Güneş Sistemi'nin ilk zamanlarında genç Dünya, yarı erimiş kayalardan oluşan yumuşak bir küreydi. Milyonlarca yıl içinde, bu kayalık bulamaçtan bugünkü yaşamımızın temellerini oluşturan ilk kıtalar şekillendi. Çoğu bilim insanı, bu oluşumun yalnızca gezegenimizin derinliklerindeki hareketli jeoloji ile ilgili olduğunu düşünüyordu.
Ancak, Avustralya'daki Curtin Üniversitesi'nden jeolog Chris Kirkland liderliğindeki bir ekip, Dünya'nın bu süreçte yalnız olmadığını öne sürüyor. Araştırmacılara göre, kıtaların büyümesi çok daha büyük bir etken tarafından şekillendirildi: Güneş Sistemi'nin Samanyolu'nun sarmal kolları boyunca yaptığı uzun yolculuk.
Bu iddialı fikir, araştırmacıların milyarlarca yıl önce oluşan zirkon adı verilen Dünya'nın en eski minerallerinden bazılarında bu etkinin izlerini bulduğunu söylüyor.
Kirkland, “Jeoloji, belki de Dünya sistemini çok sıkı bir şekilde kendi içine kapattı. Asıl soru, Dünya'nın daha geniş galaksi ile bağlantısı olup olmadığı değil, bu bağlantıların tespit edebileceğimiz kadar güçlü bir jeolojik sinyal bırakıp bırakmadığıdır.” diyor.
Dünya'nın tarihi bir boşlukta gerçekleşmedi. Güneş Sistemi, yaklaşık her 250 milyon yılda bir Samanyolu'nun merkezindeki yörüngesini tamamlarken, yaklaşık her 150 ila 200 milyon yılda bir galaksinin daha yavaş hareket eden sarmal kollarına girip çıkıyor. Bu bölgeler, gaz ve tozun biriktiği, yeni yıldızların doğduğu daha yoğun galaktik yapılar.
Bu karşılaşmalar, Dünya'yı etkisiz bırakmamış olabilir. Güneş Sistemi'nin çevresi, Plüton'dan binlerce kat daha uzakta buzlu cisimlerden oluşan devasa bir küresel kabuk olan Oort Bulutu ile çevrilidir. Güneş Sistemi'nin uzun periyotlu kuyrukluyıldızlarının çoğunun buradan kaynaklandığı düşünülüyor.
Güneş Sistemi galaksinin sarmal kolları boyunca hareket ederken, yerçekimsel etkileşimler Oort Bulutu nesnelerini yerinden oynatıp iç Güneş Sistemi'ne doğru fırlatarak kuyrukluyıldızlara dönüşmelerini sağlayabilir. Araştırmacılar, bu devasa çarpışmaların ilk stabil kıtasal kabuk parçalarının oluşmasına yardımcı olmuş olabileceğini savunuyor; bu parçalar, bugünkü kıtaların zamanla büyüdüğü 'tohumlar'dır.
Kirkland, “Olağanüstü görünebilir, ancak kayıtlar hizalanmaya başladığında pek de makul olmayan bir durum değil. Bağımsız veri setleri aynı yöne işaret etmeye başladığında bunu ciddiye aldık: birkaç Arkeen kratonundaki zirkon Hf izotoplarında tekrarlayan değişimler, zirkon oksijen izotop dağılımlarındaki değişiklikler ve öngörülen sarmal kol geçişleri sırasındaki karasal ve Ay çarpışma yaşlarındaki zirveler.” diyor.
Dünya, çocukluğundan çok az kayıt tutuyor. Erozyon, kabuk geri dönüşümü ve diğer jeolojik süreçler nedeniyle, eski kabuğun çoğu aşınmış veya tanınmaz hale gelmiştir. Bunun bir istisnası, inanılmaz derecede dayanıklı bir mineral olan zirkondur. Bazı eski kaya oluşumlarında, zirkonun küçük kristallerinin içinde, oluştukları kimyasal çevreye dair izotopik kayıtları taşıyarak kalır.
Kristallerin içindeki Hf ve O gibi elementlerin izotoplarındaki ince değişiklikleri ölçerek, jeologlar belirli bir konumda kıtasal kabuğun ne zaman ve nasıl geliştiğini yeniden oluşturabilir.
