Dünya’nın İç Yapısına Genel Bir Bakış

Yeryüzünün katmanlarını incelemek için genellikle iki farklı sınıflandırma kullanılıyor: Bileşimsel katmanlar ve mekaniksel katmanlar. Dıştan içe doğru bileşimsel katmanlar şöyle: Okyanussal kabuk, kı..
Görsel Telif: Discover Magazine

Yeryüzünün katmanlarını incelemek için genellikle iki farklı sınıflandırma kullanılıyor: Bileşimsel katmanlar ve mekaniksel katmanlar. Dıştan içe doğru bileşimsel katmanlar şöyle: Okyanussal kabuk, kıtasal kabuk, manto, çekirdek. Mekaniksel katmanlar ise yine dıştan içe doğru şöyle sayılabilir: Litosfer (taşküre), astenosfer, mezosfer, dış çekirdek, iç çekirdek. Bileşimsel katmanlar, kimyasal bileşenler dikkate alınarak, mekaniksel katmanlar ise fiziksel hareketler dikkate alınarak adlandırılmış bulunuyor.

Nereden Biliyoruz?

Tüm karasal gezegenler gibi, Dünya’nın içi de farklılaşmış bir yapı sergiler. Yani gezegenin içi, görsel açıdan tıpkı bir soğan gibi, birbirleri üzerine sarılı katmanlardan oluşur ve bu katmanlar yapısal olarak (kimyasal bileşim, jeolojik özellik, sıcaklık, basınç vb açılardan) birbirlerinden farklı olur. Tüm karasal gezegenlerin böyle olması, kuramsal olarak beklenen bir durumdur.

Dünya gezegeninin iç yapısına ilişkin şu anki çağdaş bilimsel kavrayışımız, sismik görüntüleme tekniklerinin yardımıyla elde edildi. Sismik görüntüleme, depremlerin ürettiği ses dalgalarının ölçümü ve farklı katmanlardan geçişin bu dalgaları ne kadar yavaşlattığı gibi incelemelerle gerçekleştirilir. Sismik hızdaki değişimler, yoğunluk farklarını belirlemek için Snell Yasası kullanılarak hesaplanan sapmaya neden olur.

Bunlara ek olarak, Dünya’nın kütleçekimsel ve manyetik alanlarının ölçümleri alınır. Ayrıca yerin derinliklerindeki basıncı ve sıcaklığı simüle etmek için kristalin katılarla deney yapılır. İç yapıdaki sıcaklık ve basınç farklılıklarının, gezegenin başlangıçtaki oluşum aşamasından kalan ısıya, radyoaktif elementlerin bozunumuna ve yoğun basınç dolayısıyla iç çekirdeğin donmasına bağlı olduğu anlaşılmış bulunuyor.

Yerkabuğu

Yeryüzünün en dışında bulunan, soğuyup sertleşmiş kabuğun derinliği 5 ilâ 70 km arasında değişir. Kıtalar ve okyanus tabanı olarak tüm yüzeyi kaplıyor olsa da, gezegenin toplam hacminin sadece %1‘ini oluşturur. En ince bölgeleri, okyanus tabanlarını oluşturan okyanussal kabuk kısımlarıdır ve genellikle 5 ilâ 10 km kalınlığında olur. Kıtasal kabuk kısımları ise özellikle dağlık bölgelerde oldukça kalın olabilir. Okyanussal kabuk, demir magnezyum silikat volkanik kayalar (bazalt gibi) benzeri yoğun malzemeden oluşurken, kıtasal kabuk daha az yoğun olan sodyum potasyum alüminyum silikat kayalardan (granit gibi) oluşur.

Mantonun en üst kısmı, kabuk ile beraber litosfer olarak adlandırılır. Litosfer, maksimum kalınlığı 200 km kadar olabilen düzensiz bir katmandır. Şu anda Dünya’nın kabuğunu oluşturan kayaların çoğu, 100 milyon yıldan kısa süre önce oluşmuştur. Ancak bilinen en eski mineral tanecikleri 4,4 milyar yaşındadır. Bu da Dünya’nın en az o zamandan beri katı bir kabuğu olduğuna işaret eder.

Yeryüzü katmanları (Telif: pubs.usgs.gov)

Manto

Gezegen hacminin yaklaşık %84‘ünü oluşturan manto, büyük ölçüde katıdır; fakat jeolojik zaman ölçeğinde oldukça ağdalı (viskoz) bir akışkan davranışı sergiler. Kabuk tabanında bulunan ve kısaca Moho olarak adlandırılan “Mohorovicic Süreksizliği”nden başlayan üst manto, 7 ilâ 35 km kalınlıkta olabilir. Üst manto ile üzerindeki kabuk, birlikte litosferi oluşturur.

