Yerküre'nin yaşı

[bluemoon24]

Yerkürenin yaşı konusunda 19.yüzyıl jeologlarının sadece tahminde bulunduklarını görürüz.Bu jeologlar kayaç ve fosilleri yaş sırasına sokabildikleri halde bu yaşları Yerkürenin tüm tarihi içindeki yerine koyamıyorlardı.Örneğin William Buckland,bir iskeletin yaşını söylerken, ait olduğu hayvanın on bin yıl öncesi ile on bin kere on bin yıl öncesi arasındaki zamanda yaşamış olduğunu önermek zorunda kalıyordu.O günlerde tarihlendirme konusunda güvenilir bir yöntem olmadığı halde,bunu denemek isteyenlerin sayısı çoktu.



Yerkürenin yaşı konusunda ilk ve ciddi bir girişim 1650 yılında İrlanda Kilisesinden Başpiskopos James Ussher tarafından yapıldı.Kendisi Kutsal Kitapı ve diğer tarihi kaynakları inceledikten sonra Yerkürenin İ.Ö. 23 Ekim 4004 tarihinde yaratılmış olduğunu açıklamıştı.Tarihçilerin bir yorumuna göre Ussher in bu açıklaması 19.yüzyılın başına kadar doğru olarak kabul edilmişti.Dolayısı ile hemen hemen herkes Yerkürenin bir hayli genç olduğunu varsayıyordu.Bir başka grup tarihçinin yorumuna göre de ciddi çalışmalarda bulunan jeologlar, Kutsal Kitapın zaman ölçeği konusundaki tefsirini dikkate almamıştı. Gerçekten de Papaz William Buckland bile Kutsal Kitapın hiçbir yerinde Tanrının yeri ve göğü ilk gün yarattığı izlenimi vermediğini,sadece başlangıçta sözünü kullandığına dikkat çekmişti.Kendisine göre bu başlangıç milyonlarca ve milyonlarca yıl sürmüş olabilirdi.Aslında herkes Yerkürenin yaşlı olduğu konusunda aynı fikirde idi.Ama ne kadar yaşlıydı?



Gezegenimizin tarihlendirilmesi konusundaki ilk ciddi önerilerden birisini Edmond Halley yaptı.Dünya denizlerindeki toplam tuz miktarının,her yıl eklenen tuz miktarına bölünmesi ile elde edilecek sayının okyanusların yaşını ortaya çıkaracağını ileri sürmüştü.Böylece Yerkürenin yaşı konusunda kabaca bir fikir edinebilirdik.Ancak o tarihlerde ne denizlerde ne kadar tuz olduğu,ne de her yıl eklenen tuz miktarını bilen yoktu.Böyle bir araştırma yapma olanağı da bulunmuyordu.



Bilimsel olarak ele alınabilecek ilk ölçüm girişimi Georges-Louis Leclerc tarafından 18.yüzyılın son çeyreğinde gerçekleşti. Yerkürenin çok miktarda ısı yaydığı biliniyordu.Öyle ki bir madene inen herkesçe malum olan bir olaydı.Ama ısının ne hızla kaybolduğu ölçülemiyordu. Leclerc,bir takım küreleri akkor haline gelinceye dek ısıtmış,sonra soğumaya bırakmıştı.Bu küreler soğudukça onlara dokunmuş ve ısı kaybını bu şekilde ölçmüştü.Bu ölçümden yola çıkarak Yerkürenin yaşını 75.000.ile 168.000 yıl olarak tahmin etti.1770 yıllarında öne sürdüğü bu tahmin için Leclerc aforoz edilme tehdidi ile karşı karşıya kaldı.Düşünmeden konuştuğu ve dinsel öğretiye aykırı düştüğü için özür diledi.Ancak sonraki yazılarında iddiasını hep tekrarladı.



19.yüzyılın ortalarında bilimsel çevreler Yerkürenin yaşı için en az birkaç milyon yıl,hatta belki on milyonlarca yıl gibi fikir taşıyorlardı.Ancak daha fazlası için öngörüleri yoktu.Bu nedenle C.Darwin,1859 yılında Türlerin Kökeni kitabını yayımlayınca herkes büyük bir şaşkınlığa düştü. C.Darwinin hesaplarına göre İngilterenin güneyindeki Weald bölgesini yaratan jeolojik süreçlerin tamamlanması 306.662.400 yıl sürmüştü.Bu rakam çok büyük itirazlara neden oldu.Zira bilim çevrelerinin Yerkürenin yaşı konusunda genel kabul gören anlayışına ters düşüyordu.Bunu üzerine C.Darwin bu rakamı kitabının üçüncü baskısından çıkardı.Ama bu öneri unutulmadı.



