Cambridge Üniversitesinde yürütülen yeni bir araştırmada, Dünya’nın çekirdeğindeki sınır katmanında ve yüzeyin yaklaşık üç bin kilometre altında yer alan olağan dışı bir kaya kütlesinin ilk detaylı görüntüsü çekilmiş.
Neredeyse doğrudan Hawaii Adaları’nın altında yer alan bu esrarengiz kaya bölgesi, ultra düşük süratli birkaç bölgeden biri. Söz konusu bölgeler, deprem dalgalarının içlerinden yavaş geçmesi sebebiyle bu şekilde adlandırılıyor.
Geçtiğimiz hafta Nature Communications bülteninde yayımlanan araştırma, bu kaya bölgelerinden birinin içerisindeki karmaşık değişkenliği ilk defa detaylı biçimde ortaya çıkarıyor. Bulgular, Dünya’nın iç derinliklerindeki manzaraya ve burada iş başında olan süreçlere ışık tutuyor.
Cambridge Üniversitesi Dünya Bilimleri Bölümünde doktora öğrencisi olan baş yazar Zhi Li, “Dünya’nın iç derinliklerine ait bütün özellikler arasında bunlar en büyüleyici ve karmaşık olanları” diyor. “Şimdiyse bunların iç yapılarını gösteren ilk sağlam bulgulara ulaşmış bulunuyoruz; derin dünya sismolojisinde gerçek bir kilometre taşını geride bıraktık.”
Dünya’nın iç kısmı bir soğan gibi katmanlara ayrılmış. Merkezinde demir nikel çekirdek bulunurken, çekirdeğin etrafını manto şeklinde bilinen kalın bir katman çevreliyor. Onun üstünde ise yerkabuğu bulunuyor; yani bizim üzerinde yaşadığımız ince dış kabuk. Manto tabakası kaya gibi katı olsa da, çok sıcak olduğundan son derece yavaş şekilde akıyor. Bu iç konveksiyon akımları, yüzeye ısı gönderiyor ve tektonik levhaların hareketine yön verip volkanik patlamalar meydana getiriyor.
Bilim insanları depremlerden çıkan sismik dalgaları kullanarak, Dünya yüzeyinin altına bakabiliyor. Bu dalgaların meydana getirdiği yankı ve gölgeler, Dünya’nın derin iç topografisine ait radar benzeri görüntüler sunuyor. Fakat gezegenimizin dahili ısı akışına dönük çalışmalarda önemli bir ilgi alanı olan bu çekirdek-manto sınırındaki yapıların görüntüleri, yakın zaman öncesine kadar pürüzlü ve yorumlanması zor nitelikteymiş.
Araştırmacılar da en son sayısal modelleme yöntemlerini kullanarak, çekirdek-manto sınırında yer alan kilometre ölçekli yapıları ortaya çıkarmışlar. Bu yöntemleri Oxford Üniversitesindeyken geliştiren eş yazar Dr. Kuangdai Leng, “Daha önce fark edilmeyen ve kullanılmayan dalga simetrilerinden yararlanarak, elastodinamik canlandırmalarda çağdaş yüksek performanslı bilişimin sınırlarını ciddi anlamda zorluyoruz” diyor. Şu an Bilim ve Teknoloji Tesisleri Konseyinde çalışan Leng, bu durumun görüntü çözünürlüğünü önceki çalışmalara kıyasla iki kat iyileştirebilmeleri anlamına geldiğini söylüyor.
Araştırmacılar, Hawaii’nin altındaki ultra düşük süratli bölgenin tabanında seyahat eden sismik dalgaların hızında %40’lık bir azalma olduğunu gözlemlemiş. Çalışmanın yazarlarına göre bu durum, bölgenin civardaki kayalardan çok daha fazla demir içerdiğine yönelik mevcut iddiaları destekliyor; yani bölge daha yoğun ve daha ağır hareket ediyor. Cambridge Dünya Bilimlerinde çalışan proje lideri Dr. Sanne Cottaar, “Demir yönünden zengin olan bu maddenin, Dünya’nın ilk zamanlarından kalma antik kayaların bir kalıntısı olması muhtemel; hatta bu demir, henüz bilinmeyen bir şekilde çekirdekten bile sızıyor olabilir” diyor.
Yeni araştırma, bilim insanlarının Hawaii Adaları gibi volkanik zincirlerin altında neyin bulunduğunu ve bu zincirlere neyin sebep olduğunu anlamasına da yardımcı olabilir. Bilim insanları, Hawaii ve İzlanda’nın da içerisinde bulunduğu sıcak nokta volkanlarının konumu ile mantonun tabanındaki ultra düşük süratli bölgeler arasında bir ilişki olduğunu keşfetmiş. Sıcak nokta volkanlarının kökeni çokça tartışılsa da; en meşhur kuram, bulut benzeri yapıların sıcak manto maddesini çekirdek-manto sınırından ta yüzeye kadar taşıdığını öne sürüyor.
Hawaii’nin altındaki ultra düşük süratli bölgenin görüntüleri sayesinde araştırmacılar, Hawaii’yi besleyen bulut yapısının muhtemel kökenine ilişkin nadir rastlanan fiziksel bulgulara da ulaşabilir. Hawaii’nin altındaki yoğun ve demir yönünden zengin kayanın gözlenmesi, yüzeyden yapılan gözlemleri destekler. “Hawaii’den püsküren bazaltlar, ya Dünya’nın ilk zamanlarına ait bir kökene ya da çekirdek sızıntısına işaret eden anormal izotop imzaları barındırıyor” diyor Cottaar. “Dolayısıyla tabanda biriken bu yoğun maddenin bir kısmı yüzeye sürüklenmiş olmalı.”
Yüzeydeki bütün sıcak noktaların tabanda yoğun bir madde bölgesi içerip içermediğinin anlaşılması için, çekirdek-manto sınırının daha büyük bir kısmının görüntülenmesi gerekiyor. Çekirdek-manto sınırının nerede ve nasıl hedef alınabileceği ise depremlerin gerçekleştiği yere ve deprem dalgalarının kayıt edilmesi için kurulan sismometrelerin nerede bulunduğuna bağlı.
Araştırma takımının gözlemleri, Dünya’nın derin iç kısımlarının tıpkı yüzeyi gibi değişken olduğunu gösteren ve sayıları giderek artan araştırmalara bir yenisini ekliyor. “Bu düşük süratli bölgeler, son derece yüksek derinliklerde gördüğümüz en karmaşık özelliklerden biri” diyor Li. “Eğer araştırmamızı genişletirsek; çekirdek-manto sınırındaki karmaşıklık seviyesinin hem yapısal hem de kimyasal yönden gittikçe arttığını görebiliriz.”
Kaynak: Cambridge Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
