoğun buhar toplandı ve gezegenin yüzeyini yalıtan, ısıtan ve eriten bir sera etkisi yarattı. Zamanla Dünya, farklılaşma adı verilen bir süreçte katmanlara ayrıldı ve kabuğu soğudu. Atmosferdeki buhar çökerek okyanusları oluşturdu ve gezegenin çoğunu kimyasal açıdan zengin sularla kapladı. Genç Dünya yerleşti, ancak daha sonra Mars büyüklüğünde bir şeyin gezegene çarparak muazzam bir değişikliğe neden olduğu düşünülüyor. İki ceset birleşti ve malzeme dışarı doğru püskürtüldü. Çarpışmanın enkazı, Dünya’nın yörüngesinde dönen ve sonunda ay olan bir madde halkası oluşturdu. Dünyanın yüzeyi yoğun ısı nedeniyle tekrar erimiş hale geldi ve okyanuslar yeniden buharlı bir atmosfer oluşturdu. Sonunda işler tekrar soğuduğunda, Dünya’nın kabuğu sertleşti ve okyanusları yeniden düzenlemek için buhar geri çekildi. Ay, Dünya’nın eğimini dengeledi ve iklimi düzenlemeye yardımcı oldu. Dünya tarihinin bu kısmı belirsizdir çünkü çevre hakkında ipucu verecek hiçbir tortul kaya yoktur. Birkaç büyük asteroit veya kuyruklu yıldız çarpması olmuş olabilir, ancak hiçbiri Ay’ı oluşturan kadar büyük değil. Bazı yerlerde erimiş kaya veya magma sızdı ve diğerlerinde patladı. Volkanik aktivite, karbondioksit ve metan gibi daha ağır gazları serbest bıraktı. Atmosferde hala çok az oksijen vardı. Grönland’da bulunan en eski tortul kayaçlar bize şu anda Dünya hakkında çok şey anlatıyor. Okyanuslar, topraklar, nehirler ve kumsallar vardı. Okyanusun derinliklerinde, kimyasal açıdan zengin hidrotermal havalandırma Dünya’daki ilk yaşam biçimlerine katkıda bulunmuş olabilir. Bu ilk mikrobiyal organizmaların sonunda Dünya okyanuslarına yayıldığı düşünülmektedir. Bazı mikroplar hidrojen gazı tüketirken, diğerleri atık ürün olarak metan üretti.

Biyoloji atmosferi etkilemeye başladı. Yaklaşık 3,5 milyar yıl önce, stromatolitler -mikroplar tarafından yapılan yığınlar- dünyanın sahillerini doldurdu. Bazı erken mikroplar fotosentez için güneş enerjisini kullandılar, ancak ilk fotosentezleyiciler oksijen salmadı. Bununla birlikte, 2,8 milyar yıl önce, su moleküllerini parçalamak ve atık ürün olarak oksijeni serbest bırakmak için güneş ışığını kullanabilen yaşam formları gelişti. Bunlar, bugünün okyanuslarında hâlâ gelişen siyanobakterilerdi. Yeni oksijenin çoğu, karbondioksit moleküllerini yeniden oluşturmak için organik karbonla birleşti ve bir kısmı başka bir kimyasal reaksiyonda kullanıldı. Ama sonunda, oksijen atmosferi doldurdu ve oksijen bolluğuyla zehirlenen anaerobik yaşam formlarının çoğundan kaynaklanan bir dizi ekolojik felakete yol açtı. Yeni koşullarda gelişmek için uyarlanmış diğer yaşam formları. Kaya kaydı kanıt sunar. Oksitlenmiş demir bileşikleri kırmızımsı ve pas renklidir. Bazı tortul kayaç katmanlarında, 2,4 milyar yıl öncesinden sonra oksijenin hakimiyetini gösterirler. Bu sırada oksijen, yerden yaklaşık 20 ila 30 kilometre yükseklikte ozon tabakasını oluşturarak Dünya yüzeyindeki yaşamı güneşin zararlı ultraviyole ışınlarından korudu. Oksijenin yükselişi, metan ve karbondioksit gibi sera gazlarının azalmasıyla birleşti, böylece Dünya güneş ısısını daha az tuttu ve küresel iklim önemli ölçüde soğudu. Kitlesel buzullaşma oldu ve Dünya, genellikle Kartopu Dünyası olarak adlandırılan buzla kaplandı. Buzlu kabuk güneş ışığını yansıtarak onu daha soğuk ve daha soğuk hale getirdi, ancak volkanlar buzu deldi ve volkanik karbondioksit yavaş yavaş atmosferde birikti. Sera etkisi yeterince güçlendiğinde gezegen ısındı ve buzlar eridi. Bilim insanları, 2,4 ila 2,2 milyar yıl önceki bir süre boyunca üç Kartopu Dünya döngüsü olduğunu ve ardından atmosferin ve iklimin oldukça istikrarlı olduğu yaklaşık bir milyar yıllık bir süre olduğunu düşünüyorlar. Daha yakın zamanlarda, gezegen başka Snowball Earth olayları yaşadı, ancak bazı yaşam formları soğukta hayatta kalmayı başardı. Mevcut çağ, Fanerozoik, bitki ve hayvan yaşamının çoğalmasını getirdi. Su ve besin maddelerini ileten dokulara sahip damarlı bitkiler yaklaşık 400 milyon yıl önce karaya yerleştiler ve fotosentezleri atmosferdeki oksijen seviyelerinin yükselmesine neden oldu. Yaklaşık 300 milyon yıl önce, geniş ormanlar Dünya’yı kapladı. Oksijen seviyelerini daha da yükselttiler ve daha da büyük bir yaşam çeşitliliği sağladılar. Biyoloji, jeoloji, astronomik olaylar ve Dünya’nın yörüngedeki pozisyonundaki periyodik değişiklikler iklimi etkiledi, ancak genel olarak atmosfer, yaşamın devam etmesi için yeterince sabit kaldı.