Yerkürenin yaşı konusunda tahmin yapanlar arasında Lord Kelvin de vardı.Yazdığı makalelerde 98 milyon sayısını veriyor,ama bu rakamın 20 milyon yıl düşük,400 milyon yıl yüksek olabileceğini de söylüyordu.Her makalesinde bu sayı sürekli olarak değişiyordu.Nihayet 1897 yılında bu yaşı 24 milyon yıl olarak belirledi. Lord Kelvinin böyle tutarsız rakamlar vermesinin nedeni o dönemdeki fizik biliminin bilimsel seviyesi ile ilgiliydi.Güneş büyüklüğünde bir cismin en fazla birkaç on milyon yıldan uzun sürede,yakıtını tüketmeden ve durmadan nasıl yanmaya devam ettiğini anlayacak bilgi yoktu.Böylece ister istemez hem Güneşin hem de gezegenlerin genç olması gerektiği kabul ediliyordu.





Yerkürenin yaşı konusunda kesin bilgi, ileriki yıllarda fosil kanıtları ve astronomideki gelişmeler ile elde edilecekti.



Karbon 14 ile tarihlendirme yönteminin hatalı sonuçlar verdiği anlaşılınca yeni yöntemler bulundu.Bunlardan bir tanesi,topraktan yapılmış cisimler içinde kalan elektronları ölçen termolüminesans sistemidir.Bir diğer sistem de bir örneğin elektromagnetik dalga bombardımanına tutulup,elektron titreşimlerinin ölçülmesini sağlayan elektron spin rezonansıdır.Ama bu gibi yöntemler 200.000 yıldan daha yaşlı cisimlerin tarihlendirilmesini sağlayamadılar.Kayaçlar gibi inorganik maddeler için ise hiç işe yaramadılar.Oysa Yerkürenin yaşını belirlemenin yolu kayaçların tarihlendirilmesinden geçiyordu.



Kayaçların tarihlendirilmesi işlemini zorlaştıran sorunların büyüklüğü bilimadamlarını umutsuzluğa sürüklemişti.1920li yıllarda jeoloji artık gözden düşmüş bir bilim dalı haline gelmişti.Özellikle İngilterede bu bilim için mali kaynaklar iyice kısıtlanmış bulunuyordu.





Arthur Holmes 1890 yılında Durhamda doğmuş olan bir İngiliz vatandaşıdır.1915 yılında iç sıcaklık dağılımına dayalı ısıl hesaplamalardan yararlanarak Yerkürenin yaşına ilişkin tahminler geliştirdi.1924-1943 yılları arasında Durham Üniversitesinde profesörlük görevini yürüttü.1943-1965 yılları arasında Edinburg Üniversitesinde jeoloji ve mineraloji dalında dersler verdi.





İngilterede jeoloji için mali kaynakların kısıtlandığı 1920li yıllarda Holmes kariyerinin zirvesinde olmasına rağmen Durham Üniversitesinde de durum aynıydı.Jeoloji bölümünün tüm kadrosu yıllarca Holmestan ibaret kaldı.Radyometrik kayaç tarihlendirme çalışmalarını sürdürebilmek için sık sık ekipman ödünç alıyor ya da çok basit düzenekler kullanıyordu.Bir defasında basit bir hesap makinesi için hesaplamalarını aylarca ertelemek zorunda kalmıştı. Ailesinin geçimini sağlamak için akademik çevreden uzak kalıyordu.Bir süre antikacı dükkanı işletmek zorunda kaldı.Öylesine parasızlık çekiyordu ki, Jeoloji Derneğinin aidatını bile ödeyemiyordu.Buna rağmen kuramını geliştirdi.



Aslında Holmesın çalışmalarında kullandığı teknik kuramsal açıdan basitti.İlk kez 1904 yılında Ernest Rutherford tarafından gözlemlenmiş bir süreçten yola çıkıyordu.Bazı atomlar,tahmin edilmesi mümkün bir hızla bozunuyor ve bir elementten diğerine dönüşüyordu.Bu bozunma hızı bir çeşit saat görevi görebilirdi.Örneğin potasyum-40ın argon-40a dönüşmesi için gereken süre bilinirse ve her birinin söz konusu örnekteki miktarları ölçülürse bir maddenin yaşı hesaplanabilir. Holmesın katkısı, kayaçların yaşını hesaplamak için uranyumun kurşuna bozunma hızını ölçmek oldu.Böylece Yerkürenin yaşını hesaplayabileceğini umuyordu.Ancak,çok küçük örneklerden çok duyarlı ölçümler çıkarabilecek gelişmiş aletleri yoktu.Bu nedenle 1946 yılında Yerkürenin en az 3 milyar yıllık,muhtemelen çok daha yaşlı olduğunu ilan etti.Bilim dünyası onun metodolojisini övmekle birlikte ilan ettiği rakamı benimsemedi.Onlara göre Holmes,Yerkürenin yaşını değil,sadece Yerküreyi oluşturan maddelerin yaşını bulmuştu.



