İstanbul Üniversitesi Jeofizik Mühendisliği Bölümü Yerküre’nin Evrimi Y.Doç. Dr. Ferhat ÖZÇEP İstanbul Üniversitesi Jeofizik Mühendisliği Bölümü

“İnsanoğlu düşünmeye başladığı andan itibaren çevresindeki yerşekillerin nedenlerini merak etmiş, bunların binlerce yıl sabit ve sarsılmaz kabul edilmesinden sonra, aslında sürekli bir hareket ve evrim içinde olduklarını anlayınca da bu hareketi idame ettiren kuvvetin doğasını ve kökenini araştırmaya başlamıştır” A.M.C. Şengör

Yerküre zaman ve mekan boyutunda uzun ve kompleks bir birikime sahiptir. Yerküre’deki değişimler yani evrim sadece yaşam şekillerinin değişimine bağlı olmayıp, bir bütün halinde Yerkürenin tüm bileşenlerinini (atmosfer, hidrosfer, litosfer ve biyosfer) ilgilendirmektedir.

Yerküre’nin yapı  ve dinamiğini (fonksiyonunu) araştırmada iki yaklaşımı vardır. İlki, yerkürenin zaman boyutundaki doğal özelliklerinin değişimlerinin gözlem ve/veya bir ölçüm sistemi yardımı ile izlenmesidir.  İkinci yaklaşım ise, yerkürenin yapısının (tabakalanma, fay, dayk, atmosfer, ozon v.b.) gözlem ve/veya ölçümlerle araştırılmasıdır.

Yerküre’de Olgular ve Süreçler Doğa, zaman ve ortam (mekan) boyutunda sergilediği olaylarla bizlere yapısını ve davranışını açığa vurur. Zamana bağlı özellikleri ile, kimi zaman depremler, volkanlar, heyelanlar gibi tehlikeli doğa olayları olarak ya da kimi zaman da yağmurlar, karlar ve heyacan verici dalgalar gibi olağan doğa olayları olarak kendi dinamiğini (fonksiyonunu, evrimini) sergiler. Bununla birlikte, ortam (mekan) özellikleri ile bazen bize Himalayaların görkemiyle düşünce ufkumuzun sınırsızlığını anımsatan, bazen de çöllerin bitmez tükenmezliği, bıktırıcı tekdüzeliği ile sonsuzluk içindeki varlığmızı duyumsatan yapısı vardır.

Bir bütün (ya da sistem) olarak Yerküre’nin bu yapı ve dinamiği (fonksiyonu, davranışı) ilkçağlardan günümüze kadar insanoğlunun, gerek bilimsel merakını gidermek ve gerekse ekonomik çıkarlarını doyurmak için sürekli ilgi odağı olmuştur.

Yerküre Yerküre, Evren’de canlı yaşamına uygun koşullarının var olduğu bilinen tek Gezegen’dir.

Yerküre’nin (ve Bileşenlerinin) Oluşumu ile İlgili Kuramlar Bu kuramlar “Büzülme Kuramı” , “Genişleme Kuramı” , “Mağmatik Yükselme -Kabarma Kuramı”; “Konveksiyon Akımları Kuramı”, “Kıtaların Kayma Kuramı” ve nihayet “Levha Tektoniği Kuramı” dir (Ketin, 1983).

Yerküre’nin (ve Bileşenlerinin) Oluşumu ile İlgili Kuramlar Büzülme Kuramının başlangıcı 17. yüzyılda Descartes (1664) ve Newton (1681) kadar gitse de, ilk kez yer bilimlerine uygulanması ise , James Hall tarafından gerçekleştirilmiştir. Fakat kuramın tüm jeolojik yönleri ile geniş anlamda kurucusu ünlü fransız yer bilimci Elie de Beamont olmuştur (1829-1852). Özellikle Avusturyalı büyük yer bilimci Ed. Sues (1831-1909) “Yeryuvarının Çehresi” adlı ünlü eserinde teoriyi yer bilimleri alanında “bir dünya görüşü” niteliğine yükseltmiştir. Büzülme kuramı yirminci yüzyılda Jefreys ve Guttenberg gibi ünlü jeofizikçiler tarafından değişik biçimde de olsa desteklenmiştir

Yerküre’nin (ve Bileşenlerinin) Oluşumu ile İlgili Kuramlar Büzülme Kuramı: Bu kurama göre, başlangıçta ergimiş sıcak bir küre durumunda olan Yerküre sürekli olarak soğumakta, büzülmekte ve buruşmaktadır. Önce Yerkürenin dış kısmı yani kabuğu genel anlamda soğuyarak katılaşmış iç kısmı ise bütün jeoloji tarihi boyunca soğumasına ve büzülmesine devam etmiştir. Soğumuş ve katılaşmış ve ona uyum sağlayabilmek için buruşup–kırışmak, kırılıp–çökmek zorunda kalmıştır (tıpkı kurumakta olan bir elmanın kabuğu gibi).

