Dünya'da yaşamın ne zaman başladığı sorusu, insanlık tarihi kadar eski bir merak konusu. İsveç Doğa Tarihi Müzesi'nden Profesör Martin Whitehouse, bunun "insanlığın temel sorularından biri: Dünya'da yaşam ne zaman ortaya çıktı?" olduğunu belirtiyor.
Geçmişte, biyolojik kaynaklı olduğu düşünülen karbonun 3.95 milyar yıl öncesine tarihlenmesi, Dünya'daki yaşamın en eski kalıntıları olarak kabul edilmiş ve büyük ilgiyle karşılanmıştı. Ancak bu iddia, beraberinde şüpheleri de getirmişti.
Profesör Whitehouse, bu yıl Prag'da düzenlenen Goldschmidt Konferansı'nda sunduğu yeni kanıtlarla, söz konusu karbonun aslında 2.7-2.8 milyar yıl yaşında olduğunu öne sürdü. Bu durum, bulunan yaşam izlerinin yaşını önemli ölçüde gençleştiriyor.
Organik Karbon mu, Jeolojik Oluşum mu?
Kanada'nın Labrador bölgesindeki bir kayada bulunan bu karbonun kökeni, tartışmaların merkezinde yer alıyor. Bilim insanları, bu kayanın deniz tabanındaki çökeltilerden oluştuğunu ve erken mikrobiyal yaşamın kalıntılarını barındırdığını savunuyor. Milyonlarca yıl süren basınç ve ısı altında bu çökeltiler, mikrobik karbonla birlikte sertleşerek başkalaşım geçirmiş ve grafit parçacıklarına dönüşmüş.
Grafitin biyolojik mi yoksa jeolojik kökenli mi olduğunu anlamanın anahtarı, karbon izotop oranlarında yatıyor. Yaşamın ilk evrelerinden itibaren, canlıların enzimleri karbon-13'ten daha hafif olan karbon-12 izotopunu tercih etme eğiliminde. Bu nedenle, organik karbon jeolojik karbona göre daha fazla karbon-12 içerir. Labrador grafitinde de bu "hafif" biyolojik izotop imzası görülüyor.
Ancak asıl soru, bu karbonun gerçek yaşının ne olduğudur.
Karmaşık Kayalar, Karmaşık Tarihler
Labrador kayalarının yaşını belirlemek, jeologlar için oldukça karmaşık bir süreç. Bu kayalar, gezegenimizin en yaşlı kayaçlarından bazılarıdır ve kıtaların oluşumu, çarpışması ve parçalanması gibi pek çok jeolojik olaya tanıklık etmişlerdir. Isınma, sıkışma, erime ve faylanma gibi süreçlerden geçen bu kayaların üzerinde, pek çok farklı jeolojik olayın izleri bulunuyor.
Whitehouse, bu kayaların "inanılmaz derecede karmaşık" olduğunu ve çoklu deformasyon evreleri geçirdiğini ifade ediyor. Bu tür tortul kayaçların yaşını belirlemenin en yaygın yollarından biri, içlerindeki volkanik kül tabakalarını veya belirgin fosilleri incelemektir. Ancak Labrador kayalarında bu tür belirgin fosiller bulunmuyor.
Whitehouse'a göre, "kayanın kendisi doğrudan tarihlendirilemez." Bu nedenle, daha genç ve tarihlendirilebilir bir kaya oluşumuyla kesişim noktası arayışı önem kazanıyor. Jeolojinin temel prensiplerinden biri olan kesişme ilişkisi, bir oluşumun diğerini kestiğinde, kesen oluşumun daha genç olduğunu gösterir.
Labrador'daki karbon içeren başkalaşım geçirmiş silt taşının çevresinde gri bantlı gnays kayaları bulunuyor. Ancak bu iki kaya arasındaki sınır paralel olduğu için, yaş belirlemede kullanılabilecek net bir kesişim noktası bulunmuyor.
3.95 milyar yıl yaş iddiasını ortaya atan araştırmanın ortak yazarlarından Tokyo Üniversitesi'nden Profesör Tsuyoshi Komiya'nın ekibi, farklı bir bölgede buldukları kesişen bir kayayı kullanarak yaş tayini yapmış ve bunu karbon içeren silt taşına uyarlamış. Komiya'ya göre, "gnaysın üst kabuk kayalarına (mafik ve sedimanter kayalar) sokulduğu keşfedildi."
Ancak Whitehouse, farklı kayaç örnekleri arasındaki bu tür çıkarımları sorguluyor. Whitehouse, "Tarihleştirmeye çalıştığınız ve aslında tarihlendirdiğinizi düşündüğünüz şeyle hiçbir ilgisi olmayabilecek bir şeyi tarihlendirmek için çok uzun mesafeli varsayımlara ve korelasyonlara dayanmak zorunda kalırsınız." diyor.
Ottawa Üniversitesi'nden ve bu çalışmalarda yer almayan Profesör Jonathan O'Neil de Whitehouse ile hemfikir. O'Neil, "kesişen ilişkilerden emin olmadığımı hatırlıyorum" diyerek, iki oluşumdan birinin diğerinden kesin olarak daha yaşlı olup olmadığının net olmadığını belirtiyor.
