Öğretmenin bir öğretim yılı süresince ders vermekle yükümlü bulunduğu sınıflarda, program uyarınca belli üniteleri ya da konuları hangi aylarda, yaklaşık olarak ne kadar zamanda işleyeceğini gösteren ve öğretmence hazırlanarak ders yılı başında okul yönetimine verilen çalışma planı.
Öğretmenin bir öğretim yılı süresince ders vermekle yükümlü bulunduğu sınıflarda, program uyarınca belli üniteleri ya da konuları hangi aylarda, yaklaşık olarak ne kadar zamanda işleyeceğini gösteren ve öğretmence hazırlanarak ders yılı başında okul yönetimine verilen çalışma planı.
Yüksek rakımlı yerlerin, dünyamızın ısı kaynağı Güneş’e daha yakın olduğuna göre sıcaklığın daha fazla olması gerekmez mi? Dahası, bulutlardaki nem havanın sıcak olmasını sağlamaz mı? O halde neden uçaklarda ısıtma sistemi bulunur? Neden dağcılar donarak ölür?
Yukarıdaki yazıyı okuyan çoğu kişi, güneş ışınlarının dünyaya çarpmak için 150 milyon km yol kat ettiğini düşünerek güneşe birkaç bin metre daha yakın olmanın bu kadar büyük bir fark yaratmayacağının farkına varacaktır. Yüksek rakımda ısının düşük olmasının nedeni, ısıyı tutacak olan ya da en azından ısının sabit kalmasını sağlayacak olan atmosferin ya da atmosferik basıncın olmamasıdır. Deniz seviyesinde atmosfer basıncı 1,00 atm’dir (standart atmosfer). Yerden beş bin metre yükseğe çıkıldığında ise basınç 0.83 atm civarındadır. Aradaki fark yaşamsal faaliyetlerimizi yerine getirmemizi engellemez; ancak basınçta az da olsa bir değişiklik meydana gelir.
Bu küçük değişiklik bizim için olmasa da gazlar için önemlidir. Çünkü basınçtaki bir değişiklik gazlar için ısıdaki değişiklik anlamına da gelir. Şartların değişkenliği göz önünde bulundurulduğunda bu farkı gözlemlemenin iki yöntemi vardır. Basınç dış güçtür ve basınç uygulanan şeye enerji pompalar. Bu yüzden yüksek basınç etkisi altındaki gaz moleküllerinin daha az basınç etkisi altında olan gaz moleküllerine göre daha yüksek enerjiye sahip olması mümkündür. Başka bir yöntem ise; basınç azaldıkça gazın hacmi artar. Büyük bir alanda aynı gaz molekülleri varsa, birbirleriyle çok fazla sürtünmezler ve kinetik enerjileri daha büyük bir alana yayılır. Bu durumda ısı da azalır.
Düşük rakımda – özellikle şehirlerde – hava moleküllerinin birbirleriyle etkileşimi daha fazladır. Ancak yüksek rakımda hava molekülleri geniş alanda birbirlerinden bağımsız ve yalnızdır. Havada sürtünmeksizin dolanmaları için daha fazla alan vardır. Bu yüzden küçük bir alanda basınçla sıkışmazlar.
Gökyüzüne baktığımızda yıldızları ve gezegenleri ayırt edebiliriz. Yıldızlar yanıp söner; ancak gezegenler yanıp sönmez. Yıldızlar, gezegenler, hatta Güneş ve Ay bile değişik miktarda da olsa yanıp söner. Yani atmosfer dışında konumlanmış her şey yanıp söner.
“Yanıp sönme” sözcük öbeğini astronomik terim “astronomik ışıldama/parlama” olarak ifade edilebilir. Her ne kadar yaşamak için atmosfere ihtiyaç duysalar da astronomi bilimi, bilim sahnesinde kendisine yer edindiği günden beri astronomların en büyük sorunu gökyüzündeki cisimlerin görüntülenmesini engelleyen atmosfer ve atmosferik türbülans olmuştur. Neden mi? Çünkü atmosfer, gözlem esnasında gökyüzünden görüntü alınırken bulanıklığa neden olmakla kalmaz bir de hava partikülleri görüntünün arka planında kirliliğe neden olur.
Yıldızların yanıp söner gibi görünmesinin de nedeni atmosferdir. Bir yıldızın ışığı atmosferden geçerken hava ısısındaki değişikliklerden dolayı kırılır. Bu da dünyadan bakıldığında ışığın yanıp sönüyormuş gibi görünmesine neden olur. Oysa aynı gözlem uzaydan yapılsa ışık sabit kalır.
Yıldızlar yanıp söner gibi görünürken gezegenlerin öyle görünmemesinin nedeni ise hem yıldızlara kıyasla dünyaya daha yakın olmaları hem de atmosferik koşullardan yıldızların ışığı kadar etkilenmiyor olmalarıdır.
Astronomlar, atmosferik türbülans ile iki şekilde mücadele eder:
Gözlemleri atmosferin üstünden yaparak:
Hubble Uzay Teleskobu, atmosferin dışında konumlandırılmış, atmosferin olumsuz etkilerinden (görüntüde bulanıklık ve partiküllerin oluşturduğu arka plan kirliliği vb.) bağımsız görüntü alınabilmesini sağlayan bir uzay teleskobu. Hubble, milyarlarca ışık yılı uzaklıktaki galaksileri atmosferik kırınımlar olmadan çözümleyebilir.
Atmosferik türbülansın neden olduğu sapmaların etkisini azaltarak:
Kullanılan teleskopların çoğunda atmosferin neden olduğu kırınımları yansıtarak etkisini azaltmayı hedefleyen uyarlanabilir optikler kullanılır.
Astronomlar kendi gözlem alanları içerisinde yapay bir yıldız yaratarak gökyüzüne güçlü bir lazer yansıtır. Çünkü yapay yıldızın nasıl göründüğünü bilirler, böylece atmosferin neden olduğu kırınımların etkisini teleskopta ayırt edebilirler. Her ne kadar bu yöntem uzaya bir teleskop yerleştirmek kadar iyi bir yöntem olmasa da daha ucuzdur.
Dünya’mız, şu anda bulunduğumuz jeolojik zaman diliminde çok büyük bir canlı çeşitliliğine ev sahipliği yapıyor. Aslında, bu canlı çeşitliliğinin ve özellikle de Homo sapiens’in varlığını sürdürebilmesi, pamuk ipliğine bağlı durumda. Çünkü gezegenimiz çok hassas bir kimyasal dengede bulunuyor. Gezegenimizde canlılığın oluşmasına önayak olan atmosfer ve yerkürenin arasında kurulu bu hassas denge, hiç de sandığımız kadar kolay oluşmadı! Eğer öyle olmuş olsaydı, başka yıldız sistemlerinde, hatta belki de kendi Güneş sistemimizde bile kolaylıkla diğer canlıların izlerine rastlayabilirdik. Oysa durum farklı, işte tam da bu yüzden narin gezegenimizin kimyası ile atmosfere yüklediğimiz sera gazları, ozon tabakasına verdiğimiz zararlar aracılığıyla oynamaya devam edersek kendi sonumuzu hiç tahmin edemeyeceğimiz ve öngörülemeyecek kadar erken getirebiliriz. Bu yüzden doğa talanını ve özensiz yakıt kulanımını durdurmanın, ekonomik büyüme hedefleri ve ilişkili politikalardan önemli olduğunu algılamaz ve birincil gündemimize almazsak, bu politikaları güdebileceğimiz bir gezegenimiz de olmayacak.
Dünya’nın kimyasal dengesini biraz daha ayrıtnılı irdeleyecek olursak atmosfer, hidrosfer ve yerküre sisteminin jeolojik zaman boyunca etkileşimlerine bakmak gerekir. Bunun için de atmosferin, okyanusların ve yerküredeki elementlerin bulunduğu redoks koşulları incelenmelidir. Bulunduğumuz zaman diliminde oksijenin bulunması sebebiyle (atmosferin % 21’i kadar), atmosferimiz oksitleyici; fakat atmosferimiz her zaman oksitleyici (yükseltgen) değildi. Dünya ilk oluştuğunda atmosferin kimyasal bileşimi, günümüzdekinden çok farklıydı. Dünyada bulunan oksijeni çantada keklik sayıyoruz; fakat canlı yaşamının gelişmesini sağlayan serbest oksijen, aslında dünyada her zaman bulunmuyordu, hatta dünya oluştuktan sonra yaklaşık 1,5 milyar yıl boyunca gezegenimizde oksijen yoktu!1.
3 milyar yıl önce oluşan atmosferik oksijen, günümüzdeki miktarın % 0,001’inden daha küçüktü.2 Atmosferdeki oksijenin günümüzdeki seviyelere ulaşması ise çok daha sonra gerçekleşti.3
Şekil 1. Atmosferde serbest oksijenin evrimi: günümüzden 2.5 milyar yıl öncesine kadar oksijen yok, 2.5 milyar yıl önce atmosferik oksijende kalıcı bir artış gerçekleşiyor (GOE), yaklaşık 540 milyon yıl önce ikinci kez artış gerçekleşiyor ve atmosferik oksijen günümüzdeki seviyelerine ulaşıyor (PAL= Present atmospheric level). Sol taraftaki düşey skala, atmosferdeki oksijenin kısmi basıncını atm cinsinden, sağ taraftaki düşey skala oksijenin günümüzdeki oksijen seviyesinin kaç katı olduğunu ifade ediyor. Yatay skala ise soldan sağa, dünyanın oluşumundan günümüze kadar geçen süreyi gösteriyor (Lyons ve diğ., 2014).
Okyanuslar, gezegenimizin kimyasal dengesini sağlayabilmesinde tahmin ettiğimizden daha büyük önem taşıyor ve gezegenimizde bulunan okyanuslara dair bilgimiz hala oldukça az. Okyanusların önemi, canlı varlığında önem taşıyan elementler için büyük bir rezervuar teşkil etmeleri ve bu elementleri, çeşitli kimyasal reaksiyonlarla canlılar tarafından kullanılabilecek formlara dönüştürebilmelerinden kaynaklanıyor. Bu yüzden atmosferdeki oksijenin ne zaman ve nasıl oluştuğunu anlamak için öncelikle okyanuslardaki oksijenin oluşumunu araştırmak gerekiyor.
1960’lardan itibaren, günümüzden 2.4 ve 2.1 milyar yıl öncesinde atmosferde oksijenin kalıcı bir şekilde yükseldiğine dair kanıtlar bulunmaya başlandı.4 Bu iki basamakta gerçekleşen artış, günümüzde GOE (muazzam oksijen artışı olayı olarak çevirilebilecek “Great Oxidation Event”) olarak bilinen olay, o dönemde oluşan ve bu güne kadar değişmeden kalmış kayaçlarda kayıt niteiliğinde önemli izler bıraktı. Örneğin, paslı kırmızı toprakların yüzeyde ilk olarak görülmeye başlandığı zamana ait kayaç kayıtları ve pirit (FeS2) gibi oksijenle karşılaştığında kolaylıkla oksitlenen (yükseltgenen) minerallerin dünyanın oluşumundan bir süre sonra eski nehir yataklarına ait kayaç kayıtlarından kaybolması4. Daha da tartışmalı olan bir diğer konu ise O2 üreten fotosentezin ilk kez gerçekleşmeye başladığı zaman. Bu tartışmalardaki anahtar soru, fotosentezin GOE’den önce mi yoksa GOE’ye bağlı olarak mı oluştuğu sorusu. Organik jeokimyasal araştırmalar, oksijenin GOE’den önce oluştuğunu kanıtlıyor.5Oksijen üreten fotosentez, yeryüzünde en önemli serbest oksijen kaynağı olduğundan, gezegenimizde oksijenin ne zaman oluştuğu sorusu, bu metabolizmanın ne zaman evrimleştiği sorusuna bağlı oluyor (Şekil 1). Onlarca yıllık yoğun araştırmalara rağmen henüz bu soruyla ilgili bir konsensüs oluşturulamadı.
Şekil 2.Rhodobacter ferrooxidans – diğer adıyla mor – kükürt kullanmayan bakteri, çubuk şekilli anoksijenik, fotosentetik bir prokaryot. Bu prokaryot suda çözünmüş Fe2+ iyonunu Fe3+’e okside ediyor ve Fe(OH)3’in yani BIF’lerin oluşmasını sağlıyor. Kaynak:Dennis Kunkel Microscopy, Inc./Visuals Unlimited, Inc.
Bu sorunun kökeni kısmen, oksidayonun hem biyotik hem de abiyotik olarak ve hem serbest oksijenin varlığında hem de yokluğunda gerçekleşebilmesinde yatıyor. Evet, oksijen olmadan da oksidasyon, yani yükseltgenme reaksiyonları gerçekleşebiliyor. Bu oksidasyon dediğimiz şey, aslında basit yanma reaksiyonu ya da organik maddenin çürümesi. Örneğin biz solunum yoluyla, oksijenle organik maddeyi parçalayarak (proteinler, lipidler, glikoz gibi) enerji (ATP) elde edebiliyoruz. Yani varlığımızı sürdürmemiz oksijenin varlığına bağlı. Pek çok organizma için durum aynı. Fakat bu oksidasyon reaksiyonu, dünyada yalnızca oksijen varlığında gerçekleşmişyor. Kimyasal olarak (örneğin fotokimyasal, yani güneş kaynaklı UV ışınlarına bağlı olarak), herhangi bir canlı organizmanın faaliyetine bağlı olmadan gerçekleşebileceği gibi, oksijen yerine başka elementler kullanabilen bazı mikroorganizmalar tarafından da gerçekleştirilebiliyor. Bu mikroorganizmalar, oksijensiz koşullar altında bazı elementleri indirgeyerek (sülfür, demir – Fe3+ gibi) veya bazı elementleri oksitleyerek (Fe2+ gibi) fotosentetik olarak, yani güneş ışınlarının olduğu koşullar altında, kendilerine besin ve varlıkları için gerekli enerjiyi elde edebiliyor, karışılığında bizim gibi oksijene ihtiyacı olan canlıların ihtiyaç duyacağı serbest oksijeni üretebiliyorlar (Şekil 2). İşte, bu organizmalardan bolca ve çeşit çeşit mevcut ve bu mikroorganizmalara anoksijenik fotototroflar deniyor.6 Fotosentezi hatırlayacak olursak, fotosentezin gerçekleşebilmesi için ışık ve indirgeyici bir güç kaynağının – yani bir elektron donörünün gerektiğini biliyoruz. Oksijenli fotosentezde bu elektron donörü H2O, yani su molekülü oluyor. Fakat serbest oksijenin bulunmadığı koşullar altında, başka elektron donörleri kullanılıyor: Fe2+ ve H2S’teki sülfür gibi. Bu yüzden demir ve sülfür elementlerinin kayaçlardan okyanuslara, okyanuslardan da canlı organizmalara ve daha sonra atmosfere taşındığı yolları anlayabilmek, süreci çözmekte büyük önem taşıyor.
BIF -“Banded Iron Formation” denilen, ince veya kalın aralıklarla tekrarlı şeritler halinde demir oksit minerallerinden oluşan (hematit: Fe2O3, manyetit: Fe3O4) çökel kayaçları, dünyadaki ilk oksijen oluşumu tartışmalarında önemli bir yer alıyor (Şekil 3). BIF’leri içeren bilinen en eski kayaçlar, Prekambriyen (günümüzden önce 4 milyar ila 540 milyon yıl aralığı) jeolojik dönemine ait. Dolayısıyla bu kadar eski, başkalaşıma uğramamış kayaçlara, tektonik aktivitelerden uzak levha içlerinde, yani kratonlarda rastlanabiliyor. Örneğin, Batı Avustralya ve Güney Afrika’daki Transvaal Süpergrup’u. Günümüzde de BIF oluşumu gözlemlenebiliyor; fakat günümüzdeki BIF oluşumunun mekanizması, geçmişteki mekanizmadan oldukça farklı. Bu kayaçların geçmişteki oluşumuna dair ortaya atılan ve kabul gören ilk teori, suda oksijenin ilk olarak fotosentez yapabilen ilkel organizma siyanobakteriler* tarafından üretilmesi ve okyanuslarda yükselen oksijen sebebiyle, suda çözünmüş halde bulunan Fe2+ iyonlarının oksijenle karşılaştığında, suda çözünemeyen Fe-oksitlere dönüşerek çökelmeleri ve de demirli bantlardan oluşan BIF çökel kayaçlarını oluşturmaları şeklindeydi. Dolayısıyla BIF’ler, ait oldukları kayaçların yaşları tespit edildiğinde, yeryüzünde oksijenin ilk ne zaman ortaya çıktığını gösteren arşivler niteliğindeydi. Fakat, daha sonra yapılan araştırmalar BIF oluşumunun oksijen varlığından bağımsız olarak da gerçekleşebileceğini göstermeye başladı. Öncelikle, BIF’lerin tahmin edildiğinden daha önceleri oluştuğu ortaya çıktı. Örneğin, Isua – Batı Grönland’da Arkeen jeolojik dönemine ait, 3.8 milyar yıl önce oluşmuş BIF’lere rastlandı.7 Bu kadar erken bir dönemdeki canlı organizmalar varsa da henüz çok ilkel formdaydı, oksijenli fotosentez yapabilecek düzeyde evrimleşmemişlerdi. Bu döneme ait bulunan mikrop fosillerinin morfolojileri de bunu kanıtlar nitelikte. Daha sonra da, oksijensiz koşullar altında anoksijenik fotoototrofik mikroorganizmaların da demiri oksitleyebildiği ve BIF’leri (kimyasal formülü Fe(OH)3) çökeltebildiği ortaya çıktı.8
Şekil 3. BIF – Şeritli demir formasyonları (Banded Iron Formations). Şeklin kaynağı: Australian Mineral Atlas
Tüm bu araştırmalardan elde edilen sonuçların ışığında, hala üzerinde tartışmalar olsa da günümüzde kabul edilen modele göre: 1) ilk okyanuslar, çözünmüş demir (Fe2+) iyonlarınca zengin “demirli okyanuslar”dı, 2) Anoksik fotosentetik organizmaların bu demir iyonlarını kullanarak ürettiği oksijen, BIF’lerin çökelmesini sağladı ve sülfat (SO42-) içeren yerküre kayaçlarını aşındırdı ve bu sülfatların nehirlerle okyanuslara taşınarak H2S formunda birikmesini sağladı. Dolayısıyla bu dönem “kükürtlü – okyanus” dönemiydi. 3) Son olarak yüzey suyuyla sınırlı kalan oksijen miktarı artmaya, siyanobakteriler tarafından oksijenli fotosentez gerçekleşmeye başladı ve atmosferdeki serbest oksijen miktarı arttıkça, okyanuslara taşınan organik madde (organik karbon) ve organik üretim de artmaya başladı. Oksijen seviyeleri okyanustaki su kolonunda artık yalnızca yüzey sularıyla sınırlı değildi, oksijen okyanusların derin sularına kadar ulaşmaya başladı. Bu döngü de atmosferde oksijenin artmasını sağladı (Şekil 4).3Oksijenin artışıyla kayaçlardaki aşınma ve taşınma mekanizması ile kayaçlarda bulunan sülfatların okyanuslara taşınmaya başladığı zaman da bazı kimyasal yöntemlerle tespit edilebiliyor. O döneme ait kayaçlarda bulunan sülfür elementinin duraylı izotoplarındaki** değişimler hesaplandığında, serbest oksijenin ilk olarak atmosferde ne zaman artmaya başladığı anlaşılabiliyor. Çünkü atmosferdeki oksijenin artmaya başladığı zaman, aynı zamanda sülfürün duraylı izotoplarında ilk kez belirgin değişikliklerin kaydedildiği zamana denk geliyor. Demir ve kükürt elementlerinin duraylı izotopları, dünyadaki oksijenli koşulların ve buna bağlı olarak canlı evriminin nasıl geliştiği hakkında önemli ipuçları sunuyor.
Şekil 4. Okyanusların kimyasal bileşiminin çeşitli aşamalarını ve oksijenin su kolonunda giderek artmasını gösteren model: Fe2+iyonları kırmızı kesikli, H2S yeşil, O2 ise mavi çizgi ile temsil ediliyor. Soldaki ilk şekil, en eski jeolojik dönem olan Arkeen’i (günümüzden 4 ila 2,5 milyar öncesi aralığı) gösteriyor ve bu aşamada okyanus su kolonunda, kıyı şelfine yakın bölgelerde su derinliği arttıkça demir miktarı artıyor, üst kesimlerde az da olsa bir miktar H2S mevcut. Kıyıdan uzaklaştıkça H2S tamamen kayboluyor ve su kolonu boyunca sadece Fe2+ iyonları bulunuyor. İkinci şekil ise, Erken ve Orta Proterozoik jeolojik dönemini betimliyor (günümüzden 2.5 ila 1 milyar yıl öncesi aralığı). Su kolonunda H2S miktarının arttığını görüyoruz. Geç Proterzoik dönemini (günümüzden 1 milyar ila 540 milyon yıl öncesi aralığı) betimleyen son şekilde ise, şelf yakınlarında hem yüzey sularında hem de dip sularda artık oksijenin görülmeye başladığını ayırt ediyoruz. Kıyı bölgesinden uzaklaştıkça oksijen tüm su kolonuna yayılıyor.
Tüm bu araştırmalar yalnızca dünyadaki oksijen oluşumu ve canlı evrimine ışık tutmakla kalmıyor, aynı zamanda diğer gezegenlerde de kükürtlü okyanusların veya metan okyanuslarının nasıl oluştuğunu ya da en önemlisi benzer koşullar altındaki başka yıldız sistemlerinde canlı organizmaların hangi kimyasal reaksiyonlarla gezegenin atmosferik koşullarını değiştirerek, nasıl evrimleşebileceğine dair bir model ortaya koyuyor. Diğer yandan dünyanın kimyasal koşullarının ne kadar canlılarla karşılıklı etkileşime tabi olduğunu gösteriyor ve bu kimyasal etki mekanizmalarını araştırarak ve keşfederek göstermemiz gereken özeni fark etmemizi sağlıyor.
Kaynaklar
Roscoe, S. M. Huronian rocks and uraniferous conglomerates in the Canadian Shield. Geol. Surv. Pap. Can. 68–40 (1969).
Holland, H. D. Volcanic gases, black smokers, and the Great Oxidation Event. Geochim. Cosmochim. Acta 66, 3811–3826 (2002).
Lyons, T. W., Reinhard, C. T., & Planavsky, N. J. The rise of oxygen in Earth’s early ocean and atmosphere.Nature, 506(7488), 307-315. (2014).
Canfield, D. E. The early history of atmospheric oxygen: Homage to Robert M. Garrels. Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 33, 1–36 (2005).
Brocks, J. J., Logan, G. A., Buick, R. & Summons, R. E. Archean molecular fossils and the early rise of eukaryotes. Science 285, 1033–1036 (1999).
Claire, M. W., Catling, D. C. & Zahnle, K. J. Biogeochemical modelling of the rise in atmospheric oxygen. Geobiology 4, 239–269 (2006).
Klein, C. Some Precambrian banded iron-formations (BIFs) from around the world: Their age, geologic setting, mineralogy, metamorphism, geochemistry, and origins. American Mineralogist, 90(10), 1473-1499. (2005).
Konhauser, K. O. Could bacteria have formed the Precambrian banded iron formations? Geology 30, 1079–1082 (2002).
Dennis Kunkel Microscopy, Inc./Visuals Unlimited, Inc.
Australian Mineral Atlas
* Siyenobakteri: Enerjisini fotosentez yoluyla elde eden bir bakteri çeşidi.
** Duraylı izotop: Bir elementin radyoaktif olmayan, radyoaktif bozunmaya uğramayan izotopları.
Dünya’daki kayıp ksenonun nereye gittiğine dair yeni bir cevap ortaya çıktı – gezegenin atmosferi, beklenen gaz miktarından %10 daha az içeriyor1. Dünya milyarlarca yıl önce oluşmaya başlayınca, atmosferik ksenonun gezegenin çekirdek bölgesinde demir ve nikel bileşikleri şeklinde bulunabileceğine ilişkin hesapsal modeller mevcut. Diğer araştırmacılar çalışmayı tebrik ediyor, ancak Dünya’nın merkezi’ne ksenonu taşımadaki pratik zorluklardan dolayı paradoksu çözme konusunda şüphe ile bakıyor.
Argon ve kripton gibi daha hafif asal gazlara göre, Dünya’daki ksenonun oranı karbonlu kondroitler olarak bilinen meteoritlerde (Dünya’da ham madde olarak kabul edilir) saklı olandan çok daha düşüktür. Bu çapraşıklığı açıklamak için pek çok girişimde bulunulmuştur.
Bazıları, ksenonun Dünya’dan seçimli olarak giderildiği konusunda kuşkularını bildiriyor. Örneğin, Almanya’daki Bayreuth Üniversitesi’nde deneysel jeobilimciler olarak çalışan Svyatoslav Shcheka ve Hans Keppler, 2002 yılında Nature isimli prestijli bilim dergisinde yayınladıkları bir çalışmada, ilk olarak oluşan magma okyanusunda çözünmüş argon ve kriptonun, çözünmeyen ksenonu meteorit bombardımanı ile uçurduğu görüşünü bildirmiştir2. Magma katılaştığı zaman, argon ve kripton atmosfere geri verilmiş olabilir. Diğerleri, Dünya’da ksenonun hâlâ dağılmış durumda olabileceği çeşitli yollar bulmak yolunda gidiyor. Buna örnek olarak Artem Oganov ve arkadaşları verilebilir, bu grup 2012 yılında Dünya’nın çekirdeğindeki oksitler ve silikatların küçük miktarda ksenon safsızlıkları içerdiğini öne sürdü.
Hesapsal fizikçi Yanming Ma ve Jilin Üniversitesi’nde (Çin) çalışan arkadaşları kendi elektronik yapı algoritmalarını kullanarak Dünya’nın iç çekirdeğindeki aşırı yüksek basınç ve sıcaklıklar altında ksenonun demir ve nikel ile (çekirdeğin birincil bileşenleridir) çok sayıda kararlı metaller arası bileşikler oluşturabileceğini ortaya çıkardılar. Bunlar arasında en kararlı olanları XeFe3 ve XeNi3‘tür. University College London’daki Chris Pickard grubu tarafından geliştirilen alternatif bir algoritma da benzer sonuçlar vermiş. Ma, şöyle diyor: “Ksenon-demir ve ksenon-nikel bileşikleri, ksenon için şu ana kadar Dünya’nın iç kısmında fiziksel ve enerjetik olarak kararlı olan tek bilinen bileşikleridir”. Hesaplarına göre argon ve kripton benzer bileşikler oluşturmamaktadır.
Oganov ve Shcheka bu basit kimyasal sonuçtan etkilenmişler ve Oganov’a göre “kimyada yeni bir dünyayı açan” asal bir gazın “kararlı ve stokiyometrik bir bileşiğinin keşfedilmesi” olayı ile karşı karşıyayız.
İki yazar da henüz bu sonucun kayıp ksenon paradoksunu çözmeye yeteceğini düşünmüyor. Oganov, araştırmacıların kendi verilerine göre ksenon bileşikleri çekirdekteki basınçlar altında kararsız olduğunun ortaya çıktığını belirtiyor ve demir ve nikelin nasıl olup da ksenon ile çekirdekte bileşik oluşturabileceğini soruyor.
Shcheka ise, jeokimyasal delillere göre kayıp ksenonun çok erken dönemde kaybolduğunu söylerken iç çekirdeğin Dünya tarihinin daha sonraki zamanlarında oluştuğunu belirtiyor ve şöyle bir soru soruyor: “Dünya’nın oluşumu ile çekirdek oluşumu arasındaki zaman zarfında ksenon nerede idi?”.
Kaynaklar
1 L Zhu et al, Nat. Chem., 2014, DOI: 10.1038/nchem.1925
2 S S Shcheka and H Keppler, Nature, 2012, 490, 531 (DOI:10.1038/nature11506)