Amaç

Dünya gibi atmosfer de zamanla evrim geçirdi. Atmosferdeki bu değişimler Dünya’daki değişimlere kadar izlenebilir. Pek çok faktör iklimi etkileyebilir, ancak artan volkanik aktivite gibi jeolojik kuvvetler ve fotosentezin gelişimi gibi biyolojik değişimler iki örnektir. Atmosferin daha büyük bir sistemin parçası olduğunu ve bu sistemdeki değişikliklerin atmosferde değişikliklere neden olabileceğini anlamak önemlidir.

Dünya oluştuktan sonra atmosfer gelişmeye ve dengelenmeye başladı. Dünya yüzeyindeki bir dizi travmatik olayla yönlendirilen atmosfer, mevcut durumuna ulaşmadan önce oluştu ve yeniden şekillendi.

Sorular

• Dünyanın ilk atmosferi nasıl oluştu?

• Örnek cevap: Erken Dünya’nın yüksek sıcaklıkları, su buharı ve diğer gazların Dünya yüzeyinden salınmasına ve Dünya’nın etrafında bir buhar örtüsü oluşturmasına neden oldu. Diğer gazlarla takviye edilen bu buhar zamanla kalınlaştı ve ilk atmosfer oldu.

• “Sera etkisi” nedir ve erken Dünya’daki koşullar onun gelişmesine nasıl izin verdi?

• Örnek cevap: Genç atmosferde daha yoğun gazların birikmesi, bazı gazların uzaya kaçmasını önledi ve bu da atmosferi daha da kalınlaştırdı. Bu birikme, Dünya yüzeyinin daha fazla yalıtılmasına, ısıtılmasına ve erimesine izin verdi.

• Ay’ın oluşumu Dünya’yı nasıl etkiledi?

• Örnek cevap: Ay’ın oluşumuna yol açan çarpışma muazzam bir enerji üretti ve Dünya’nın sıcaklığını yükseltti. Oluşan okyanuslar buharlaşarak buharlaştı ve Dünya’nın yüzeyi yeniden eridi.

• Hadean eon sırasında Dünya’nın atmosferi nasıl değişti?

• Örnek cevap: Ay’ın oluşumunun ardından Dünya soğuduğunda, okyanuslar yeniden gelişti. Ayrıca yanardağlar, CO2 ve metan gibi daha ağır gazları atmosfere salmaya başladı.

• Dünyanın atmosferi Arkeyen çağda nasıl değişti?

• Örnek cevap: Canlılar ortaya çıktı ve atmosferi etkilemeye başladılar. Bazı yaşam formları hidrojen tüketirken, diğerleri metan saldı. En önemlisi, bazı organizmalar, oksijenin atmosferde birikmeye başlaması biraz zaman almasına rağmen, oksijen üreten fotosentez yapma yeteneğini geliştirdi.

• Büyük Oksidasyon Olayı neydi ve neden oldu?

