Oğuz Pancar

Bu bilimcileri kıtaların zamanla kaydığı düşüncesine yönelten ana etkense, öncelikle Afrika’nın batı sahiliyle Güney Amerika’nın doğu kıyısının bitişik iki yapboz parçası gibi birbirine uyması; bir diğeriyse her iki kıyıdaki hayvan ve bitki fosillerinin çok benzeşmesi

 “Almanya'nın Hamburg kentinin eski mahallesinde küçük bir ev; masanın üzerinde çözülmeyi bekleyen şifreli bir yazı duruyor. Genç Axel'in amcası jeolog ve maden bilimci Profesör Otto Liedenbrock, az önce bu şifreli pusulayı el yazması eski bir kitabı karıştırırken bulmuştu. Bu küçücük kâğıda şifrelenen not, Profesör Liedenbrock için, dünyanın merkezine doğru yolculuğun sır perdesinin aralanması anlamına geliyordu. Amcasının manevi kızı Grauben'e âşık olan Axel'in, sonuç vermeyeceğini bile bile, ‘magmaya doğru yolculuk bizi eritmez mi’ yolundaki itirazına bilime âşık Profesörün yanıtı, ‘Riski göze almayanlar, başarılara imza atamazlar’ olacaktı. Artık yapacak bir şey yoktu; 24 Mayıs 1863 Pazar günü trenle Danimarka'ya doğru başlayan yolculuk, onları İzlanda'nın başkenti Reykjavik'e götürecek ve burada anlaştıkları rehber Hans ile dünyanın merkezine gidebilmek için Sneffell Dağı'nın kraterlerindeki yolu bulmaya koyulacaklardı.”

Jules Verne

Yukarıdaki alıntı, Jules Verne'in (1828-1905) “Dünya’nın Merkezine Yolculuk” romanından. Yazında bilimkurgunun öncülerinden olan Verne’in her eseri bir kehanet gibi.  “Denizler Altında Yirmi Bin Fersah”ta gelişmiş denizaltıları, “Fatih Robur”da helikopteri, “Karpatlar Şatosu”nda hologramı, “2889 Yılı”nda podcast ve görüntülü konferansı, “Dünya’dan Ay’a” ilegüneş yelkenini, Ay’a gidişi ve uzay yolculuğunu haber veren bu dâhinin bir romanı daha var ki içinde anlatılanlar henüz gerçeğe dönüşmekten oldukça uzak. İlk kez 1864’te basılan “Dünyanın Merkezine Yolculuk”tan söz ediyorum. İnsanlık Ay’a insan ve Mars yüzeyine araç indirmeyi, güneş sisteminin sınırlarına araştırma gemisi yollamayı başardı ama bu romanda anlatılanlar uzun yüzyıllar boyunca, belki de hiç, gerçekleşmeyecek. Nedenini anlamak için gezegenimizin yapısını biraz anlatmalıyız önce.

Dünya gezegeni kutuptan kutba ölçerseniz 6.357, ekvatordan ölçerseniz 6.378 km yarıçapa sahip⁽¹⁾, yani yüzeyden bir sondaj deliği açmaya kalksanız tam merkeze ulaşmak için geçmeniz gereken uzaklık bu kadardır ve bugüne dek bunun yalnızca 12 kilometresini katedebildik. 1977’de uzaya fırlatılan Voyager-I ve Voyager-II’nin şu anda Dünya’dan yaklaşık 23 milyar km uzakta olduğunu düşününce 12 km göze küçük gelebilir ancak Dünya’nın merkezine ulaşmak en az yıldızlararası uzaya çıkmak kadar zor.

Yerküre Katmanları

Yerküre, her biri farklı özellikler taşıyan dört katmandan oluşur. En dıştaki katman, katılaşmış kaya ve topraktan oluşan kabuktur. Taşküre (lithosphere) olarak adlandırılan bu kabuğun kalınlığı kıtalarda 30 ile 80 km arasında değişir, yani bu katmanın bazı bölümleri alttaki manto tabakası içine daha fazla gömülmüştür. Taşkürenin okyanus tabanlarındaki kalınlığıysa 5 km’ye kadar düşebilir.

Yer kabuğu altında yaklaşık 2.900 km boyunca derine uzanan manto tabakası bulunur. Sıcaklığı üst kısımlarda 1.000 C^o,çekirdeğe yakın bölümlerde 3.700 C^o arasında değişir. Çoğunlukla silikat bileşiklerinden oluşan manto neredeyse katı denecek kadar düşük bir akışkanlığa sahiptir (yeni dökülmüş ve sertleşmek üzere olan beton kıvamında düşünebilirsiniz).