Diğer katmanlara kıyasla, üst manto hakkında daha çok bilgiye sahibiz. Mantodaki hareket, yüzeyde tektonik levhaların hareketi ile kendini belli eder. Daha derinlerdeki ısının etkisiyle oluşan bu süreç, “Kıtasal Sürüklenme”den, depremlerden, sıradağların oluşumundan ve çok sayıda başka yerbilimsel süreçten sorumludur

Manto, kaya tipleri ve sismik özelliklerin yanı sıra, kimyasal olarak da kabuktan farklı yapıdadır. Bunun nedeni, manto malzemesi kısmen eriyik ve ağdalı iken, kabuğun mantodan türetilen katılaşmış maddelerden oluşmuş olmasıdır. Bu durum, uyumsuz elementlerin mantodan ayrılmasına neden olur; yoğunluğu daha az olan maddeler yukarı doğru yüzerek, yüzeyde katılaşır. Üzerinde bizim de yaşamakta olduğumuz yüzeye yakın yerde kristalleşen eriyik maddeler, tipik olarak daha düşük bir magnezyum/demir oranına ve daha yüksek bir silikon ve alüminyum oranına sahiptir. Minerolojideki bu değişimler, manto taşınımını (konveksiyonunu) etkileyebilir. Üst mantoda sıcaklık 500 – 900 °C aralığındadır. Üst ve alt manto arasında bir de geçiş bölgesi bulunur.

Alt manto, derinlik olarak 660 ilâ 2891 km arasında bulunur. Gezegenin bu bölümünde, sıcaklık 4.000 °C’ye ulaşabilir. Ancak manto üzerindeki aşırı basınçtan dolayı, ağdalılık ve erime, üst mantoya kıyasla çok sınırlıdır. Sismik açıdan nispeten homojen görünmesi dışında, alt manto hakkında çok az bilgiye sahibiz.

Tektonik levhalar

Çekirdek

Sismik incelemeler sonucunda sıvı olduğu doğrulanmış bulunan dış çekirdek 2300 km kalınlığındadır ve yarıçapı yaklaşık 3400 km’dir. Bu bölgede yoğunluğun 9.900 ilâ 12.200 kg/mcivarında, yani mantodakinden çok daha yüksek olduğu tahmin ediliyor. %80 oranında demire ek olarak, nikel ve bazı daha hafif elementlerden oluştuğu düşünülüyor.

Kurşun ve uranyum gibi daha yoğun elementler de ya çok ender görülüyor ya da daha hafif elementlere bağlanarak kabukta kalma eğiliminde oluyor. Dış çekirdek üzerinde, katılaşmasını sağlayacak kadar basınç bulunmuyor; o nedenle iç çekirdeğe benzer bileşime sahip olmasına karşın sıvı kalabiliyor. Dış çekirdekte sıcaklık 4300 K (4,030 °C) ile 6000 K (5,730 °C) arasında bulunuyor.

Sıcaklığının yüksekliği nedeniyle düşük ağdalılığa sahip bir akışkan durumunda olan dış çekirdek, türbülanslı konveksiyona maruz kalıp, gezegenin geri kalanından daha hızlı dönüyor. Bu da akışkan merkezinde girdaplı akımlara yol açarak, dinamo etkisi yaratıyor. Bunun, gezegenimizin manyetik alanını etkilediği düşünülüyor. Dış çekirdekteki ortalama manyetik alan gücünün 25 Gauss (2.5 mT) olduğu tahmin ediliyor; bu da yeryüzünde ölçülen manyetik alandan 50 kat yüksek bir değer.

Mantoda ısı taşınımına ilişkin iki farklı olasılık, yarıkürenin sağ ve sol yanlarında çizilen oklarla gösteriliyor.

İç çekirdek, kimyasal bileşim olarak dış çekirdek gibi büyük ölçüde demir ve nikelden meydana geliyor. Çapı ise yaklaşık 1220 km. Merkezindeki yoğunluk 12.600-13.000 kg/m³ aralığında bulunuyor. Bu da altın, platinum, paladyum, gümüş ve tungsten gibi ağır elementlerden epeyce barındırdığına işaret ediyor. Sıcaklığının 5,700 K (~5,400 °C) olduğu tahmin ediliyor. Demir ve diğer ağır elementlerin bu sıcaklıkta katı olabilmesinin nedeni ise oradaki basınç dolayısıyla erime sıcaklıklarının dramatik şekilde artmasından ve 330 ilâ 360 gigapascal’a çıkmasından ileri geliyor.

İç çekirdek Dünya’nın katı mantosuna sağlam bağlı olmadığı için gezegenin geri kalanından biraz farklı hızda dönüyor olabileceği uzun süredir düşünülüyor. Sismik dalgalarla yapılan incelemeler sonucunda, araştırmacılar iç çekirdeğin yüzeyden biraz daha hızlı döndüğü çıkarımı yapılıyor. Ayrıca yakın zamandaki keşifler, iç çekirdeğin de katmanlı bir yapısı olduğuna işaret ediyor. Dahası, yerbilimciler iç çekirdeğin yılda 1 mm kadar genişliyor olabileceğini düşünüyor. Bunun temel nedeninin ise iç çekirdekte, dış çekirdekteki kadar hafif element çözünmesinin gerçekleşmemesi olduğu belirtiliyor.

Yeryüzünün derinleri hakkında yanıtlanmayı bekleyen hâlâ çok fazla soru var. Yeri gelmişken, okumayanlar için Jules Verne’in “Dünyanın Merkezine Yolculuk” adlı bilimkurgu öyküsünü de öneriyor ve yerin ne kadar derinine inebildiğimizi gösteren aşağıdaki videoyu ekliyoruz.

Kaynak ve İleri Okuma

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv