Dünya’nın İlk Zamanlarındaki Manto, Arkeyan ‘Su Dünyası’na Yol Açmış Olabilir

Yeni bir araştırmaya göre 4 ila 3,2 milyar yıl önceki erken Arkeyan devrinde, manto tabakasının günümüzden daha sıcak olması sebebiyle Dünya çapında dev bir okyanus ortaya çıkmış olabilir.

Dünya’daki küresel okyanus boyutunun zamanla sabit kaldığına yönelik önceki varsayımlara meydan okuyan yeni bulgular, okyanus boyutunun jeolojik zamanda nasıl değişmiş olabileceğine dair ipuçları sunuyor.

Dünya’daki yüzey sularının çoğu okyanuslarda bulunuyor. Fakat Dünya’nın iç kısmının derinliklerinde, manto tabakasındaki minerallere bağlanmış hidrojen ve oksijen biçiminde duran ikinci bir su deposu daha bulunuyor.

AGU Advances bülteninde yayımlanan yeni bir çalışmada, manto tabakasının günümüzde ne kadar fazla su taşıyabileceği ve geçmişte ne kadar su depolamış olabileceği tahmin ediliyor.

Elde edilen bulgular, Dünya’nın ilk zamanları günümüzden daha sıcak olduğu için manto tabakasının daha düşük miktarda su barındırmış olabileceğini çünkü manto minerallerinin yüksek sıcaklıklarda daha düşük seviyede su taşıdığını öne sürüyor. Manto tabakasının günümüzdeki okyanus kütlesinin 0,3-0,8 katı olduğu varsayıldığında, Arkeyan devrinin ilk zamanlarında daha büyük bir yüzey okyanusunun var olduğu tahmin ediliyor. Araştırmacılara göre o zamanlardaki manto, günümüzdeki 1.600-2.600 derece Kelvin (1.330-2.330 derece Celsius) sıcaklığa kıyasla yaklaşık 1.900-3.000 derece Kelvin (1.630-2.730 derece Celsius) aralığındaymış.

Eğer Dünya’nın ilk zamanlarında günümüzdekinden daha büyük bir okyanus olduysa, araştırmacılara göre bu durum ilk zamanlardaki atmosferin bileşimini değiştirmiş ve uzaya geri yansıyan güneş ışığı miktarını azaltmış olabilir. Söz konusu etmenler, Dünya’daki ilk yaşamı destekleyen iklim ve habitatı da etkilemiş olmalı.

Yeni çalışmanın eş yazarı ve Harvard Üniversitesi’nde mineral fizikçisi olan Rebecca Fischer şöyle söylüyor: “Bir gezegenin iç derinlikleri, aslında yüzeydeki yaşamda neler gerçekleştiği yönünden önemlidir ve bazen bunu unutuyoruz. Eğer manto belli bir seviyeden fazla su taşıyamıyorsa, suyun başka bir yere gitmesi gerekir. Bu sebeple yüzeyin binlerce kilometre altında meydana gelen şeyler, oldukça büyük sonuçlar doğurabilir.”

Dünya’nın deniz seviyesi, son 541 milyon yıl boyunca epey durağan kalmış. Dünya tarihinin ilk dönemlerindeki deniz seviyelerini tahmin etmek ise daha zor çünkü Arkeyan devrinden günümüze fazla kanıt ulaşmamış. Su, jeolojik zaman içinde levha tektonikleri yoluyla yüzeydeki okyanustan iç kısımlara gidebiliyor. Fakat bu su akışının boyutu pek anlaşılmış değil. Bilim insanları da bu bilgi eksikliği yüzünden, küresel okyanus boyutunun jeolojik zaman boyunca sabit kaldığını varsaymış.

Yeni çalışmanın eş yazarı olan ve Harvard Üniversitesi’nde çalışan mineral fizikçisi Junjie Dong, geliştirdiği bir model yardımıyla Dünya’nın manto tabakasının sıcaklığına dayalı olarak depolayabileceği toplam su miktarını tahmin ediyor. Manto tabakasındaki farklı minerallerin depolayabileceği su miktarına yönelik mevcut verileri modele dahil eden Dong, Dünya’nın geçmişinde bu 23 mineralden hangilerinin farklı derinlik ve zamanlarda ortaya çıkmış olabileceğini de hesaba katmış. Kendisi ve çalışmanın diğer yazarları, daha sonra bu depolama tahminlerini Dünya soğudukça değişen yüzey okyanusunun hacmiyle ilişkilendirmiş.

Yale Üniversitesi’nde jeofizikçi olan ve araştırmada yer almayan Jun Korenaga, bilim insanlarının mantodaki su depolarına yönelik mineral fiziği verilerini okyanus boyutuna ilk defa bağladığını söylüyor. “Bu bağlantı, geçmişte hiç kurulmamıştı” diyor.

Dong ve Fischer, mantonun su depolama kapasitesine yönelik yürüttükleri tahminlerin birçok belirsizlik barındırdığını aktarıyor. Örneğin araştırmacılar, manto tabakasındaki ana mineral olan silikat perovskitte (bridgmanit) ne kadar su depolanabileceğini tam anlamamış.

Küresel okyanusun zamanla nasıl değiştiğine ışık tutan yeni bulgular, bilim insanlarının Dünya ile diğer gezegenlerdeki su döngülerini daha iyi anlamasına yardımcı olabilir ve bu sayede yaşamın nerede evrimleşebileceğini anlamak bakımından fayda sağlayabilir.

Northwestern Üniversitesi’nde sismolog olan ve çalışmada yer almayan Suzan van der Lee, “Küresel su bütçesinin evrimine ilişkin niceliksel bir şeyler bilmek kesinlikle faydalı olur” diyor. “Bence bunlar, mevcut manto yapısını görüntüleyip su içeriğini tahmin eden ve olayların iç yapısını anlamak isteyen benim gibi sismologlar için önemli. Fakat ayrıca su barındıran ötegezegenler arayan ve Dünya’daki suyun kökenlerini sorgulayanlar için de önemli.”

Dong ve Fischer, şimdi aynı yaklaşımı kullanarak Mars’ın içerisinde ne kadar su tutulabileceğini hesaplamaya çalışıyor.

“Günümüzde Mars çok soğuk ve kurak görünüyor” diyor Dong. “Fakat birçok jeokimyasal ve jeomorfolojik kanıt, Mars’ın yüzeyinde ilk zamanlar bir miktar su olabileceğini; hatta küçük bir okyanus olabileceğini bile akla getiriyor. Bu yüzden, Mars’taki su döngüsünü anlamaya yönelik büyük bir ilgi var.”