Dünya'nın su döngüsünün yalnızca yüzey ve atmosferle sınırlı olmadığı, gezegenin çok daha derin katmanlarına kadar uzanıyor olabileceği yönünde yeni bulgular ortaya çıktı. Nature Geoscience dergisinde yayımlanan bir araştırmada bilim insanları, yüzeyin yaklaşık 660 ila 2.900 kilometre altında yer alan alt mantoda büyük miktarda suyu mineral yapısında depolayabilecek iki yeni demir oksihidroksit türü keşfetti. Araştırma, bu minerallerin gerçekten Dünya'nın derinliklerinde var olduğunu doğrudan kanıtlamıyor; ancak laboratuvar koşullarında gerçekleştirilen deneyler, söz konusu minerallerin alt mantonun son derece yüksek sıcaklık ve basınç ortamında kararlı kalabildiğini gösterdi.
Elmas Örs Hücreleriyle Derinliklerin Koşulları Taklit Edildi
Araştırmacılar, Dünya'nın derinliklerindeki koşulları laboratuvar ortamında yeniden oluşturmak için elmas örs hücreleri adı verilen özel cihazlardan yararlandı. Bu sistemlerde son derece küçük numuneler iki elmas arasına sıkıştırılırken eş zamanlı olarak lazerler aracılığıyla yüksek sıcaklıklara maruz bırakıldı. Böylece alt mantonun aşırı basınç ve ısı koşulları deneysel olarak taklit edildi.
Deneyler sonucunda daha önce bilim dünyasında bilinmeyen iki yeni mineral fazı tanımlandı: Fe5O12Hx ve Fe7O12Hx. Her iki mineral de demir oksihidroksit grubuna ait olup bu minerallerin en dikkat çekici özelliği, çevrelerinde çok az miktarda su bulunduğu durumlarda dahi hidrojen barındırabilmeleri ve suyu kristal yapılarında tutabilmeleri oldu. Bazı deneylerde başlangıç materyalindeki su oranı yüzde 0,1'in altında kalmasına karşın yeni minerallerin yine de oluşabildiği gözlemlendi.
Yerin Altında Sıvı Okyanus Değil, Kristal Yapıda Hapsolmuş Su
Araştırmanın bulgularını değerlendirirken önemli bir ayrımın altını çizmek gerekiyor: Bilim insanları, Dünya'nın derinliklerinde devasa bir sıvı su okyanusu keşfetmedi. Söz konusu su, yüksek basınç ve sıcaklık altında minerallerin kristal kafes yapısının içine hapsolmuş halde bulunuyor. Bu, suyun sıvı hâlde bir rezervuar oluşturmasından çok farklı bir depolama biçimi.
Bununla birlikte bu minerallerin potansiyel önemi küçümsenemez. Çevrelerindeki manto kayalarına kıyasla daha yoğun bir yapıya sahip olan bu mineraller, son derece kısıtlı su miktarlarının bulunduğu ortamlarda bile oluşabilme kapasitesiyle dikkat çekiyor. Bu özellik, söz konusu minerallerin Dünya'nın iç yapısında ne denli yaygın biçimde var olabileceğine dair soruları da beraberinde getiriyor.
Mineraller Manto ile Çekirdek Sınırına Kadar Çökmüş Olabilir
Araştırmacılar, bu su taşıyan minerallerin Dünya'nın erken dönemlerinde kritik bir rol oynamış olabileceğini öne sürüyor. Gezegenin oluşumunun ilk aşamalarında var olduğu düşünülen erimiş magma okyanusunun soğuyup kristalleşmesi sürecinde bu minerallerin meydana geldiği ve yüksek yoğunlukları nedeniyle manto ile çekirdek arasındaki sınıra doğru çökmüş olabileceği değerlendiriliyor. Yüzeyin yaklaşık 2.900 kilometre altında konumlanan bu sınır bölgesi, söz konusu minerallerin bugün hâlâ bulunuyor olabileceği alan olarak işaret ediliyor.