Kirkland ve meslektaşları, kıtaların yoğun, antik 'iskeletleri' olan kratonlarda, birden fazla, birbirinden uzak kratonlarda benzer izotop desenlerinin ortaya çıkmaya başlamasıyla ilgilendiler.
Kirkland, “Tek bir zirkon yaş zirvesini inceleyip basitçe 'çarpışma' olarak etiketleyemeyiz. Manto devrilmeleri, volkanik patlamalar, dalma-batma ve kıtasal çarpışmalar zirkon izotop kayıtlarında büyük değişikliklere neden olabilir. Ayrım, daha geniş desenden gelir. İçsel olarak tetiklenen bir olay, belirli bir bölgenin jeolojik evrimini yansıtmalıdır. Harici bir tetikleyici, geniş ölçüde ayrılmış birden fazla kratonu yaklaşık olarak aynı zamanda etkileme ve hem Dünya hem de Ay'daki artan bombardımana dair bağımsız kanıtlarla çakışma potansiyeline sahiptir.” diye açıklıyor.
Ekip, dünya çapında 11 Arkeen kratonundan alınan zirkon kayıtlarını derledi ve özellikle kristallerin içinde hapsolmuş Hf ve O atomlarına odaklandı. Hf izotopları yeni kabuk oluşumu dönemlerini ortaya çıkarabilirken, O izotopları kabuk yeniden işlemeyle ve yüzeyden dönüştürülmüş malzemenin dahil olmasıyla ilgili ipuçlarını saklar.
Araştırmacılar daha sonra bu kayıtları, öngörülen sarmal kol geçişlerinin zamanlamasıyla ve Dünya ve Ay'dan bağımsız olarak tarihlendirilmiş çarpışma kayıtlarıyla karşılaştırdılar.
Kirkland, “Bu çalışma için, sadece gece dışarı çıkıp Ay'a bakmanız yeterli. Onun yara izli yüzeyi, iç Güneş Sistemi'nin maruz kaldığı bombardımanın canlı bir kaydıdır. Dünya da aynı çarpışma ortamını yaşadı, ancak erozyon, tektonik ve kabuk geri dönüşümü fiziksel kanıtların çoğunu sildi.” diyor.
Bir araya getirilen bu farklı kayıtlar, Güneş Sistemi'nin Samanyolu'nun sarmal kollarına geçişinin öngörülen zamanlamasıyla tekrarlanan kıtasal kabuk oluşumu ve artan bombardıman dönemlerinin çakıştığını ortaya koydu.
Araştırmacılar, bulgularının sarmal kol geçişi ile kıtasal evrim arasında bir bağlantı olduğunu kanıtlamadığını vurguluyor. Kirkland, milyarlarca yıl öncesine ait Samanyolu yörüngelerini yeniden yapılandırmanın son derece karmaşık olduğunu ve Oort Bulutu'ndan kuyrukluyıldızların teslimatının öngörülemeyebileceğini belirtiyor. Diğer jeolojik süreçler de zirkon kristallerini etkilemiş olabilir.
Ancak, Kirkland'ın da ortak yazarı olduğu yakın tarihli bir makale, erken Dünya'ya ulaşan enerjinin çoğunun iç jeolojik aktivite yerine bombardımandan geldiğini buldu; bu bulgu, çarpışmaların genç gezegeni şekillendirmede önemli bir rol oynamış olabileceği fikriyle tutarlı.
Bu modeli doğrulamak muhtemelen Dünya'nın ötesine bakmayı gerektirecektir; aynı zaman imzası Mars ve Ay gibi cisimlerin mineral kayıtlarında da görülüp görülmediğini incelemek gerekecektir.
Ancak belki de bunu bulmak şaşırtıcı olmaz. Kirkland, “Galaktik ortamların değişimi yıldız oluşumunu tetikleyebiliyorsa, Güneş Sistemi'nin bu ortamlardan tekrarlanan geçişinin hiçbir etkisi olmaması şaşırtıcı olur. Bilimsel soru, bu etkilerin Dünya üzerinde tespit edilebilir bir jeolojik kayıt bırakacak kadar güçlü olup olmadığıdır.” diyor.
Araştırma, Earth and Planetary Science Letters dergisinde yayınlandı.