Yerküre’nin (ve Bileşenlerinin) Oluşumu ile İlgili Kuramlar Ekspansiyon veya Genişleme Büyüme kuramına göre, Yerkürenin hacminin büyüme nedeni temel olarak ısısal genişlemedir. Diğer bir neden yer içindeki yoğunluğu fazla yüksek basınç fazındaki maddelerin yoğunluğu daha az düşük basınç fazındaki türlerine dönüşmesidir. Başlangıçta soğuk bir gaz–toz bulutu halinde olan dünya, günümüze değin sıcaklığının devamlı artması sonucu ısısal bir genişlemeye maruz kalmıştır. Bu genişlemenin kontrolünden bugünkü durumuna erişmiştir.

Yerküre’nin (ve Bileşenlerinin) Oluşumu ile İlgili Kuramlar Farklılaşma–Ayrımlılaşma (Diferansiasyon) Kuramı: Bu kuramın dayandığı ana fikir yer içindeki maddelerin, dışardan merkezine doğru gittikçe yoğunluğu artan iç içe geçmiş bir yoğunluk kuşakları dizisinden oluştuğudur. Merkezinde en önce eriyip dibe çöken Fe–Ni malzeme onun üzerinde daha hafif ağır silikatlar ve onun dışında da daha hafif silisyum malzemesinin varlığıdır.

Yerküre’nin (ve Bileşenlerinin) Oluşumu ile İlgili Kuramlar Konveksiyon Akımları Kuramının dayandığı ana görüş yer içinde kabuk altında oluşan eden ısı değiş tokuşudur. Kurama göre yerin içi ile yeryüzünün sıcaklığı arasındaki ısı farkı yerin manto kesiminde yılda bir kaç santimetre hızla hareket eden bir konveksiyon akımı oluşturmaktadır ve bu hareket sürtünme dolayısıyla yerkabuğuna intikal etmektedir. Diğer bir değişle derinlerde manto kesiminde çok yavaş akan maddeler yerkabuğundaki hareketlere aktif olarak katılmakta büyük tektonik yapıların meydana gelmesinde katkıda bulunmaktadır.

Yerküre’nin (ve Bileşenlerinin) Oluşumu ile İlgili Kuramlar Kıtaların Kayması kuramı, Alman jeofizikçi Alfred Wegener tarafından 1912’de ortaya konmuş ve E. Argand (1922), Du Toit (1921) gibi dönemin ünlü jeologları ile Beniof (1954) Runcorn (1962), Sykes (1968) ve Bullard (1969) gibi geçen yüzyılın tanınmış jeofizikçileri tarafından benimsenmiş ve desteklenmiştir. Bu kurama göre; Kıtalar okyanus tabanlarından farklı yapıdadırlar. Onlara sımsıkı bağlı da değillerdir. Aksine buzdağlarının denizde yüzdükleri gibi kıtalar da derin deniz diplerinde-okyanus tabanlarında- açığa çıkan ve yoğunlukları kendilerinkinden fazla olan ağır maddeler üzerinde yüzerler kayarlar.

Yerküre’nin (ve Bileşenlerinin) Oluşumu ile İlgili Kuramlar Levha tektoniği kuramına göre Yerküre'nin yüzeyi (kabuğu) kesintisiz gibi görünüyorsa da, gerçekte dev boyuttaki bir yap-boz gibi birbirine geçen parçalardan oluşmaktadır. Levha adı verilen bu parçalar, çok yavaş olarak sürekli biçimde birbirlerine göre hareket ederler. Bir levha, yalnızca okyanusal ya da kıtasal litosferden oluşabildiği gibi her iki litosfer türünü de içerebilir. Levhalar, levha sınırı ya da levha kenarı ile sonlanır.

Uzaklaşan levha sınırları (A) Okyanus tabanında, (B) Kıta’da

Dönüşüm Fay sınırları. (A) Tek bir fay hattı üzerinde yıldızlarla gösterilen depremlerin yarattığı dar sığ odaklı deprem bandı, (B) Paralel faylardan oluşan sistem üzerindeki geniş deprem bandı.

