Suyun Yolculuğu: Su, Dünyamıza Ne Zaman ve Nasıl Geldi?

Su canlılar için olmazsa olmaz bir molekül.. Sağlıklı bir yetişkin insan vücudunun yaklaşık %60’ı sudan oluşur. Bu oran bebeklerde %75’lere kadar çıkarken, yaşlılarda da %50’ye kadar düşebilmektedir. Beyin, akciğer, kalp, karaciğer ve böbrekler gibi tüm hayati organlarımız %65 ile %85 arasında sudan oluşur. Hatta kemiklerimizin bile yaklaşık %31’sudur. Tıpkı insan vücudu gibi dünyamızın da büyük bölümü suyla kaplıdır. Uzaydan gezegenimize baktığımızda yeryüzünün yaklaşık %70’inin sularla kaplı olduğunu görürüz. Ancak gezegenimizde su başlangıçta yoktu… Gezegenimiz yüz milyonlarca yıl volkanların etkin olduğu çorak ve kupkuru bir haldeydi… Peki, hiç merak ettiniz mi? Bu kadar su gezegenimize nereden ve nasıl geldi? Gelin bu sorunun cevabını arayalım… 

      Bu konuyu Youtube kanalımdan da izleyebilirsiniz.

Suyun yolculuğuna başlamadan önce suyun yapısına bakalım… Su molekülünün oluşabilmesi için iki hidrojen ve bir oksijen atomunun bir araya gelmesi gerekiyor. O halde öncelikle bu iki elementin nasıl oluştuğunu bulmalıyız. Evrende en bol bulunan atom hidrojen. 13.7 milyar yıl önce gerçekleşen büyük patlamayla birlikte Hidrojen ortaya çıktı. Bu patlama sırasında ortaya çıkan enerjinin bir bölümü radyasyon ve parçacıklar halinde yoğunlaşmaya başladı… Patlamanın ardından geçen ilk üç dakika içinde yeni oluşan elektron ve protonlar yavaşlayıp birbirini çeker hale geldi. Bu süreç evrendeki tüm hidrojenin oluşmasını sağladı ve bu oluşan hidrojen günümüze kadar geldi. 

Oksijen atomu ise hidrojenden milyonlarca yıl sonra ortaya çıktı. Büyük patlama sonrası evren genişlemeye devam ederken hidrojen bulutları bir araya gelip yoğunlaştı ve birleşerek helyuma dönüştü. İlk oluşan yıldızlar, içerdikleri hidrojen tükeninceye kadar milyarlarca yıl boyuna yandı. Ardından bu yıldızlar çöktü ve helyumları birleşti. Çekirdek tepkimesi olarak da isimlendirilen ve sonucunda çok büyük miktarda enerji açığa çıkaran füzyon çeşitli aşamalardan geçerken, bu ilk yıldızlar helyumdan demire kadar bugün bildiğimiz birçok ağır elementi oluşturdu. Sonunda bu yıldızların çekim gücü, oluşan ağır atomları birleştirecek kadar kalmadığında yıldızlar patlayıp söndü. İşte bu patlama sonucu oluşan en önemli atomlardan biri de oksijendi… 

Hidrojen ve oksijeninin oluşum hikayesinden sonra, bu iki atomun nasıl bir araya geldiğine bakalım.. Günümüzden yaklaşık 5 milyar yıl önce, hidrojen ve oksijen atomları, nebula olarak adlandırdığımız, yıldız kalıntıları gezegensi toz bulutlarında tutunup burada birbirleriyle birleşerek su molekülünü oluşturdu. Ardından bu buzlu toz bulutu, kendi kütle çekimi altında çökmeye başladı. Daha fazla cismi kendine çekti ve sonunda nükleer füzyon gerçekleşti. Bu nükleer füzyon oluşumu, bir ön yıldız yani bebek güneşimizi oluştururken bir şey daha yaptı… aşırı ısınma nedeniyle içine çektiği cisimlerdeki suyun buharlaşıp boşluğa kaçmasına neden oldu. Uzaya kaçan buharlaşmış su, soğukta buz yumakları halinde toplanmaya başladı.. Peki, nereden biliyoruz bu şekilde olduğunu diyor olabilirsiniz? Gökbilimciler, 2011 yılında bir yıldızın oluşum sürecini izleme fırsatı yakaladılar. Bu yıldızın oluşum aşamasında 10 milyon Amazon nehrine eşit miktarda su uzaya salındı. Güneşimiz de bir yıldız olduğu için, sürecin bu şekilde olmuş olması kaçınılmaz… 

