Yaklaşık 4,5 milyar yıl önce var olan, lavlarla kaplı ilkel gezegen 'Proto-Dünya'nın parçalarının, günümüzdeki kayaların içinde bozulmadan günümüze kadar ulaşmış olabileceğine dair ilk doğrudan kanıtlar, çığır açan yeni araştırmalarla ortaya konuldu.
Yapılan bir araştırmaya göre, bu parçacıklar, bilim insanlarının şimdiye kadar incelediği diğer kaya veya meteoritlerde görülmeyen belirgin potasyum izleri taşıyor. Teorik olarak, bu izlerin Ay'ı oluşturan dev çarpışma sırasında yok olması bekleniyordu, ancak şimdi bu yıkıcı olaydan bir avuç izlerin kurtulduğu ve zamanın testine dayandığı anlaşılıyor.
Araştırmanın ortak yazarlarından ve MIT'de Yer ve Gezegen Bilimleri profesörü olan Nicole Nie, bu durumun, ilkel Dünya materyallerinin korunduğuna dair belki de ilk doğrudan kanıt olduğunu belirtti. Nie, bu bulgunun heyecan verici olduğunu çünkü bu erken dönem izlerinin Dünya'nın evrimi boyunca yavaşça silinmesinin beklendiğini ifade etti.
Proto-Dünya, erken Güneş Sistemi'nde kozmik toz ve meteoritlerden oluşan, köpüren, erimiş kayadan ibaret bir top halindeydi. Ancak yaklaşık 100 milyon yıl sonra, gezegenimiz Theia adında Mars büyüklüğünde bir gezegenle yaşadığı yıkıcı bir çarpışmayla sarsıldı. Bu çarpışma o kadar güçlüydü ki, Proto-Dünya'nın içini tamamen bozdu ve Ay'ı oluşturan, Dünya'nın öncülünün bir parçasını uzaya fırlattı.
Theia, aynı zamanda Proto-Dünya'ya devasa miktarda yeni malzeme taşıyarak, Dünya'nın öncülünün kimyasını geri dönülmez bir şekilde değiştirdi ve onu günümüzdeki haline daha yakın bir gezegene dönüştürdü. Çağlar boyunca levha tektoniği gelişti ve materyal tekrar tekrar Dünya'nın içine geri döndü. Sonuç olarak, bilim insanları günümüzdeki kayalarda Proto-Dünya'nın sağlam parçalarını bulmanın mümkün olacağını düşünmüyorlardı.
Daha önce, Ay oluşturan çarpışmadan önceye tarihlenmesi mümkün olan, rutenyum elementine bağlı sıradışı kimyasal izler taşıyan kayalar bulunmuştu, ancak bu izlerin çarpışmadan sonra da kaynaklanmış olabileceği için sağlam bir kanıt sunmadığı belirtilmişti.
Ancak yeni keşfedilen potasyum izleri, Proto-Dünya'nın parçalarının hala var olduğuna dair bugüne kadarki en kesin kanıtı sunuyor. Uzmanlar, en makul açıklamanın, bu materyallerin çarpışmadan önceye ait olduğu yönünde olduğunu dile getiriyor.
Potasyum Oranlarındaki İpuçları
Yeni keşfedilen izler, potasyumun farklı versiyonları veya izotopları arasındaki orantıdaki ince dengesizliklerden kaynaklanıyor. Potasyumun üç doğal izotopu bulunmaktadır: potasyum-39, potasyum-40 ve potasyum-41. Bu izotoplar aynı sayıda protona sahip olmalarına rağmen farklı sayıda nötron içerirler, bu da onlara farklı atom kütleleri verir.
Dünya'daki kayalarda genellikle potasyum-39 ve potasyum-41 baskındır, potasyum-40 ise sadece eser miktarda bulunur. Daha önceki çalışmalarda, yeni araştırmanın yazarları, meteoritlerde anormal miktarda potasyum-40 bulmuşlardı; bu da Güneş Sistemi'ndeki zaman içindeki değişen koşulları kaydediyordu. Bu durum, potasyum izotop anormalliklerinin modern Dünya'nın oluşumundan önceki materyalleri işaret edebileceğini düşündürmüştü.
Yeni çalışma için, araştırmacılar Grönland, Kanada ve Hawaii gibi daha önce tuhaf rutenyum izleri veren birkaç bölgeden antik kaya örnekleri topladılar. Potasyum izotop anomalilerini tespit etmek için kayaları toz haline getirip asitte çözdüler. Ardından, numunelerdeki potasyumu izole ettiler ve kütle spektrometresi kullanarak farklı potasyum izotoplarının oranlarını ölçtüler.
Araştırmacılar, kayaların Dünya'daki diğer materyallere kıyasla potasyum-40 açısından yetersiz olduğunu buldular. Bu potasyum izotop anormalliğinin Proto-Dünya'ya kadar uzanıp uzanmadığını belirlemek için bilgisayar simülasyonları gerçekleştirdiler. Dünya'ya inmiş bilinen her meteoritten elde edilen verileri kullanarak, bu çarpışmaların ve Ay oluşturan çarpışmanın, çağlar boyunca yeni materyal taşınması yoluyla Dünya'nın bileşimi üzerindeki etkilerini modellediler.
Simülasyonlar, özellikle Theia ile olan çarpışmanın Dünya'ya bol miktarda potasyum-40 bıraktığını gösterdi, bu da günümüzdeki kayalarda gördüğümüz daha yüksek potasyum-40 miktarını açıklıyor. Uzmanlar, genel izotop bileşimini değiştirmek için önemli miktarda materyal eklenmesi gerektiğini ve bu değişimin büyük ölçüde Ay oluşturan çarpışmadan kaynaklandığını belirtiyor.
Antik kayalarda keşfedilen potasyum izinin, araştırmacıların daha önce meteoritlerde bulduğu izden farklı olduğu, bu nedenle Ay oluşturan çarpışmadan sonra meteoritlerin Dünya'nın mevcut potasyum profilini oluşturmuş olmasının pek olası olmadığı ifade ediliyor. Bu durum, Proto-Dünya'nın sahip olduğumuz meteoritlerden izotopik olarak farklı bir materyalden oluştuğunu gösteriyor.
Uzmanlara göre, Dünya'daki kayalardaki potasyum-40 miktarını önemli ölçüde artırabilecek tek bilinen olay Ay oluşturan çarpışmadır. Bu, Grönland, Kanada ve Hawaii'den gelen potasyum-40 açısından yetersiz kayaların Ay oluşturan çarpışmadan daha eski olduğu ve Proto-Dünya'ya tarihlenmesi gerektiği anlamına geliyor.
Bu çalışmaya dahil olmayan bir uzman, bulguların ikna edici olduğunu ve bulunan potasyum izotop imzasının, ilkel meteoritlerin bir karışımıyla açıklanamayacağını belirtti. Sonuçlar, Proto-Dünya'nın kalıntılarının, mantonun sürekli karışması gibi jeolojik süreçlerden kurtulduğunu ima ediyor.
Bu imzanın, Dünya'nın kayalarından önemli bir süre boyunca ayrı olarak korunduğunu belirten uzman, muhtemelen manto tabanında daha fazla Proto-Dünya materyalinin gizlenmiş olabileceğini ve şu anda sadece yukarı çıkan küçük parçaları alabildiğimizi ekledi.