(A) Yaklaşan bir sınır iki levhanın çarpışması ile belirlidir (A) Yaklaşan bir sınır iki levhanın çarpışması ile belirlidir. Kompleks bir fay sistemi üzerinde meydana gelen sığ odaklı depremler çok geniş bir zon oluşturur, (B) Okyanus tabanında kıta altına dalan bir yaklaşan sınır. Aşağı dalan levhanın üst kısmında gerilim nedeniyle depremler, yeraltı bindirmeleri ve sıkışmalar oluşur

Yerküre’in Mekan Boyutu Değişimleri T = 0 Durumu

Yer İç Yapısı ve Jeofizik Jeofizik’in (ölçümleri/deneyleri için) matematiğe ihtiyacı varsa, bu jeofizikçiler istediği için değil;Yerküre’in tepkisinin matematiksel olmasındandır. Sir HAROLD JEFFREYS

“When I was an undergraduate, my interest in geophysics was aroused by a popular book on the tides by Sir George Darwin (Charles Darwin's son)” Sir HAROLD JEFFREYS

Yerküre’nin iç kesimleri hakkında bilgi edinmek için doğrudan gözlemlerle incele- yebildiğimiz tek katman yerkabuğu’dur. Yerkabuğu, Yerküre’nin toplam hacmi dü- şünüldüğünde % 1’den daha az yer kaplayan, çok ince bir katmanı temsil etmektedir. Yeriçi’nin kalan % 99’luk kısmını incelemek için, jeofizik biliminin dolaylı yöntemlerinden (sismik dalgaların, gravitenin, ısı akısının ve yer mağnetik alanının ölçülmesine) yararlanılmak zorundadır.

Aristo Yerküre Modeli

Deprem (sismik) dalgalarının kırılma ve yansımalarının incelenmesi, jeofizikçilerin Yeriçi’ni üç ana bölge olarak çizmesini sağlamıştır. Kabuk; yeryüzeyinin ince derisini oluşturan bir dış kaya tabakasıdır. Kabuğun altında ve çekirdeğin yukarısındaki bölge de Manto yer alır. Çekirdek, Yerin merkez bölgesidir, büyük olasılıkla metalik yapısıyla yer magnetik alanının kaynağı durumundadır.

Yerkabuğu Sismik dalgaların incelenmesi göstermiştir ki; (1) yerkabuğu okyanuslar altında kıtaların altındakinden daha incedir, (2) sismik dalgalar okyanusal kabukta kıtasal kabuktan daha hızlı hareket eder. Bu hız farkı nedeniyle, iki tür kabuğun farklı tür bileşimde kayaçlardan oluşmuş oldukları varsayılır. Sismik P dalgaları okyanusal kabuk boyunca yaklaşık 7 km/sn’lik bir hızla seyahat eder ki bu aynı zamanda bazalt ve gabro (kalın taneli bazalt)daki seyahat hızına eşittir. Oşinografik amaçlı gemiler tarafından deniz tabanından alınan kaya örnekleri, okyanusal kabuğun üst kısmının bazalt olduğunu kanıtlamış ve alt kısmının ise gabro olabileceğini önermiştir. Okyanusal kabuk, ortalama kalınlık olarak 7 km (5–8 km arasında değişir) kabul edilir

Okyanusal Kabuk Kıtasal Kabuk Ortalama Kalınlık 7 km Dağların altında 30-50 km Sismik P dalga hızı 7 km/sn Aşağı kabukta 6 km/sn Yoğunluk 3.0 gr/cm3 2.7 gr/cm3 Olası bileşim Gabro altında bazalt Granit, diğer plutonik kayaçlar, şist, gnays (sedimanter kayaç örtüsüyle)

Manto Sismik P dalgalarının manto içinden geçmesi nedeniyle, jeofizikçiler, kabuk gibi manto’nun da katı materyallerden oluştuğunu düşünürler. Lokal olarak ergimiş kayalardan oluşan mağma odaları, hem kabukta hem de Üst Manto’da izole edilmiş sıvı paketler olarak oluşabilir. Fakat manto materyalinin çoğunluğu katı halde gibi görünür. P dalgaları, üst manto’da yaklaşık 8 km/sn hızla seyahat ettiği için, Manto’nun hem okyanusal kabuktan hem de kıtasal kabuktan kimyasal bileşim olarak farklı bir yapıda bir materyalden oluştuğu açığa çıkar. Manto’nun kimyasal bileşimi hakkında yapılan en iyi hipotez, manto’nun peridodit gibi ultramafik kayalardan oluştuğu yönündedir. Ultramafik kaya, olivin ve piroksen gibi esasta ferromağnetik minerallerden oluşan ağır mağmatik kaya topluluğudur. Bazı ultramafik kayalar garnet içermesine rağmen hepsi feldspadlardan yoksundur.

Üst Manto’nun yapısı. Sismik P dalgası hızları, düşük hız zonu hariç, derinlikle artar. Litosfer; Kabuk ve Üst Manto’dan oluşmuştur. Plastik astenosfer; sismik dalga hzılarının düşüşüyle tanımlanır. 400-670 km arasındaki hız artışı mineral çözünmeleri nedeniyledir.