[Taşküreyle manto arasında 100 ile 410 km arasında bir kalınlığa sahip Astenosfer katmanı yer alır. Genellikle üst manto katmanı olarak kabul edilen Astenosfer kimi bölgelerde katı özelliği gösterse de çoğunlukla erimiş plastik gibi davranır; kıtasal plakaların, sıcaklığı 1.300 C^o’yi  bulabilen Astenosfer üstünde “yüzdüğü” düşünülmektedir.]

Manto hareketsiz değildir; çekirdek tarafından üretilen ısı, mantoda devasa taşınım (konveksiyon) döngüleri (hücreleri) oluşturur. Derinlerdeki sıvı sıcak manto kütlesinin yüzeye çıktıkça soğuması ve tekrar çökmesi, sonra ısınarak yeniden yüzeye doğru hareket etmesiyle oluşan devasa taşınım döngüleri, gezegenimiz yüzeyini şekillendiren ana güçtür.

Mantoyu geçince gezegenimizin dinamosuna, yani çekirdeğe geliyoruz. Kabuktan yaklaşık 3.000 km  derinde başlayan ve 6.350 km’ye yani sıfır noktasına kadar uzanan çekirdek, dünyamızdan biraz daha gençtir. Bundan 4,5 milyar yıl önce sıcak kayalardan oluşan bir küre şeklinde olan Dünya, zamanla radyoaktif bozunma ve kayaların yerçekimi etkisiyle daha da sıkışması nedeniyle giderek ısınmıştır. İlk oluşumundan yaklaşık 500 milyon yıl sonra, bu sıcaklığın demirin ergime noktası olan 1.538 C^o’yi aşmasıyla demirin yanında nikel  gibi ağır metaller de eriyerek kürenin merkezine çöker; gezegenimizin iç yapısı bugünkü şekline kavuşmuştur.

[Uydumuz Ay’ın katmanları da Dünya’ya benzer; çekirdeği orantısal olarak daha küçük ve kabuğu daha ince olsa da kabuk-manto-dış/iç çekirdek katmanları Ay’da da bulunur. 1969’da Apollo tarafından Ay yüzeyine bırakılan ve 1977’ye kadar çalışan sismik ölçerler sayesinde uydumuzda Richter ölçeğine göre 1.5 ile 5 büyüklük ölçeğinde depremler meydana geldiğini biliyoruz; ancak bugüne dek Ay’da gözlemlenen tektonik bir hareket olmamıştır, bu depremlerin göktaşları ya da Dünya’nın çekiminden kaynaklanan kabuk geriliminden kaynaklandığı düşünülmektedir.

Benzer bir şekilde Mars’ta da aktif bir tektonik hareket gözlenmese bile gezegenin geçmişte canlı bir manto tabakasına sahip olduğunu biliyoruz. Yaklaşık 22 km yüksekliğiyle Güneş Sistemi’ndeki en büyük dağ olan Olimpos, sönmüş bir volkandır. Mars’ın da dış ve iç çekirdeği vardır ancak dış çekirdekte Dünya’daki gibi manyetik alan yaratacak -artık- canlı bir dönüş ve taşınım olmadığı düşünülmektedir.]

Mantodan sonra gezegenimizin en derindeki katmanına, çekirdeğe iniyoruz. Sıcaklığı 4.400 ile 6.000 C^o arasında değişen çekirdek, iç ve dış olmak üzere iki bölümden oluşur. Bunlardan dış çekirdek, iç çekirdeğin çevresinde hızla dönen bir metal eriyiği kütlesidir ve yerküreyi saran manyetik alanı yaratan kısımdır. Daha ağır metallerden oluşan iç çekirdekse katı halde bulunur (iç çekirdekteki basınç yaklaşık 3.6 milyon Bar’dır, basınç yükseldikçe ergime sıcaklıkları da arttığı için çekirdekteki metaller katı halde kalır).

[Gezegendeki yaşamı Dünya’nın manyetik alanını yaratan dış çekirdeğe borçluyuz. Bu katman sıvı metalden oluşmasa ve kendi etrafında dönmeseydi bir manyetik alan olmayacak ve yaşam ortaya çıkamayacaktı.

