Günlerin süresi değişiyor! Bilim insanları nedeni Dünya’nın merkezinde buldu

Nature'da yayımlanan çalışma, Dünya'nın merkezindeki farklı kuvvetlerin gezegenin dönüş hızını adeta bir halat çekme yarışına dönüştürdüğünü ortaya koyuyor. Araştırmacıların geliştirdiği simülasyonlara göre yer çekimi torku, elektromanyetik ve mekanik etkilerle sürekli mücadele ediyor ve gözlenen gün uzunluğu değişimlerini açıklamada en güçlü etkiye sahip mekanizma olarak öne çıkıyor.

Dünya’nın dönüş hızı yıllar içinde birkaç milisaniye değişebiliyor. (Foto: Yapay zeka)

DÜNYA'NIN DÖNÜŞÜ NEDEN DEĞİŞİYOR?

• Bir günün yaklaşık 24 saat sürmesi, Dünya'nın dönüş hızının tamamen sabit olduğu anlamına gelmiyor. Uzak gök cisimlerine göre yapılan son derece hassas ölçümler, gezegenin dönüş hızının özellikle on yıllık zaman ölçeklerinde birkaç milisaniye kadar değişebildiğini gösteriyor.
• Bu fark günlük yaşam açısından fark edilemeyecek kadar küçük olsa da, Dünya'nın iç yapısını anlamaya çalışan jeofizikçiler için son derece değerli bilgiler taşıyor. Çünkü gezegenin dönüşündeki bu küçük değişimler, yüzeyin çok altında meydana gelen süreçlerin izlerini taşıyabiliyor.

Günlerin süresindeki küçük değişimlerin izleri Dünya’nın derinliklerinde aranıyor. (Foto: Takvim foto arşivi)

DÜNYA'NIN MERKEZİNDEKİ DEV YAPI

Gezegenimizin merkezinde, kabaca Mars büyüklüğünde olduğu tahmin edilen ve büyük ölçüde demirden oluşan katı bir iç çekirdek bulunuyor. Bu yapı, erimiş metallerden meydana gelen sıvı dış çekirdeğin içerisinde yer alıyor.

İç çekirdek ile dış çekirdek arasındaki bu yapı, Dünya'nın geri kalanından tamamen bağımsız hareket etmese de farklı bir dönme davranışı sergileyebiliyor. İç çekirdeğin dönüş hızındaki değişimler, gezegenin genel dönüşü üzerinde de küçük etkiler oluşturabiliyor.

Jeofizikçiler uzun süredir iç çekirdek, dış çekirdek ve manto arasındaki etkileşimlerin gün uzunluğundaki değişimlerle bağlantılı olabileceğini düşünüyor. Ancak bu süreçte hangi fiziksel kuvvetin ne ölçüde rol oynadığı konusunda önemli soru işaretleri bulunuyordu.

Dünya’nın iç çekirdeği, gezegenin geri kalanından farklı hızda dönebiliyor. (Foto: Takvim foto arşivi)

ARAŞTIRMACILAR ÜÇ FARKLI KUVVETİ MODELLEDİ

Kanada'daki Alberta Üniversitesinden jeofizikçi Mathieu Dumberry ve Huifeng Zhang, bu soruya yanıt bulabilmek için çekirdek ile manto arasındaki etkileşimleri ayrıntılı biçimde inceleyen bir simülasyon modeli geliştirdi.

Modelde, Dünya'nın dönüşünü etkileyebilecek üç temel tork üzerinde duruldu.

İlki mekanik tork olarak tanımlanıyor. Sıvı dış çekirdekteki hareketler, çekirdek ile manto arasındaki sınırın pürüzlü ve düzensiz yapısıyla etkileşime giriyor. Bu durum, akışkanın düzensiz bir yüzey boyunca hareket etmesine benzer biçimde mekanik direnç oluşturabiliyor.

İkinci mekanizma elektromanyetik tork. Dış çekirdekteki hareketler Dünya'nın manyetik alanının oluşmasına katkıda bulunuyor. Ortaya çıkan manyetik etkileşimler, mantonun elektriksel özelliklere sahip bölgeleri üzerinde kuvvet uygulayarak gezegenin dönüş hızını etkileyebiliyor.

Üçüncü mekanizma ise yer çekimsel tork. İç çekirdekteki daha yoğun bölgeler ile mantodaki yoğun kütleler arasındaki çekim, iç çekirdeğin belirli bir konumu koruma eğilimine yol açıyor.