Çekirdek Sismik dalga verileri, Yer’in Çekirdeği’nin varlığının ilk kanıtını sağlamıştır. Büyük bir depremlerle oluşan sismik dalgalar Yer’in bazı bölgelere ulaşamazlar. Sismik P dalgalarının, depremin oluştuğu dışmerkezden (episantır) 103 derecelik (11.500 km) bir yaya kadar gözlenebildiğini, bu yaydan sonra aniden sismograflarda kaybolduğunu ve 142 derecelik yaydan (15.500 km) sonra yeniden sismograflarda görüldüğü verilmiştir. P dalgasının görülmediği bu bölge “P dalgası Gölge Zonu” olarak adlandırılır. P dalgası gölge zonu, P dalgalarının kırılması ile açıklanır, burada P dalgaları yer içindeki çekirdek sınırına çarpar. P dalgalarının yönüngesinin doğru bir şekilde hesaplanabilmesi nedeniyle, çekirdeğin boyutu ve şekli de ayrıca belirlenebilir.

Yeriçinde derinlikle yoğunluğun değişimi Yeriçinde derinlikle yoğunluğun değişimi. Çekirdek-Manto sınırındaki yoğunluğun büyük değişimi ilgi çekicidir.

İzostazi İzostasi, Üst Manto üzerinde “yüzen” kırılgan yerkabuğunun komşu bloklarının arasındaki bir dengesidir. Kabuğu oluşturan kayaçlar, mantoyu oluşturan kayaçlardan daha hafif oldukları için, kabuğun daha yoğun üst manto üzerinde tıpkı bir su üzerinde yüzen odun parçası gibi, yüzdüğü düşünülür

GRAVİTE ÖLÇÜMLERİ

GRAVİTE ÖLÇÜMLERİ

GRAVİTE ÖLÇÜMLERİ

YER MAĞNETİK ALANI Bir mağnetik kuvvet bölgesi -mağnetik alan- yerküre’yi çevreler. Yer’in etrafındaki görünmez mağnetik kuvvet çizgileri, serbestçe hareket edebilen mıknatıs iğneleri gibi mıknatıslanmış cisimleri saptırılar. Alan biri coğrafi kuzey kutbu yakınında, diğeri coğrafi güney kutbu yakınında olmak üzere, kuzey ve güney mağnetik kutba sahiptir. İki kutbu nedeniyle, yerin alanı dipolar (ikikutuplu) olarak adlandırılır. Mağnetik alan şiddeti mağnetik kutuplarda en yüksek değerini alır.

1950’lerden beri biriken kanıtlar, Yer’in magnetik alanının geçmişte periyodik olarak polaritesini terslediğini (değiştirdiğini) söylemektedirler. Yerin magnetik alanının polaritesinde böyle bir değişim “magnetik bir terslenme”dir. Normal polariteli bir zaman süreci içinde, mağnetik kuvvet çigileri coğrafi güney kutbunda yerin dışına doğru, coğrafi kuzey kutbunda ise yerin içine doğrudur

Bazı kayaçlar, oluştukları zamandaki yer mağnetik alanın şiddetinin ve yönünün bir kaydını üzerlerinde taşırlar. Örneğin mağnetit minerali, soğuyan bir lav içinde kris- tallendiğinde, kristal içindeki atomlar yer mağnetik alana göre davranırlar ve kuzey mağnetik kutup doğrultusunda bir mıknatıslanma/ mağnetik dizilim kazanırlar. Kayaç katılaştığı zaman, bu mağnetik kayıt kayaçta kalıcı olarak saklanır. Kayaç tekrar ısınmadıkça, bu mağnetik kayıt sürekli kalır ve buna kalıntı mıknatıslanma denir. Demir bileşikleri içeren sedimanter kayaçlar gibi diğer kayaç türleri de ayrıca daha önceki mağnetik alanın kaydını taşırlar Eski mağnetik alanın incelenmesi, paleomağnetizma olarak adlandırılır.

ISI AKISI Yer içinden çıkan ısının küçük fakat ölçülebilir bir miktarı yer yüzeyi boyunca aşamalı olarak kaybolmaktadır. Yeryüzeyinden aşamalı olarak ısı kaybı, ısı akısı olarak adlandırılır. Bu ısının kökeni nedir? Yerküre’in oluştuğu zamandan kalan “orjinal” ısı olabilir. Bu eğer Yerküre sıcak bir kütle olarak oluşmuş ve sonra (şimdi de !) so- ğumaya başlamışsa olabilir. Ya da ısı yer içindeki radyoaktif izotopların bozunmalarının bir ürünü olabilir. Radyoaktif bozunma Yer’i güncel olarak ta ısıtabilir. Jeofizikçiler, Yer’in başlangıcında sıcak kütleden mİ yoksa soğuk kütleden mi veya yerin soğumakta mı yoksa ısınmakta mı olduğu konusunda hemfikir değillerdir. Yerin sıcaklığındaki ölçülebilir değişimler extrem olarak çok düşüktür.