Şimdi temel sorunumuza giriş yapabiliriz. Su, dünyamıza ne zaman ve nasıl geldi? Dünya ilk oluşmaya başladığında bir atmosferi yoktu, dahası alev topu gibiydi. Yani başlangıçta yeryüzümüzde suyun olmasına olanak sağlayacak koşullar yoktu… O zaman su dünya dışı başka kanallarla gelmiş olmalı. Bunun için iki farklı adayımız var. Bunlar asteroitler ve kuyruklu yıldızlar… çünkü hem asteroitlerin hem de kuyruklu yıldızların içlerinde su barındırdıkları biliniyor… Peki hangisinden geldiğini nasıl bileceğiz? Burada devreye kimya giriyor. Kozmik objelerin kimyasal yapılarını inceleyerek onların kökenlerini bulabiliriz. Gökbilimciler, kuyruklu yıldızların ve asterotilerin içerdiği suyun kimyasal özellikleriyle dünyamızdaki suyun özelliklerini karşılaştırmaya karar verdiler. Suyun bileşenlerinden hidrojenin belli bir oranında, çekirdeği bir proton ve nötrondan oluşan ağır hidrojen yani döteryum bulunur. Döteryumun hidrojene olan oranı, Güneş sistemimizde suyun nerede oluştuğuna dair hassas bir göstergedir. Bir suyun nerede oluştuğuna karar vermek için ağır suyuna bakabiliriz. bulabiliriz. 

1986’dan itibaren araştırmacılar, kuyruklu yıldızların suyunu test etmenin peşine düştüler. Tempel 1, Wild 2, Halley, Hale Bopp gibi kuruklu yıldızların suları incelendi. Sonuç şaşırtıcıydı. İncelenen kuyruklu yıldızlardaki suyun hidrojen döteryum oranı dünyamızın okyanuslarının yarısı kadardı. Bu sonuç gezegenimizdeki suyun kaynağının kuyruklu yıldızlar olmadığını gösteriyordu… son olarak 2015 yılında rosetta uydusu bir kuyruklu yıldızı ziyaret ederek ölçümler yaptı. Ancak onun döteryum oranı da okyanuslarımızdan üç kat daha ağırdı.. yapılan bu çalışmalar, kuyruklu yıldızlardaki suyun döteryumuyla okyanuslarımızdaki suyun oranının uyumlu olmadığını gösteriyordu. Bu da gezegenimizdeki suyun en azından tamamının kuyruklu yıldız kaynaklı olmadığını kanıtlıyor.. 

Peki, dünyamızdaki suyun kaynağı asteroitler olabilir mi? 2011 yılında dev bir asteroit olan Vesta üzerinde yapılan incelemeler, doğru bildiğimiz bazı bilgilerimizde köklü değişiklikler yaptı. Önceleri, asteroitlerin kuru oldukları düşünülüyordu. Ancak yapılan çalışmalar, Vesta’nın kuru sanılan yüzeyinde su izlerini ortaya çıkardı. Daha da şaşırtıcı olanı vesta üzerindeki su örneğindeki döteryum oranı, gezegenimizdeki suyla birebir örtüşüyordu… bu durum gezegenimize suyu asteroitlerin getirdiği tezini destekliyordu… 

Peki, asteroitler dünyamıza nasıl suyu getirdiler? 