Bu jeolojik kanıtların tartışmalı olması nedeniyle, 3.95 milyar yıllık yaş iddiasını destekleyen diğer temel unsur, başkalaşım geçirmiş silt taşının çevresindeki zirkon kristallerinden elde edilen radyometrik tarihlerdir.
Zirkonlar Tarihi Kaydediyor
Jeologlar, kayaların yaşını belirlemek için zirkon mineralini kullanır. Zirkon kristalleşirken uranyum alır ancak kurşun almaz. Radyoaktif uranyumun kurşuna yavaşça bozunmasıyla, uranyum ve kurşun oranı kristalin yaşını verir.
Ancak bu kadar karmaşık kayalardan elde edilen herhangi bir tarihte asıl zorluk, tam olarak hangi jeolojik olayı tarihlediğini bilmektir. Tek başına bir sayı, bölgeyi etkileyen olaylara dair diğer tüm jeolojik kanıtların bağlamı olmadan çok az anlam ifade eder.
Hem Whitehouse hem de O'Neil, bağımsız olarak Komiya'nın ekibinin tarihlediği aynı kayaları örneklemiş ve tarihlerini belirlemişlerdir. Komiya'nın ekibinin 3.95 milyar yıl yaş bulduğu yerde, Whitehouse ve O'Neil'in yeni tarihleri yaklaşık 3.87 milyar yıl olarak ortaya çıkmıştır. Daha da önemlisi, O'Neil ve Whitehouse'un tarihleri, bu kadar eski kayalar için inanılmaz derecede hassas olan artı-eksi 5 veya 6 milyon yıllık hata paylarıyla çok daha kesin sonuçlar vermiştir. Komiya'nın 3.95 milyar yıllık tarihinin hata payı ise bunun yaklaşık 10 katı daha büyüktü.
Ancak daha da önemli bir soru var: Bu tarih, organik karbonun yaşıyla nasıl ilişkilidir? Kayalar, zirkonlardaki tarihleri "sıfırlayabilecek" pek çok olaya maruz kalmıştır. Çünkü zirkonlar, birden fazla yeniden ısınmaya ve hatta kısmi yeniden erimeye dayanabilir. Her yeni olay, kristalin dış yüzeyinde yeni bir katman veya "bölge" oluşturarak o olayın yaşını kaydeder.
Whitehouse, "Bu kaya tüm olayları görmüş ve içindeki zirkon da tüm bu olaylara tepki vermiş, böylece çok küçük ölçekli bir iyon demetiyle bu farklı bölgelerde örnekleme yaptığınızda jeolojik geçmişi ayırabilirsiniz" diyor.
Whitehouse'un ekibi, zirkonların üzerindeki minik noktalara negatif yüklü oksijen iyonlarından oluşan bir demetle müdahale ederek kristallerden iyonları ayırmış ve ardından bu iyonları bir kütle spektrometresine çekerek uranyum-kurşun oranını ve dolayısıyla tarihleri ölçmüşlerdir. Küçük demet ve nispeten düşük hata payı, Whitehouse'un bu kayaların maruz kaldığı olayları belgelemesini sağlamıştır.
Whitehouse, "Kendi zirkonumuza sahip olmak, içine girip zirkonun iç yapısına daha ayrıntılı bakmamızı sağladı" diyor. "3.87 olan bir çekirdeğimizde, 2.7 milyar yaşında bir kenar bölgesi olabilir ve o kenar bölgesi morfolojik olarak bir magmatik zirkona benziyor" diye ekliyor.
Whitehouse'un zirkonlarındaki bu magmatik dış kenar, zamanında kısmen erimiş ve akmış bir kayada oluştuğunu gösteriyor. Muhtemelen bu akış, onu karbon içeren sedimanların yanına getirmişti. 2.7 milyar yıl öncesine ait bu tarih, sedimanlardaki karbonun bu tarihten daha eski olabileceği anlamına geliyor.
Komiya'nın çalışmasından önemli bir fark burada ortaya çıkıyor. Komiya, zirkonların çekirdeklerindeki daha eski tarihlerin, kesişen kayanın gerçek yaşını temsil ettiğini savunuyor. Komiya'ya göre, "magmatik zirkonlar bile birçok termal olaydan etkilenmiş olmalı, bu nedenle elde edilen yaş minimum yaştır ve gerçek yaş daha eskidir. Genç zirkonların bulunması araştırmamızı geçersiz kılmaz."
Ancak Whitehouse, zirkonların eski çekirdeklerinin, kayanın gnays olmadan ve karbon içeren sedimanların yanına akmadan çok önce, orijinal kayanın oluştuğu zamanı kaydettiğini öne sürüyor.
Zombi Kristaller
Zirkonun dayanıklılığı, oluştuğu kayadan aşınarak ayrılmasını ve daha eski, artık yok olmuş bir peyzajın "ölümsüz kalıntıları" olarak yeni, sedimanter bir kayaya yerleşmesini sağlıyor. Bu tür zirkonlara "zombi kristaller" deniyor.