Bazı bölgeler diğer bölgelerden daha yüksek ısı akısına sahiptirler Bazı bölgeler diğer bölgelerden daha yüksek ısı akısına sahiptirler. Okların büyüklüğü ısı akısının büyüklüğünü göstermektedir.

Okyanuslar ve kıtalardan elde edilen ortalama ısı akısı miktarı aynıdır. Fakat ısının kaynağı okyanuslar ve kıtalar için farklıdır

Depremlerin Nedenleri Depremlere ne veya neler sebep olur? Deprem olayı yeraltında bulunan kayaçlar içerisinde çeşitli nedenlerden ötürü depolanan enerjinin ani olarak yerin titreşmesi şeklinde ortaya çıkmasıdır. Yeryuvarının derinliklerinde etkili olan büyük kuvvetler kayaçlar üzerinde gerilim (stress) birikmesine neden olur, bu durum kayaçları bükmeye veya hacimlerini değiştirmeye zorlar (strain). Bir sopayı bükmeye çalıştığı- mızda ellerimizle sopaya bir gerilim (birim alana düşen kuvvet) uygularız; işte sopanın bükülmesi (şeklindeki değişim) gerinimdir (strain).

Elastik rebound (yenilenme) kuramı Elastik rebound (yenilenme) kuramı. (A) Gerilimin etki altına aldığı kayaç kütlesi. (B) Gerilimin kayaç üzerinde oluşturduğu gerinim. (C) Kayaç aniden kırılır ve fay düzlemi boyunca kayaç olan hareketi ile eneji açığa çıkar. Yanal hareket görülür, kayaçlar düşey yöndede hareket edebilir.

Depremlerin Dünya Ölçeğindeki Dağılımı Dünya ölçeğinde meydana gelen depremlerin çoğu dar coğrafik kuşaklarda yogunlaşmaktadır Levha tektoniği kuramında levhaların sınırları bu dep- rem kuşakları ile tanımlanır. Depremlerde en önemli yoğunlaşma- nın görüldüğü yer Pasifik okyanusunun kenarlarını çevreleyen Pasifik Kuşağı’dır. Bu deprem kuşağı içerisinde dünya sığ depremlerinin %80’i, orta derinlik depremlerinin %90’ı ve derin odaklı depremlerinin ise hemen hemen %100’ü meydana gelemektedir.

Yerküre’in Zaman Boyutu Değişimleri T = 0 Olmama Durumu

Charles Lyell; Principles of Geology Charles Darwin

Yerküre’de Evrim Yerküre’de evrim, teneffüs ettiğimiz havada, okyanusların yapısı, bileşimi ve dinamiğinde, litosfer levhalarının hareketleri ve dağ oluşumlarında, yaşam şekillerinin geniş evrimsel dağılımında gözlenmektedir. Özetle, Yerkürenin tüm bileşenleri etkileşim halindedir.

Yerküre’in oluşumunda tesadüf ve zamanlama iyi bir ölçüttür Yerküre’in oluşumunda tesadüf ve zamanlama iyi bir ölçüttür. Yerküre’deki en ilkel yaşam formları 3.8 Milyar yıl öncesi ortaya çıkabilmiştir. Yerküre geçmişindeki önemli fiziksel değişimler ortam koşullarına göre gelişmiştir. Bunlardan en önemli iki olay aşağıdakilerdir: Yerkürenin ilkel atmosferinde olasılıkla su buharı ve CO2 yanında az miktarda diğer gazlar vardı, serbest oksijen bulunmuyordu. Neyse ki; mikroorganizmalar fotosentez yoluyla oksijen ürettiler. Yaklaşık 2.2 milyar yıl önce atmosferde serbest oksijen yoğunlaştı. Sonuçta; günümüz canlılarının ataları ortaya çıktılar. Yaklaşık 65 My önce Yerküre üzerine 10 km çapında bir meteor parçası çarptı. Dinozorlar da dâhil olmak üzere tüm bitki ve hayvanlardan çoğunluğu toplu bir katliamla kayboldu. Tesadüf bir olay olmamakla birlikte dinozorların yok oluşu ile diğer memeli canlı türlerinde günümüze dek uzanan hızlı bir evrim başladı. Eğer bu olay gerçekleşmeseydi memeliler, sıçan büyüklüğünde toprak altında yaşayan canlılar halinde kalacaklardı

Jeolojik Zamanlar Sayısal değerler günümüzden önce milyon yılı gösterir, çizelge göreceli yaşlandırma ile oluşturulmuştur. Prekambriyen üst zaman olarak tüm jeolojik geçmişin % 88 ini içerir.