Bunun cevabı gezenimizin oluşum aşamalarına gizli.. Dünyamız 4 milyar yıl önce göktaşı bombardımanı yaşadı. Bu bombardımanda sayısız asteroit, dünyamıza çarptı, dolaysıyla su getirdi. Yeryüzü çarpmalar nedeniyle ısındı, yüksek sıcaklıklar gelen suyun buharlaşmasına neden oldu. Yükselip buharlaştı, sonra yoğunlaştı ve yağmur olarak yağdı. Bu süreç binlerce yıl sürdü… O halde gezegenimizdeki suyun kaynağını bulduk mu? Pek sayılmaz… dünyamızdaki bütün suyun asteroitler ve kuyruklu yıldızlarla gelmiş olması mümkün görünmüyor… bunun için başka kaynaklar da aramak durumundayız… Deprem bilimciler, bir keşif yaptılar. Yerin kmlerce içinde oluşan patlamalar ses dalgaları halinde yayılıyordu. Ancak bu titreşimler, yerin 480 km altına geldiğinde aniden yavaşlıyordu… Bilimsel çalışmalar, ses dalgalarını yavaşlatabilecek tek bir madde olduğunu söylüyor. O da su… Bu durum yeryüzünün içinde, yeryüzünden çok daha fazla miktarda su olduğuna işaret ediyor. Şimdi yeni bir soruyla karşılaşıyoruz.. asteroitlerin ya da kuyruklu yıldızların dünyamıza çarpma sırasında o kadar derine inemeyeceklerini biliyoruz. Yani şöyle anlatayım. Yerin içindeki suyun, dünyanın oluşmasından sonra oraya konulmuş olması mümkün görünmüyor.. O zaman bu su nereden geldi? 

Bunun tek açıklaması yerküre oluşurken bu su orada vardı. Bunun için en eski kara parçası kalıntıları üzerinde inceleme yapılması gerekti. 4.4 milyar yaşındaki zirkon mineralleri üzerinde yapılan bir inceleme o dönemde suyun olduğunu kanıtladı. Yani daha gezegenimizde asteroid çarpmaları yaşanmadan çok önce de su vardı. 

Peki bu nasıl mümkün oluyor? 

Şimdi bilgilerimizi birleştirelim ve gezegenimizdeki suyun hikayesini oluşturalım. 

Güneşin oluşması aşamasında etrafa saçılan kayalardan ve buzlardan oluşan disk birkaç milyon yıl güneşin etrafında dönmeye devam etti. 20 milyon yıllık bir süreçte, gezegenler oluştu. Dünyamızda oluşurken onu oluşturan kaya ve buzların içindeki su gezegenin içinde kaldı. Tabi, 4,5 milyar yıl önce Dünya ilk oluştuğunda yüzeyi sürekli patlayan yanardağlarla kaplı, magmanın aktığı, sürekli kayaların çarptığı bir gezegendi. Bu nedenle ilk oluştuğunda yüzeyindeki su, atmosferde olmadığından kaynayıp uzaya uçtu. Dünya oluşumunu devam ettiriyordu, aşırı sıcaktan dolayı demir gibi ağır elementler gezegenimizin merkezine doğru akarken, su da yer yüzüne çıkıp kaynayıp uzaya gidiyordu.. Zamanla manto soğumaya başlayınca her şey yavaş yavaş yerine oturmaya başladı. Atmosfer oluşmaya başlayınca, dünyanın derinliklerinden gelip ısınan ve buharlaşan su, yoğunlaşıp yağmur olarak yağmaya başladı.. Ancak bu su gezegenimiz hala sıcak olduğu için okyanusları oluşturacak kadar su biriktiremiyordu. Yani okyanuslardaki su, dışardan gelme.. Dünyamıza göktaşı ve kuyruklu yıldız bombardımanı başladı. Dünya’nın oluştuğu 4,5 milyar yıl öncesinden 3,8 milyar yıl öncesine kadar devam etti. Bu dönem sona erdiğinde artık Dünya’da okyanuslar vardı. Dünyamızın suyun korunması için Güneş’e ideal uzaklıkta olması da bu süreci kolaylaştırmıştı.. 

Bu şekilde en azından şu ana kadar bilimsel çalışmalardan elde ettiğimiz bilgiler, suyun hikayesinin bu şekilde olduğunu gösteriyor. İlerde yapılacak yeni keşifler, suyun yolculuğunu daha kesin olarak ortaya koyabilir. Gelecek içeriklerde görüşmek dileğiyle.. Su için sağlıklı kalın…