Dünyamız uzayda her yönden gelen, çoğunluğu süpernova patlaması kaynaklı zararlı kozmik ışınların ve Güneş’teki manyetik fırtınaların bombardımanı altındadır. Tek elektron ve protonlardan x ve gamma ışınlarına kadar, çok yüksek enerji taşıyan bu parçacıklar önce gezegenin manyetik alanı, onu aşmayı başarırlarsa da atmosfer tarafından durdurulur, çok azı yerküreye ulaşmayı başarır. Kutuplarda gördüğümüz aurora ışıklarına yol açan da bu parçacıkların, manyetik kalkanın kutuplar üzerinde en zayıf olan kısmına çarpmalarıdır.

Dünya çevresini kaplayan bir koruyucu manyetik bir alanın olmaması durumunda, atmosferin de Güneş fırtınaları tarafından  süpürülerek yok olacağını biliyoruz, ki Mars’ın başına gelen de budur.]

Tektonik Plakalar

Dünya’yı kaplayan kabuk tek parça değildir, tektonik plaka adı verilen “taş adalar”dan oluşuyor yerküremiz. Her biri neredeyse birer kıta büyüklüğündeki Pasifik, Kuzey Amerika, Güney Amerika, Avrasya, Afrika, Antarktika ve Hint-Avustralya plakaları en büyükleri (bunlar dışında 10 kadar daha küçük plaka var) ve bu plakaların tümü hareketli; her yıl kimisi 2-3 cm kimisi 20 cm hızında ve farklı yönlerde “kayıyor”.

Herhangi büyük bir plakayı seçelim, kalınlığını ve yapıldığı malzemenin yoğunluğunu ortalama olarak aldığımızda bile bulacağımız kütle, sağında 22 tane “0” bulunan tek haneli bir rakam olacaktır; yani okunuşunda, sextilyon, kuintilyon, kuadrilyon geçen, inanılmaz büyük bir sayı. Peki böyle devasa kütleleri yılda 20 cm hareket ettirebilen kuvvet nedir?

Yerküredeki bütün kıta hareketlerinin, volkanik patlamaların ve depremlerin kaynağı olan bu güç, manto katmanında birkaç bin km çapında döngülerde hareket eden taşınım (konveksiyon) akımlarıdır. Çekirdekten aldığı ısıyla enerjisi artarak yoğunluğu azalan magma kütlesi manto içinde yükselir, yüzeye yaklaştıkça sıcaklığı azalır ve alttan gelen daha sıcak kütle tarafından yatay doğrultuda itilir, ısı kaynağından uzaklaştığı için soğuyarak yoğunlaşan magma bu kez yeniden çekirdeğe doğru dibe çöker ve bir döngü oluşturur⁽²⁾.

[Bir taşınım döngüsünü gözlemek için, içi su dolu cam bir kabı, yalnızca bir kenarı, sol köşesi diyelim,  ateşin üzerine gelecek şekilde ocağa yerleştirin. Bu köşeye yakın su kitlesi ısı yardımıyla daha enerjik hale gelecek, su molekülleri arasındaki ortalama uzaklık artacak yani o bölümdeki suyun yoğunluğu azalacaktır; bu yüzden yüzeye doğru yükselen su molekülleri -eğer gaz haline geçecek enerjiye sahip değillerse- soğuyacak ve alttan gelen daha sıcak su moleküllerinin itmesiyle sağa doğru hareketlenecek ve bu arada daha da soğuyacaktır (hem ısı kaynağından uzaklaştığı hem de sağ kısımdaki soğuk suyla karıştığı için). Bu kez de yoğunluğunun artmasıyla dibe çöken su molekülleri, üstten iten biraz daha sıcak su molekülleri nedeniyle yine ısı kaynağına doğru hareketlenecek ve bu döngü buharlaşma başlayana dek sürecektir.]

Peki kıtaların hareket ettiğini ilk ne zaman ve nasıl anladık?

Dünyanın nasıl oluştuğu, dağların, okyanusların nasıl ortaya çıktığı, deprem ve volkan patlamalarının neden olduğu, insanların çok eski zamanlardan bu yana merak ettiği konular olsa da neredeyse 20. yüzyılın ikinci yarısına kadar bunların tümünü açıklayabilen  ve kabul gören bir yer bilim kuramının ortaya çıkmaması ilginç gelebilir size de. Kuşkusuz bunun nedeni yer altı katmanlarını gözlemenin olanaksızlığı kadar yerkabuğundaki değişimlerin milyonlarca yıla uzanacak denli yavaş olmasıdır.