Harrison Scott Brown,1917 doğumlu,ABD vatandaşı bir jeokimyacıdır.Göktaşlarının yaşı ve kökeni ile bunların Yerkürenin kimyasal yapısı ilişkileri üzerinde uzmanlaşmıştır.Aynı zamanda kimyasal elementleri tarihlemekte yararlanılan tekniğin de yaratıcısıdır. Brown,Chicago Üniversitesinde görevli iken,tortulların katmanlaşmasıyla değil,ısınmayla oluşmuş olan korkayaçlardaki kurşun izotoplarını saymanın bir yöntemini geliştirmişti.Bunun son derece usandırıcı bir çalışma gerektireceğini anladığı için genç bir bilim adamı olan Clair Pattersonu bilimsel inceleme projesi olarak bu işle görevlendirdi.İşte bu günlerde Holmes, Yerkürenin en az 3 milyar yıllık,muhtemelen çok daha yaşlı olduğunu ilan etmişti.



Clair Patterson,proje üzerinde çalışmaya 1948 yılında başladı.7 yıl boyunca steril bir laboratuvarda çalışarak,dikkatle seçilmiş eski kayaç örneklerindeki kurşun/uranyum oranlarının çok hassas ölçümlerini yaptı.





Yerkürenin yaşını ölçmenin asıl zorluğu,kurşunlu ve uranyumlu kristaller içeren eski kayaçlara duyulan ihtiyaçtan ileri geliyordu.Zira bunlar,hemen hemen gezegenin kendisi kadar yaşlıydı.Daha genç yaştaki örnekler kullanılamazdı,o zaman araştırma çok yanıltıcı sonuçlar verirdi.Ama bu denli eski kayaçlara da nadiren rastlanıyordu.Aslında yaşlı örneklerin az bulunur olması,o günlerde levha tektoniğinin bilinmemesi yüzündendi.Bu nedenle Patterson,son derece sınırlı malzeme ile çalışmak zorundaydı.Daha sonra,Yerküre dışından gelen taşları kullanarak kayaç kıtlığını aşabileceğini akıl etti.Böylece gözlerini göktaşlarına yöneltti.



Pattersonun bu düşüncesi ilk bakışta oldukça iddialı görünüyordu.Ama doğru olduğu ileriki yıllarda kanıtlanacak olan varsayımda bulunmuştu. Göktaşlarının çoğu Güneş Sisteminin ilk oluşumundan arta kalan maddelerdi ve iç kimyaları hemen hemen bozulmamış haldeydi.Uzayda dolanan bu taşların yaşı bulunursa yeterince yakın bir tahminle Yerkürenin yaşı da bulunurdu.Gelgelelim tıpkı eski kayaçlar gibi göktaşları da yeryüzü üzerinde bol değildi ve onlardan alınmış örneklere ulaşmak çok zordu.Ayrıca Brownun ölçüm tekniği pratikte uygulanamıyordu.Üstüne üstlük Pattersonun örnekleri havayla her temas edişlerinde büyük dozlarda atmosferik kurşun kirlenmesine uğruyordu.İşte Pattersonu steril bir laboratuvarda çalışmaya mecbur eden nedenler bunlardı. 7 yıl boyunca son testte kullanacağı uygun örnekler toplamak için çalıştı.Nihayet 1953 yılında bu işi tamamladı ve örneklerini Illinoiste bulunan Argonne Laboratuvarına götürdü.Orada son model bir kütle-spektrografı ile çalışma olanağı buldu.Bu makine,eski kristaller içine sinmiş olan çok küçük uranyum ve kurşun miktarlarını saptayıp ölçebiliyordu.





Kısa bir süre sonra,Wisconsinde düzenlenen bir toplantıda, Yerküre için artı ya da eksi 70 milyon yıl olarak kesin bir yaş ilan etti:





4 milyar 550 milyon yıl.





KAYNAKLAR:





A Short History of Nearly Everything





AnaBritannica