• Örnek cevap: Büyük Oksidasyon Olayı, Dünya’nın atmosferi oksijen içermemekten, fotosentez yapabilen yaşamın sonucu olarak büyük bir birikime sahip olmaya başladığında ne olduğunu ifade eder. Bu oksijen birikimi, oksijenin zehirli olduğu organizmaların ölmesine neden oldu; ancak oksijenli ortamdan yararlanan birçok organizma da vardı. Oksijenin birikmesinin Dünya için bir başka önemli sonucu daha oldu: Dünyayı Güneş’in zararlı radyasyonundan korumaya yardımcı olan bir ozon tabakası oluşturdu.

• Atmosferdeki oksijen birikimi Dünya’nın iklimini nasıl etkiledi?

• Örnek cevap: Atmosferdeki oksijen birikimi, CO2 ve metan gibi bazı gazları dışarıda bıraktı. Bu, atmosferin sera kapasitesini düşürerek Dünya’nın sıcaklığını düşürdü. Buz oluştu ve buz, kabuğun bu enerjiyi emmesine izin vermeyen Güneş ışınlarını yansıtıyordu. Bu, Dünya’nın sıcaklığında daha fazla düşüşe yol açtı. Bu zamanlarda Dünya buzla kaplıydı, bu yüzden bilim insanları ona Kartopu Dünya adını verdiler. Yine de volkanik aktivite devam etti ve sonunda atmosfere yeterince CO2 ve metan pompalanarak sera etkisinin geri dönmesi sağlandı. Sonunda Dünya’nın sıcaklığı yükseldi ve buzu eritti.

LEVHA TEKTONİĞİ NEDEN ÖNEMLİ?

Giriş

Dünya’nın içinin zamanla değişerek gezegene şu anda sahip olduğu benzersiz katmanı verdiğini öğrendiniz. Bu derste, Dünya’nın yüzeyinin de değiştiğini öğrenecekler. Dünyanın katmanlarının farklılaşmasına neden olan yüksek sıcaklıklar günümüzde de devam etmektedir. Levha tektoniği olarak bilinen bir süreçte, yer kabuğunun altında yüzen mantonun ısısı ve hareketi, yer kabuğunun yüzeyi üzerindeki hareketini yönlendirir. Bu tektonik plakaların yavaş kayması, kıtalarımızın şeklini, sıradağları ve depremler gibi travmatik olayları açıklıyor.

Ön izleme

Dış gezegenlerin keşfine ve çalışmasına dayanarak, evrende güneş sistemlerinin ve gezegenlerin oluşumunun oldukça yaygın olduğu açıktır. Evren, güneş sistemimizde olmayan birçok gezegen içerir, ancak güneş sistemimiz ve içindeki gezegenler, hala bize gezegen oluşum hikayesi için en iyi kanıtlarımızın çoğunu sağlar.

• Plüton neden artık bir gezegen olarak kabul edilmiyor?

• Örnek cevap: Gezegenler tipik olarak yörüngelerindeki tüm kalıntıları temizler. Pluto, yörüngesindeki enkazı asla temizlemedi, bu nedenle bilim adamlarının bir nesneyi gezegen olarak tanımlamak için sahip olduğu temel kriterlerden birini karşılamıyor.

• Güneş’in ikinci nesil bir yıldız olduğunu söylemek ne anlama geliyor? Oluşması ne kadar sürdü?

• Örnek cevap: Birinci nesil yıldızların oluştuğu zamanda sadece hidrojen ve helyum vardı. İkinci nesil yıldızlar, bazı birinci nesil yıldızlar öldükten sonra oluştu, dolayısıyla onları oluşturabilecek başka elementler de vardı.

• Oluştuktan sonra Güneş’in etrafında dönen maddelerden bazıları nelerdi ve toz neden birbirine yapışmaya (yani katılaşmaya) başladı?

• Oluştuktan sonra Güneş’in etrafında yüzenlerin çoğu tozdu, ancak toz sadece elementlerden oluşmuyordu. Güneşin ısısı, bu toz parçacıklarının yaklaşık 60 tür mineral de dahil olmak üzere daha karmaşık kombinasyonlar oluşturmasına yardımcı oldu. Toz parçacıkları, elektrostatik kuvvet nedeniyle daha büyük nesneler halinde birikmeye başladı - balonu kafanıza sürttüğünüzde oluşan ve balonun başka bir balona yapışmasına neden olan kuvvetin aynısı.