Süper-Kıta Pangea

Kıtaların hareket halinde olabileceğini akıl eden pek çok kişi var geçmişte, örneğin 1800’lerin başında Alman doğa bilimci Alexander von Humboldt, 1850’lerde Fransız Antonio Snider gibi ve 1912’de Alman Alfred Wegener gibi. Bu bilimcileri kıtaların zamanla kaydığı düşüncesine yönelten ana etkense, öncelikle Afrika’nın batı sahiliyle Güney Amerika’nın doğu kıyısının bitişik iki yapboz parçası gibi birbirine uyması; bir diğeriyse her iki kıyıdaki hayvan ve bitki fosillerinin çok benzeşmesi. Bu olgulardan yola çıkan bu bilimciler, geçmişte iki kara parçasının yapışık olduğunu ve zamanla ayrıldığını öne sürerler. Wegener bir adım daha ileri gider ve 200 milyon yıl önce bütün kıtaların,  Pangea adını verdiği bir süper-kıtanın parçası olduğunu ve dünya haritasının bu bitişik plakaların kayarak birbirinden uzaklaşması sonucu bugünkü duruma geldiğini öne sürer.

Başlangıçta çok ciddiye alınmaz Wegener, özellikle Pangea’yla ilgili söyledikleri. Ancak aradan yıllar geçer, yer bilimsel ölçüm teknolojileri gelişir, okyanus tabanı araştırmaları başlar; öncelikle Atlantik Okyanusu’nun her yıl genişlediği, bununsa tabanda binlerce km uzanan canlı bir fay hattından kaynakladığı anlaşılır. Bulguların Wegener’in hipoteziyle uyumlu olduğu görülür ve tektonik plakalar kuramı 1960’lardan başlayarak genel kabul görmeye başlar.

Kıtaların kaydığına yönelik diğer önemli bir kanıtsa, farklı kıtalardaki aynı döneme ait kayalarda bulunan demir bileşikleri yani magnetitlerin hizalanmasıdır.

Manyetik Kutup

Dünya, bir ucu Güney diğeri Kuzey Kutupta⁽³⁾ olan dev bir mıknatıs çubuğu gibidir; yer altından yüzeye çıkan magmanın yani lavın içeriğindeki demir bileşikleri, lav henüz taşlaşmadan önce manyetik kuzey yönünde hizalanırlar; yani bir kayacın içindeki magnetitlerin yönüne bakarak, o kayanın oluştuğu sırada kuzeye göre hangi konumda olduğu  anlaşılabilir. Örneğin Afrika ve Güney Amerika kıtalarında⁽⁴⁾ aynı jeolojik dönemde oluşmuş kayaçlarda gözlenen magnetitleri şimdiki kuzeye göreaynı yönde konumlandıracak şekilde çevirdiğinizde kıta kıyılarının iki yapboz parçası gibi uyumlu olduğunu görebilirsiniz.

[Manyetik kuzeyle ilgili şaşırtıcı bir olgudan da kısaca söz etmeden geçmeyelim. Bugün elimizdeki pusulalar kuzeyi gösterir ama gezegenimizin manyetik kuzeyi her zaman o yönde değildi; o zamanlar henüz Homo Erectus’tuk ama 780 bin yıl öncesinde bir pusulamız olsaydı kuzeyi değil güney yönünü gösterecekti.

Dünya’nın manyetik kuzeyi her milyon yılda birkaç kez olmak üzere, kuzeyden güneye oradan tekrar kuzeye yer değiştirir. Manyetik kutbun son 80 milyon yıl içinde yaklaşık 180 kez yer değiştirdiği ve sonuncusunun bundan 780 bin yıl önce gerçekleştiği düşünülmektedir⁽⁵⁾.]

Tektonik plakaların farklı yönlerde hareket ettiğini söylemiştik; ilginç olansa bu hareketlerin milyon yıllık zaman ölçeklerinde kararlı olması. Örneğin Güney Amerika ve Afrika plakaları milyonlarca yıldır her yıl birkaç cm de olsa birbirinden uzaklaşıyor; 5-10 yıl uzaklaşıp sonraki birkaç yıl yaklaştığı görülmüyor hiç. Bu da gösteriyor ki mantodaki taşınım döngüleri kararlı ve ancak çok uzun dönemlerde değişim gösteriyor.