Karbon içeren silt taşı, zombi zirkonları barındırıyor ve Whitehouse, bu zirkonların 2.8 milyar yıl öncesine ait yeni verilerini Goldschmidt Konferansı'nda sundu. Whitehouse, bu kristallerin 2.8 milyar yıl önce magmatik bir kayada oluştuğunu, ardından aşındığını, denize taşındığını ve silt içinde çökeldiğini savunuyor. Dolayısıyla, silt taşının en fazla 2.8 milyar yaşında olması gerektiğini belirtiyor.
O'Neil, "Henüz oluşmamış bir zirkonu bırakamazsınız" diyerek bu durumu açıklıyor.
Bu 2.8 milyar yıllık yaş, magmatik zirkonun 2.7 milyar yıllık yaşı ile birlikte, organik karbonun yaşını 2.8 ile 2.7 milyar yıl arasına sınırlıyor. Bu, Komiya'nın 3.95 milyar yıllık tarihinden çok daha genç bir sonuç.
Komiya ise bu görüşe katılmıyor: "Tahmini yaşın minimum yaş olduğunu düşünüyorum çünkü zirkonlar birçok termal olaydan etkilenmiş ve bu nedenle yeniden gençleşmişlerdir." Başka bir deyişle, 2.8 milyar yıllık yaş yine daha sonraki ısınmaları yansıtıyor ve gerçek tarih silt taşındaki en eski tarihli zirkonlar tarafından veriliyor.
Ancak Whitehouse, 3.95 milyar yıllık tarihi sorgulamak için üçüncü bir kanıt hattı sunuyor: Aynı zombi zirkon kristallerindeki hafniyum izotopları.
Bu teknik, lütesyum-176'nın hafniyum-176'ya radyoaktif bozunmasına dayanıyor. Eğer 2.8 milyar yıllık yaş, daha sonraki ısınmadan kaynaklanan bir gençleşme olsaydı, hafniyum izotop oranının erken Dünya'nın izotop bileşimiyle "uyumsuz" olması gerekirdi.
Whitehouse, "İmkansız sayılara ulaşıyorlar" diyor.
Whitehouse'a göre, uranyum-kurşun oranının zirkonlardaki hafniyum ile uyumlu olmasının tek yolu, silte çökelen zirkonların yaklaşık 2.8 milyar yıl önce kristalleşmiş olmasıdır ki bu da organik karbonun bundan daha yaşlı olamayacağını gösteriyor.
Şimdilik Dünyadaki En Eski Yaşam İzleri
Eğer Labrador'daki karbon artık Dünya'daki yaşamın en eski izi değilse, o zaman en eski yaşam izleri nerede bulunuyor?
Whitehouse'a göre, bu izler Grönland'daki 3.77 milyar yıllık Isua Yeşiltaş Kuşağı'nda bulunuyor: "Bu yaşın iyi belgelenmiş olduğuna inanmaya hazırım... bence bu, sahip olduğumuz en eski biyoaktivite için en iyi kanıt."
O'Neil ise yakın zamanda Kanada'da Hudson Körfezi yakınlarında bulunan Dünya'nın en eski hayatta kalan kabuk kayaçları üzerine bir makale yazdı ve işaretini oraya çeviriyor. O'Neil, "Nuvvuagittuq Yeşiltaş Kuşağı'nda olduğunu söylerdim, çünkü bu kayaların 4.3 milyar yaşında olduğunu savunuyorum. Yine de herkes hemfikir değil!" diyor. İlginç bir şekilde, bahsettiği kayalar biyolojik kökenli olabilecek karbon içeriyor ve yaşamın ilk ortaya çıkmış olabileceği denizaltı bacası kalıntıları olarak düşünülüyor.
Ancak daha büyük resim, bu kadar eski ve güvenilir yaşam izlerine sahip olmamızdır; ister 3.8, ister 3.9, ister 4.3 milyar yıl öncesine ait olsun.
Bu tarihlerden herhangi biri, gezegenin 4.6 milyar yıllık yaşamı göz önüne alındığında inanılmaz derecede erken bir döneme işaret ediyor. Oksijenli atmosferin oluşumundan, kıtaların deniz seviyesinin üzerine çıkmasından ve levha tektoniğinin başlamasından çok daha önce. Aynı zamanda, yaklaşık 3.48 milyar yıl öncesine tarihlenen en eski mikrobiyal "stromatolit" fosillerinden de daha eski.
O'Neil, Dünya'da yaşanabilir koşullar oluştuğunda, yaşamın nispeten hızlı bir şekilde ortaya çıkmış olacağını düşünüyor: "Bana şok edici gelmiyor, çünkü koşullar aynıydı. Dünya zamanın lüksüne sahip... ama biyoloji çok hızlıdır. Eğer tüm koşullar 4.3 milyar yıl öncesine kadar mevcutsa, neden biyoloji başlamak için 500 milyon yıl beklesin?"