• Güneş Sistemimiz bugünkü şeklini ne kadar sürede aldı?

• Örnek cevap: Uzun zaman! Güneş’in oluşumundan yaklaşık 100.000 yıl sonra, Güneş’in etrafında yüzen yaklaşık 10 kilometre çapında birçok cisim vardı. Yığılma devam etti ve yaklaşık bir milyon yıl sonra, her biri Mars ya da Ay’ımız büyüklüğünde birkaç düzine proto-gezegen oluştu. 10 ila 100.000.000 yıl sonra, başka çarpışmalar nihayetinde bildiğimiz Güneş Sisteminin oluşumuna yol açtı.

• Gezegen oluştuğunda ağır metallere ne oldu?

• Örnek cevap: Dünyanın içi hala (çoğunlukla) erimiş durumdaydı, bu nedenle daha ağır elementler gezegenin merkezine battı.

• Yer kabuğunun altından yükselen ve volkanik patlamalarda açığa çıkan gazlara ne oldu?

• Örnek cevap: Hidrojen, helyum, su buharı, metan, nitrojen, amonyak ve hidrojen sülfit gibi gazlar mantodan yüzeye çıktı ve erken atmosferi oluşturmak için salındı.

• Hadean eon’un koşulları korkunçtu ama Dünya’yı kimyasal olarak daha karmaşık hale getirmeye yardımcı oldular. Nasıl?

• Örnek cevap: Erimiş Dünya’nın ısısı ve basıncı, Dünya’nın kimyasal karmaşıklığını daha da artıran 1.500’den fazla mineral türünün oluşmasına izin verdi.

• Okyanuslar ne zaman ve neden oluştu?

• Örnek cevap: Dünya soğurken, atmosferde biriken su buharı, milyonlarca yıl sürmüş olabilecek sağanak yağışlarla düştü ve bundan 3,8 ila 4 milyar yıl önce okyanusların oluşmasına neden oldu.

• levha tektoniği tartışması başladığında Dünya neden bir yumurtaya benzetiliyor?

• Örnek cevap: Dünya bir yumurtaya benzetilir çünkü tıpkı yumurtanın kabuğunun içindekilere kıyasla çok ince olması gibi, Dünya’nın kabuğu da Dünya’nın geri kalanına göre çok incedir. Dünyanın yüzeyi, “erime noktalarına yakın yumuşacık, yapışkan kayalar” üzerinde yüzen bir dizi plakaya bölünmüştür.

• Levha tektoniği faaliyetinin faydalarından bazıları nelerdir?

• Örnek cevap: Levha tektoniği aktivitesi, Dünya yüzeyindeki atığın bir kısmını fosil yakıtlara veya elmaslara dönüşebileceği Dünya’nın iç kısmına geri dönüştürür. Okyanuslarla bağlantılı levha tektoniği aktivitesi, Dünya’nın fazla ısınmaması için sera etkisinin düzenlenmesine yardımcı olur. Dünya plakalarının mevcut konfigürasyonlarına hareketi, ticaret ağlarının gelişmesine ve hastalıkların yayılmasına da izin verdi. Son olarak altın, gümüş, kömür gibi kaynakların dağılımı, bu kaynakların bulunduğu bölgelerdeki insanlara ekonomik faydalar sağlamıştır.

• Son 20 yılda gezegenler ve güneş sistemleri hakkındaki bilgilerimiz neden değişti?

• Örnek cevap: İlk ötegezegen 1995’te keşfedildi. Kepler Sondası, yalnızca bizim galaksimizde 150.000 olası güneş sistemini keşfetme görevine sahipti. Bu ötegezegenlerin çoğu Dünya’ya benzer boyuttadır ve yıldızlarının Goldilocks bölgesindedir. Yalnızca bizim galaksimizde, yıldızlarının yörüngesinde dönen Dünya büyüklüğünde 40 milyar kadar gezegen olabileceğine dair tahminler var, bu nedenle, çok büyükse yaşamı destekleyebilecek bir gezegen olma olasılığı var.

Güneş’in oluşumu, Güneş Sistemimizin oluşumunu mümkün kıldı. Dünyanın oluşum koşulları ve erken tarihi, yaşamı mümkün kılan koşulları yarattı. Güneş’in ikinci nesil bir yıldız olması, yani Dünya’nın oluşumu için daha fazla element çeşitliliğinin mevcut olması, Dünya’da yaşamın gelişme yeteneğini etkileyen bu sürecin birçok sonucundan sadece biridir.