Ancak araştırmacılar bu suyun orada kalıcı olarak hapsedildiğini de söylemiyor. Manto içindeki hareketler sırasında su taşıyan mineraller daha sığ bölgelere taşındığında üzerlerindeki basınç azalabiliyor; bu da minerallerin kararsızlaşmasına ve bünyelerindeki suyu çevrelerindeki yapılara bırakmasına yol açabiliyor. Böylece serbest kalan suyun bir bölümünün, milyonlarca yıl boyunca süren jeolojik süreçler içinde manto hareketleri ve volkanik faaliyetler aracılığıyla yeniden yüzeye ulaşması mümkün görünüyor.
Dünya'nın Su Döngüsü ve Suyun Kökeni Yeniden Sorgulanıyor
Araştırmacılar, bu bulgunun Dünya'daki suyun kaynağına ilişkin tartışmalar açısından da önemli sonuçlar doğurabileceğini vurguluyor. Bilim dünyasında gezegenin suyunun asteroitler tarafından taşınmış olabileceği ya da Dünya'nın oluşumundan sonraki süreçlerde mantoya dahil olmuş olabileceği gibi farklı modeller bulunuyor. Yeni çalışma, bu tartışmalara yeni bir boyut katarak suyun Dünya'nın derinliklerinde mineral yapılarının içinde çok uzun süre depolanabileceğini gösteren bir mekanizma ortaya koyuyor.
Bununla birlikte araştırmanın pek çok soruyu yanıtsız bıraktığı da açık. Bilim insanları henüz bu minerallerin alt mantoda ne ölçüde yaygın olduğunu ve toplamda ne kadar su depolayabildiklerini kesin olarak belirleyebilmiş değil. Araştırma, Dünya'nın su döngüsünün sandığımızdan çok daha karmaşık ve derin köklere sahip olduğuna işaret ederken bu alandaki çalışmaların sürmesi gerektiğini de açıkça ortaya koyuyor.
Sıkça Sorulan Sorular
Bilim insanları Dünya'nın derinliklerinde hangi yeni mineralleri keşfetti?
Araştırmacılar, Fe5O12Hx ve Fe7O12Hx olarak adlandırılan iki yeni demir oksihidroksit fazı keşfetti. Bu mineraller daha önce bilim dünyasında bilinmiyordu ve her ikisi de bünyelerinde su tutabilme özelliğine sahip.
Bu mineraller Dünya'nın tam olarak hangi derinliğinde bulunuyor olabilir?
Araştırma, söz konusu minerallerin yüzeyin yaklaşık 660 ila 2.900 kilometre altında uzanan alt mantoda, özellikle de manto ile çekirdek arasındaki sınır bölgesinde bulunuyor olabileceğini öne sürüyor.
Yeni mineraller nasıl bir yöntemle keşfedildi?
Bilim insanları, Dünya'nın derinliklerindeki koşulları taklit etmek için elmas örs hücreleri adı verilen cihazlar kullandı. Bu sistemlerde küçük numuneler iki elmas arasında sıkıştırılırken lazerlerle yüksek sıcaklıklara maruz bırakıldı ve deneyler sonucunda iki yeni mineral fazı belirlendi.
Araştırma, Dünya'nın derinliklerinde sıvı bir su okyanusu bulunduğunu mu kanıtlıyor?
Hayır. Araştırmacılar, yerin altında dev bir sıvı su okyanusu keşfetmedi. Söz konusu su, yüksek basınç ve sıcaklık koşullarında minerallerin kristal yapısının içinde hapsolmuş halde bulunuyor. Ayrıca araştırma, bu minerallerin gerçekten Dünya'nın derinliklerinde var olduğunu doğrudan kanıtlamıyor.
Bu suyun yeniden yüzeye çıkması mümkün mü?
Araştırmacılara göre mümkün. Manto hareketleri sırasında su taşıyan mineraller daha sığ bölgelere taşındığında basınç azalıyor, mineraller kararsız hale geliyor ve içerdikleri suyu çevrelerine bırakabiliyor. Bu suyun bir bölümünün milyonlarca yıl içinde manto hareketleri ve volkanik faaliyetler aracılığıyla yüzeye ulaşması mümkün görünüyor.