Bir Gezegenin Doğuşu Bugünkü teori ve gözlemlerimize göre Evrenin Yaşı (yani Büyük patlama (Big Bang) nın başlangıcı) günümüzden 13.5-14.0 Milyar yıl öncesine dayanmaktadır. Bilindiği gibi, büyük bir patlama sonucunda evrene madde saçılmıştır. Başlangıçta atomik parçalar (proton, nötron ve elektronlar), ardından da kalıntılar soğudukça en hafif olan hidrojen ve helyum elementleri oluşmuş ve birkaç 100 My sonra gazları içeren bulutlarda yoğuşmalar sonucu, oluşum yerlerinden kaçan galaktik sistemin parçaları olan yıldızlar meydana gelmişir.

Küçük Parçalardan İlk Gezegenlere … Yerküre 4.5 milyar önce, toz ve gazlardan olan ve dönmeye başlayan bulut güneş nebulasından diğer gezegenlerle birlikte oluşmuştur. Güneş nebulası daralmaya başlamasıyla maddeler merkezde bir araya gelip ilk güneşi ortaya çıkarmıştır. Diğer nebula kısmı ise yassılaşmış döner bir disk şeklini almıştır.

Uzayda bulunan parçalar yüksek hızla Yeryüzüne çarpıp radyoaktif çözünme devam edince gezegenimizde sıcaklık sürekli artmıştır. Bu esnada çok sıcak olan iç kısım demir ve nikelin ergime sıcaklığına kadar ulaşmıştır. Ağır olan metal damlaları batarken, bildiğimiz ağır Yerküre çekirdeğini oluşturmuşlardır. Ergimiş çekirdek ile beraber Yerkürenin başlangıçtaki homojen bir bileşiminin ardından ve maddelerin yoğunluğuna bağlı kalarak birkaç katman gelişmiştir.

Sonuçta; kimyasal farklılaşma geliştikçe Yerkürenin üç ana katmanı ortaya çıkmaya başlar: Merkezde demir çekirdek, dış ince kabuk ve ikisinin arasında olan en kalın katman manto. Ayrıca buradan kaçan en hafif malzemeler (su buharı, karbon dioksit ve diğer gazlar) atmosferde ve sonra okyanuslarda toplanırlar

Atmosfer ve Okyanusların Kökeni Yerküre oluştuğunda atmosfer bileşiminde nebula aşamasındaki gazlar egemen olmalıydı: hidrojen, helyum, metan, amonyak, karbondioksit ve su buharı. Bunlardan en hafifleri olan hidrojen ve helyum olasılıkla Yerçekiminin zayıflığından uzaya kaçmıştır. Diğer gazların büyük bir çoğunluğu ise genç yıldızdan kaynaklanan Güneş rüzgârı ile uzaklaştırılmıştır.

Yerkürenin ilk kalıcı atmosferi; Yerin içindeki malzemelerde kapanlanmış gazların serbestleşmesiyle oluşmuştu. Bugün bile gaz çıkışı çok sayıdaki volkanik püskürmelerle devam etmektedir. Ancak ilk anlarda, ergimiş kütlelerin döngüsüyle artan şiddetli sıcaklıklar ile gaz çıkışı çok yaygındı. Bu gazların bileşimi bugünkü volkanik gaz bileşimlerine yakın olmalıdır. Magmanın kimyasal bileşimine bağlı olarak günümüz volkanik gaz bileşiminde % 35-90 su buharı, % 5-30 karbondioksit, % 2-30 kükürtdioksit ve daha az oranda azot, klor, hidrojen ve argon bulunmaktadır. Bu bağlamda ilk atmosferin bileşimi öncelikle su buharı, karbondioksit, az oranda diğer gazlar ve azot içerirken, serbest oksijen ise henüz yoktu.

Yeryüzü soğudukça su buharı yoğunlaşarak bulutlar ortaya çıkmış, fırtına şeklinde yağmurlar başlamıştır. Su kütlesi hacmi artarak çukur yerleri doldurdu ve okyanuslar meydana geldi. Yaklaşık 3.5 milyar yıl önce okyanuslardaki bakteriler fotosentez yoluyla oksijenin suda çözünmesini sağladı. Bu işleyişte organizmalar Güneş enerjisini kullanarak karbondioksit ve su ile organik maddeler üretebildi. Muhtemelen ilk bakteriler, hidrojen kaynağı olarak su yerine hidrojen sülfür (H2S) kullandı. Bununla birlikte ilk bakterilerden cyanobakteri (mavi algler) fotosentez yoluyla oksijen üretebildi.

Kayalarda yapılan kimyasal analizlerden en erken 2 Kayalarda yapılan kimyasal analizlerden en erken 2.2 milyar yıl önce atmosferde oksijen yoğunlaştığı anlaşılmaktadır. Giderek artan oksijen miktarı 1.5 milyar yıl önce bugünkü seviyesine ulaşmıştır. Serbest oksijenin var olması ile yaşam koşulları da sağlanmış olmaktadır. Atmosferde oksijen bolluğunun bir başka yararı da oksijen (O2) moleküllerinin mor ötesi ışınlamadan etkilenerek ve sonuçta ozon (O3) oluşumuna yarar sağlamasıdır. Bugün ozon tabakası yüksek atmosferde, stratosferde bulunur ve mor ötesi ışınları absorbe eder. Canlı yaşamında ölümcül etki yapan Güneş ışınmasından korunmayı da gerçekleştirir. Deniz canlıları her zaman bu ışınlardan okyanus suyu ile korunmuş olup, kıtalarda ise bu andan itibaren canlı yaşamını sağlayacak koşullar gelişmiştir.

Okyanusların Evrimi Yaklaşık 4 milyar yıl önce tüm okyanuslar % 90 kadar suyla dolmuş durumdaydı. İlkel atmosferde bol karbon dioksit, kükürt dioksit ve hidrojen sülfür bulunduğu için asit yağmurları sürekliydi. Böylece, Yer’in ilk kabuk kısımları hızlı bir ayrışma-bozunma aşamasından geçmişti. Serbestlenen sodyum, kalsiyum, potasyum ve silis gibi çeşitli atom ve moleküller yeni okyanus havzalarına taşındı. Çözünmüş moleküllerin bir kısmı havza tabanında birikerek sedimentleri oluşturdu. Diğerleri ise; okyanus suyunun tuzluluğunu sağladılar. Günümüz okyanus suyu % 3.5 çözünmüş tuz (genellikle NaCl) içermektedir. Sularda tuzluluk ani bir yükselişten sonra son 1 milyar yılda sabit bir değere ulaşmıştır

Yer Tarihinin Aşamaları Yer tarihinin ilk 4 milyar yıllık geçmişi Prekambriyen devri olarak bilinir. Yaklaşık % 90 zaman aralığını kapsayan bu devir iki üst zamana (Eon) ayrılır: Arkeen (eski zaman) ve devamında Proterozoyik (eski yaşam).

Prekambriyen; Yerküre kıtalarının oluşturulduğu zaman aralığıdır Prekambriyen; Yerküre kıtalarının oluşturulduğu zaman aralığıdır. Ancak önemli kıta parçaları da yok olmuştur. Kıta parçaları iki yoldan kaybolmaktadır: bozunma-aşınma ve Yer mantosuna doğru dalma. Ancak bundan 3 milyar yıl önce kıta kütleleri oldukça büyük boyutlara ulaştığından mantoya dalma konusunda direnir, dolayısıyla kıtasal yıkım olayında erozyon ön plana çıkmaktadır. Prekambriyen sonunda Yerküre’de kıta kütlesinin% 88 i oluşmuştu. Özetle karalar (terranes=karalar birliği), kıta kütlelerinden oluşmuş ve karaların kollüzyonu da kıtasal büyümeyi sağlamıştır.

Fanerozoyik Tarih: Yerkürenin Modern Kıtalarının Oluşumu Prekambriyen devri bitiminden sonra geçen 542 My süreye Fanerozoyik üst zamanı denir ve üç kısma ayrılır: Paleozoyik, Mesozoyik, Senozoyik. Fanerozoyik döneminin ilk başlangıcında sert parçalar (kemik, kavkı, diş) içeren birçok yaşam örnekleri ortaya çıkmış ve dolayısıyla fosilleşmede büyük bir ilerleme kaydedilmiştir. Fosillerin bulunuşu ile Fanerozoyik kıtasal evrimi daha anlaşılır hale gelmiştir. Jeolojik oluşumlara ait yaş tayinleri de o denli kolaylaşmıştır. Üstelik her organizmanın belli bir yaşamsal koşulları bulunduğundan, geliştirilmiş paleontolojik çalışmalar eski ortamlar hakkında faydalı bilgiler sunar.

Paleozoyik (I. Jeolojik Zaman) PANGEA SÜPER KITASI: Paleozoyik’te en önemli jeolojik olaylardan biride bir seri kıtasal çarpışma (kollüzyon) sonucu Kuzey Amerika, Avrupa, Sibirya ve diğer küçük kıta parçalarının yan yana gelmesiyle başlar

Paleozoyik sonuna doğru levha hareketleri kıtaların birleşmesine ve süper kıta Pangea’nın oluşumuna olanak sağladı (My=milyon yıl önce).

Mesozoyik (II. Jeolojik Zaman) Yaklaşık 186 My süren Mesozoyik üç devire ayrılır: Triyas, Jura, Kretase. Mesozoyik’te en önemli olay Pangea’nın parçalanmasıdır. Bu parçalanma önemli jeolojik ve biyolojik olayları beraberinde getirmiştir. Canlı toplulukları birbirlerinden ayrılmaları veya başka topluluklarla beraber yaşama durumları oluşmuş, biyota düzeyinde evrimsel değişimler başlamıştır. Mesozoyik başlangıcı dünyadaki kara yüzeylerinin en geniş olduğu zamandır.

Senozoyik (III. Jeolojik Zaman) Anlamı: yeni yaşam zamanıdır. Yaklaşık 65.5 My süren bir Yerküre evrimini kapsar. Günümüz fiziksel kara ortamları, canlı türleri ve okyanusların biçimleri ortaya çıkmaya başlamıştır. Kısa olmasına rağmen jeolojik olayların en çok çözülebildiği dönemdir. Yeryüzünde bu döneme ait sedimenter kayalar geniş alanları kapsar ve kaynağı tanınabilecek şekilde oldukça korunmuşlardır.

Senozoyik yaklaşık ayni zaman aralığını temsil eden iki Periyoda ayrılmıştır: Tersiyer ve Kuvaterner. Tersiyer dönemi 63 My süresinde beş adet epoka ayrılır. Kuvaterner periodu ise 2 epoktan oluşur ve sadece son 2 My kapsar. Tersiyer devri dağ oluşumu, izostatik ayarlama, volkanik faaliyet, yaygın erozyon ve sedimentasyon, günümüz kara görünüşünü yaratmıştır. Kuvaterner periyodu en önemli olay olarak insan evrimini, buzullaşma dönemlerini ve akarsuların çevreyi şekillendirmesini oluşturmuştur.

Jeolojik zaman sürecinde canlı evriminin gelişmesi.

Yerküre yaşamı nasıl şekillendirdi ? Yaşam yerküreyi nasıl şekillendirdi? Yer Bilimciler, Yerküre’nin jeolojik evrimini temelde inorganik bir süreç olarak görme eğilimine sahiptirler. Benzer olarak Yaşam Bilimciler de yaşamın evrimini temel bir biyolojik kavram olarak düşünme eğilimindedirler. Yerküre’nin yüzeyi yaşam formlarının faaliyetleri ile etkilenmekteyken, Yaşam’ın gelişimi de açık olarak Yerküre’nin yüzey koşullarından etkilenmektedir. Örneğin, atmosfer oksijen içermeseydi, yaşam mümkün olmazdı ve oksijenin varlığı yaşamın diğer türlerinin evrimini mümkün kılmıştır. Biz biliyoruz ki, jeolojik olaylar ve meteorit etkileri geçmişteki bazı canlıların neslinin tükenmesine neden olmuş ve evrim sürecini etkilemiştir. Modern yerküre’de biz ayrışma ve erozyon gibi jeolojik süreçlerdeki yaşamın rolü ile ilgiliyiz.

Yaşam ve çevre’nin bağlantıları sürekli bir araştırma ve tartışma konusudur. Lovelock (1979) tarafından ortaya konan extrem bir görüş -bilindiği gibi- Yaşam’ın yerküre yüzeyi kontrol ettiğini yönündedir. Fakat, jeolojik kayıtlardaki kanıtlar, özellikle canlıların neslinin tükenmesi, göstermektedir ki yaşam daima hayat için en iyi koşulları hesaba katmaz. Evrimin ne kadar sadece biyolojik olduğu yada ne kadar yerküre süreçleri ile etkilendiğini veya yerkürenin çevresinin ne ölçüde yaşamın varlığı ile biçimlendiğini anlayamaya çalışıyoruz.

Jeolojik kanıtlara dayalı olarak Yaşam’ın gelişimi (uzun dönemli oksijen, buz çağları ve canlıların neslinin tükenmesi)

İthaf “Bilim Cumhuriyeti”nin “Evrim” kapısından beni içeri alan Lise yıllarımın efsane Biyoloji Hocası Kenan KARBEK’e teşekkür ve şükranlarımla …

İlginiz ve Sabrınız için Teşekkürler !