[Her plakayı “süren” tek bir taşınım döngüsü olduğunu varsaymak -bence- yanlış olur, belki de Afrika plakası altında 10 tane döngü var ve bunların beşi güney-kuzey, üçü batı-doğu ve ikisi doğu-batı doğrultusunda dönüyor; ama sonuçta Afrika kıtası, bütün bu döngülerin kuvvet/yön vektörel toplamına göre kuzey-kuzeydoğu yönünde tek bir devinim gösteriyor.]

Plakalar Karşılaşınca

İki plaka karşılaştığında ne oluyor peki; ya bir plaka diğerinin altına girerek mantoya karışıyor⁽⁶⁾ ve eriyor ya da birbirlerini iterek yüksek dağ oluşumlarına yol açıyorlar (Hint plakasının Avrasya’yla çarpışmasından Himalayaların yükselmesi gibi⁽⁷⁾) veya iki plaka birbirine sürünerek geçip gidiyor.

[Dünyanın en büyük depremleri tektonik plaka sınırlarında oluşur. Her yıl meydana gelen tüm depremlerin yaklaşık %85’i en büyük ve aktif plakalardan olan Pasifik Plakası sınırlarında gerçekleşmektedir ki bu sınırlar aynı zamanda en canlı volkanların bulunduğu yerlerdir.]

Ülkemiz, Afrika’yı kuzeyden iten Avrasya plakasının güneyinde yer alır. Afrika bir yandan bu etkiye direnirken diğer yandan komşusu Arabistan mikro-plakasını kuzeydoğu yönünde zorlar; Hint plakası tarafından da batıya doğru itilen Arabistan plakası ise hepsinin sonucu olarak ülkemize kuzey-kuzeybatı doğrultusunda güç uygular. 6 Şubat ve sonrasındaki büyük depremler işte bu itme hareketinin bir sonucu.

[Depremler yalnızca tektonik plaka sınırlarında meydana gelmez. Plakalar daha çok birlikte hareket eden yapboz parçaları gibidir ve üzerlerinde farklı uzunluklarda kırıklar/fay hatları bulunur. Başka bir plaka tarafından itildiğinde kendi hareket etmese bile, üzerine binen güç, itilen plakadaki kırığın iki yanındaki kabuk kütlesi arasındaki sürtünmeyi aşacak eşiğe ulaşırsa, bu kırıklı parçalardan bir ya da birkaçı fay hattı boyunca hareket eder, ki buna da deprem diyoruz zaten.]

İnsanoğlunun dünyanın merkezine süren yolculuğu tek yazıya sığmadı, haftaya devam edelim.

1. Gezegenimiz tam bir küre değil elipsoittir ve ekvator kısmı sanki kutuplardan bastırılmış gibi hafifçe daha şişkindir.

2. Taşınım döngülerinin plaka hareketleriyle aynı hızda ya da biraz daha hızlı olduğu düşünülmektedir, bu doğruysa bir döngünün tamamlanması yüzlerce milyon yıl sürmektedir.

3. Aslında Dünya’nın “Manyetik Kuzeyi” ile Kuzey Kutbu aynı değildir, ancak birbirine yakındır.

4. Kuzey Amerika ve Güney Amerika iki ayrı kıta plakası üzerinde yer alırlar, tek kıta sayılmaları yer bilimsel açıdan yanlıştır.

5. Kutup değiştirmeden önce manyetik alan kuvvetinin tekrar tekrar azalıp arttığı ve en sonunda belli bir eşiğin altına düşünce de karşı kutba geçtiği düşünülmektedir. Manyetik alanımızın gücü şu anda da azalma sürecindedir.

6. 9.5 (Richter) ile bugüne dek ölçülmüş en büyük deprem olan 1960 Valdivia (Şili)  Depremi, Nazca mikro-plakasının Güney Amerika plakasının altına dalmasıyla meydana gelmiştir; kırılan fay hattının uzunluğu yaklaşık 1.000 km’dir.

2004’te 9.1 büyüklüğündeki Hint Okyanusu Depremi, Hint plakasının Avustralya plakası altına girmesiyle oluşmuştur ve tetiklenen tsunamide yaklaşık 230.000 kişi yaşamını yitirmiştir.

2011’de Thoku’da (Japonya) meydana gelen 9.0 büyüklüğündeki depremse, Pasifik plakasının Kuzey Amerika plakası altına girmesi sonucu tetiklenmiştir.  

• Avrasya ve Hint plakaları yakın yoğunluklarda olduğu için biri diğerinin altına dalmamış, birbirini itmeleri nedeniyle plakalarda “kırışıklıklar” yani dağ oluşumları ortaya çıkmıştır.