Dünya'nın dış çekirdeği

Yerkürenin dış çekirdeği yaklaşık 2.260 km kalınlığında demir ve nikelden oluşmuş katı olan iç çekirdeğin üstünde ve mantonun altında yer alan bir tabakadır. Üst sınırı yeryüzünün yaklaşık 2890 km metre altında yer alırken, iç çekirdekle geçiş bölgesi ise yeryüzünün yaklaşık 5.150 km altındadır. Dış sınırı, Dünya yüzeyinin altında 2,890 km (1,800 mil) bulunur. İç çekirdek ve dış çekirdek arasındaki geçiş, Dünya yüzeyinin altında yaklaşık 5,150 km (3,200 mi) bulunur. İç (veya katı) çekirdeğin aksine, dış çekirdek sıvıdır.
Deprem dalgalarının yansımalarını inceleyen bilim adamları
Dünya'nın iç çekirdeğinin merkezindeki ve dışındaki kristallerin farklı hizalandığını ortaya koydu. Bunun, gezegenin oluşumundaki büyük bir olaydan kaynaklanmış olabileceğini belirtiliyor.
Çinli ve ABD'li bilim insanlarının birlikte yürüttüğü araştırmada Dünya'nın en iç kısmının merkezinde farklı bir yapılanma keşfettiklerini öne sürüldü.
Nature Geoscience dergisinde yayımlanan araştırmaya göre ekip, iç çekirdeğin dış kısmındaki demir kristallerin, iç kısmındakilerden farklı bir yapısı olduğunu düşünüyor.
Dış çekirdeğin sıvı olduğuna nasıl karar verilmiştir?
Dış çekirdek 1.2890-5000 kilometre arasında yer alır (kalınlığı 2 110 km). Burada yoğunluk 5.5'den 10'a kadar çıkar ve p dalga hızı ise 13.6 km/sn'den 8.1 km/sn'ye düşer. Enine deprem dalgaları (s dalgaları) bu kısma sokulmadıklarından, dış çekirdeğin sıvı olduğu sonucuna varılmıştır.
Kurşun ve uranyum gibi daha yoğun elementler de ya çok ender görülüyor ya da daha hafif elementlere bağlanarak kabukta kalma eğiliminde oluyor. Dış çekirdek üzerinde, katılaşmasını sağlayacak kadar basınç bulunmuyor; o nedenle iç çekirdeğe benzer bileşime sahip olmasına karşın sıvı kalabiliyor. Dış çekirdekte sıcaklık 4300 K (4,030 C) ile 6000 K (5,730 C) arasında bulunuyor.
Ortalama yoğunluğun ve atalet momentinin dikkate alınması, kozmik boŞluklardan yola çıkarak, muhtemelen demirden yapılmış, oldukça ağır olacak bir çekirdeğe sahip bir yapıya işaret eder Şimdi çekirdeğin çoğunlukla demirden yapıldığını biliyoruz, yoğunluğunu düşürmek için gerekli olan %10 daha hafif elemanların karışımı ile.
Demir damlacıklarının yer çekimsel olarak merkeze doğru hareket ettiği bir erime olayında, dünya tarihinde (ilk 50 Ma) nispeten erken oluşmuştur. Tahmin edilmesi zor olsa da, bazı mevcut modeller sıcaklığını 3000-5000 K aralığına yerleştirir. Çok yüksek elektriksel iletkenliğe sahip bir sıvının varlığı, manyetik bir dinamonun kendi kendine uyarılmasına elverişli koşullar yaratır. Yüzeyde gözlemlediğimiz manyetik alanın çekirdekte bulunan alanların sadece küçük bir kısmı olduğunu bilmek önemlidir
Çok yüksek elektriksel iletkenliğe sahip bir sıvının varlığı, manyetik bir dinamonun kendi kendine uyarılmasına elverişli koşullar yaratır. Yüzeyde gözlemlediğimiz manyetik alanın çekirdekte bulunan alanların sadece küçük bir kısmı olduğunu bilmek önemlidir.
İç çekirdeğin ısısı dış kısımlarda 4.400 C iken iç çekirdeğe yaklaşan kesimlerde ise 6.100 C'ye kadar çıkar. Nikel ve demir sıvısının içerisinde yer alan Eddy akıntılarının Dünya'nın manyetik alanını etkilediği düşünülmektedir. Bu katmanda p dalgalarının hızı 13,6 km/sn'den 8,1 km/sn'ye düşer. Enine deprem dalgaları (s dalgaları) bu katmana giremediklerinden dış çekirdeğin sıvı olduğu sonucuna varılmıştır. Bunun nedeni olarak, dış çekirdekteki demir ve nikele ek olarak oksijen ve kükürt içeriğinin, bu katmanın yoğunluğunu düşürürken (en dışta 10 g/cm3, en içte 12 g/cm3) aynı zamanda metallerin ergime sıcaklığını düşürerek, iç çekirdeğe göre daha düşük basınç ve sıcaklık altında sıvı bir ortam yaratması olarak açıklanmasıdır.
Manyetik alan nedir?
Dış çekirdek olmadan, dünyadaki yaşam çok farklı olurdu. Bilim adamları, dış çekirdekteki sıvı metallerin konveksiyonunun Dünya'nın manyetik alanını oluşturduğuna inanıyorlar. Bu manyetik alan, Dünya'dan birkaç bin kilometre boyunca dışarı doğru uzanır ve Dünya'nın etrafında güneşin güneş rüzgarını saptıran koruyucu bir kabarcık oluşturur. Bu alan olmadan, güneş rüzgarı atmosferimizi patlatacaktı ve Dünya Mars gibi ölü ve cansız olacaktı
Dış çekirdekte bulunan erimiş metal sıvıları sayesinde dünyanın manyetik alanı oluşur ve bu manyetik alan atmosferin oluşumunda en önemli faktörlerden biridir. Eğer dış çekirdek dünyanın manyetik alanını oluşturmasaydı atmosferimiz olmazdı.
Dünya'nın çekirdeği neden önemli?
Açıkçası Dünya doğduğu günden bu yana soğuyor. Öyle ki sıvı çekirdeğin bir kısmı da merkezde soğuyarak katılaştı (Eskiden yüksek sıcaklık nedeniyle merkezdeki muazzam basınca rağmen sıvı kalabiliyordu).
Öte yandan, eskiden Dünyanın manyetik alanını yalnızca sıvı çekirdek oluşturuyordu ve bu süreçte merkezde katı iç çekirdek ortaya çıkmasaydı sıvı çekirdek zamanla tümüyle soğuyarak katılaşacaktı. Bu da iki ölümcül sonuca yol açacaktı:
1) Tektonik hareketlerin, yani kıtaların kaymasının durması ve gezegenin, atmosferi arıtarak temizleyen bu doğal klima sistemini kaybetmesi. 2) Gezegenin hayatı ve atmosferi güneş rüzgarından koruyan manyetik alanı kaybetmesi.
Çekirdeği nasıl anladık?
Yer bilimciler Dünya'nın katı iç çekirdeğinin en erken 2,5 milyar yıl ve en geç 500 milyon oluşacağını hesaplamışlardı. Ancak, Rochester Üniversitesi araştırmacıları katı çekirdeğin yaşını daha kesin hesapladılar. Bunu da Dünyanın manyetik alanının zamanla nasıl değiştiğine bakarak tespit ettiler.
Dünya'nın çekirdeği sıcak olmasa ne olurdu?
Dünyanın çekirdeğinin sıcak olması dünya için faydalıdır. Çekirdek güneş kadar sıcaktır. İlk oluştuğu zamandan beri yaklaşık 4.5 milyar yıldır böyledir. Yerçekimi ağır maddeleri dünyanın merkezine doğru çekmiştir, hava su gibi hafif maddeler yerin çekirdeğine doğru itilir. Çekirdeğin ağırlığı o kadar fazladır ki, dış çekirdeğin yer çekimi Dünya yüzeyinin yer çekiminden yaklaşık üç kat daha fazladır. Çekirdek orijinal sıcaklığının bir kısmını hala taşıyor olmasının yanı sıra merkeze yakın ve ağır malzemelerin hareketinin yer çekimsel sürtünmesi ile de sıcaklık kazanır. İç çekirdek her binn yılda yaklaşık olarak bir santimetre büyür ve büyüdükçe de daha fazla ısı kazanır. Radyoaktif izotopların bozulması da çekirdeğe ayrıca ısı kazandırır.
Eğer çekirdek tamamen soğursa, gezegenimiz de soğuyacak ve ölecektir. Ayrıca bu süreç birazcık karanlık olacaktır çünkü enerji santralleri yerkabuğundan radyan ısıyı çekerler ve bu ısıyı suyu ısıtmakta kullanırlar, türbinlerin çevrilip elektrik üretilebilmesi için gereken buhar böyle oluşur.
Çekirdekteki soğuma aynı zamanda gezegeni çevreleyen manyetik kalkanın da ortadan kalmasına neden olacaktır. Bu kalkan Dünyayı kozmik radyasyondan korur. Kalkan, daimi hareket eden demirin neden olduğu konveksiyon süreci sayesinde oluşmuştur. Tıpkı Dünya gibi, Dünyanın çekirdeği de sürekli dönmektedir- bazı bilim insanları çekirdeğin gezegenin geri kalanından daha hızlı döndüğünü düşünmektedir. Bu sürtünme, kinetik enerjiyi elektrik ve manyetik enerjiye çevirir ve bu da güneşten yayılan zararlı ve yüklü parçacıkları kuzey ve güney kutupları doğrultusunda saptıran alanı yani manyetik alanı oluşturur.
Dünyanın manyetik alanındaki ne kadarlık bir kaybın Dünya üzerindeki yaşamı değiştireceği henüz tam olarak bilinmiyor. Bazı bilim insanları, manyetik alan kaybından sonraki radyoaktif dalgaların hücumunun gezegeni aşırı ısıtacağını ve canlı yaşamına elverişsiz hale getireceğini düşünürken, bazıları da solar ışınlar ve kanser ilişkisine dikkat çekiyor. Bazı gözlemciler de, Mars ve Venüsden okyanusları, gölleri ve akarsuları süpürenler kadar güçlü güneş rüzgarlarını tecrübe edebileceğimizi düşünüyorlar. Bütün bu senaryoları düşününce, en güzel senaryo Dünyanın manyetik alanını kaybetmemesi diyebiliriz.