Bilim insanları Dünya’nın dönüşünü bir “halat çekme” yarışına benzetiyor. (Foto: Yapay zeka)

"HALAT ÇEKME" YARIŞINDA YER ÇEKİMİ ÖNE ÇIKIYOR

Araştırmacıların simülasyonları, bu üç mekanizmanın birbirinden bağımsız hareket etmediğini, sürekli olarak birbirini dengelemeye çalıştığını gösteriyor.

Modelde yer çekimi torku, gözlemlenen gün uzunluğu değişimleriyle en uyumlu sonucu veren mekanizma olarak öne çıktı. Buna göre yer çekimi, iç çekirdeği manto içerisindeki yoğun kütlelerle aynı doğrultuda tutmaya çalışıyor.

Ancak dış çekirdekteki akış hareketleri bu hizalanmayı bozabiliyor. Özellikle batıya doğru hareket eden akıntılar, iç çekirdeğin konumunu etkileyerek onu ideal hizasından uzaklaştırabiliyor.

Bunun ardından yer çekimi devreye girerek iç çekirdeği yeniden doğuya doğru çekmeye çalışıyor. Böylece çekirdeğin hareketi ile Dünya'nın genel dönüşü arasında uzun zaman dilimlerine yayılan bir etkileşim ortaya çıkıyor.

Araştırmacılar bu durumu, farklı kuvvetlerin sürekli rekabet ettiği dinamik bir sistem olarak değerlendiriyor.

Yeni modelde yerçekimi torku diğer mekanizmalara göre öne çıktı. (Foto: Takvim foto arşivi)

İÇ ÇEKİRDEK BİR DÖNEM DAHA HIZLI DÖNÜYORDU

Yeni modelin önemli dayanaklarından biri de iç çekirdeğin geçmişteki dönüş hareketlerine ilişkin sismik gözlemler.

2023 yılında yayımlanan bir çalışma, sismik dalgaların davranışını inceleyerek iç çekirdeğin 1960'lardan yaklaşık 2010 yılına kadar Dünya'nın geri kalanına kıyasla biraz daha hızlı döndüğünü öne sürmüştü.

Ancak 2010 civarından itibaren bu hareketin yavaşladığına ilişkin bulgular elde edildi. Bu değişim, iç çekirdeğin dönüşünün sabit bir süreç olmadığını ve Dünya'nın diğer katmanlarıyla sürekli etkileşim halinde bulunduğunu düşündürüyor.

Bununla birlikte araştırmacılar, iç çekirdeğin geçmişteki dönüş hızına ilişkin sismolojik verilerin tüm bilim insanları tarafından aynı şekilde yorumlanmadığını da belirtiyor.

İç çekirdek ile manto arasındaki etkileşim, gün uzunluğunu etkileyebiliyor. (Foto: Takvim foto arşivi)

DÜNYA'NIN DERİNLİKLERİNDEKİ DEV YAPILAR DA ARAŞTIRMANIN MERKEZİNDE

Çalışmanın dikkat çekici sonuçlarından biri yalnızca gün uzunluğuyla ilgili değil. Araştırmada, çekirdek-manto sınırının hemen üzerinde bulunan ve yapısı hala tam olarak çözülemeyen devasa bölgeler de modelin önemli parçaları arasında yer alıyor.

Sismologların geniş düşük hızlı bölgeler olarak adlandırdığı bu oluşumların, çevrelerindeki mantoya göre daha sıcak ve farklı kimyasal özelliklere sahip olabileceği düşünülüyor.

Bu bölgelerin Dünya'nın oluşumundan bu yana nasıl değiştiği ve tam olarak hangi bileşenlerden meydana geldiği, jeofizikteki önemli araştırma konularından biri olmayı sürdürüyor.

Yeni modelde bu yapıların hesaba katılması, bilim insanlarının yalnızca Dünya'nın dönüşündeki değişimleri değil, aynı zamanda gezegenin derinliklerindeki malzeme dağılımını anlamasına da yardımcı olabilir.

MODEL ÖNEMLİ SINIRLAMALAR DA TAŞIYOR

• Araştırma, Dünya'nın dönüşündeki değişimleri açıklamak açısından yeni bir çerçeve sunsa da tüm soruları çözmüş değil.
• Güney Kaliforniya Üniversitesinden sismolog John Vidale, gün uzunluğundaki değişimlerin yalnızca Dünya'nın çekirdeğinde meydana gelen süreçlerden kaynaklanmadığına dikkat çekiyor. Okyanus ve atmosfer hareketleri gibi yüzeye daha yakın süreçler de gezegenin dönüş hızını etkileyebiliyor.
• Bu nedenle çekirdekteki torkların etkisini diğer doğal süreçlerden kesin biçimde ayırmak oldukça karmaşık bir problem olmaya devam ediyor.
• Oxford Üniversitesinden sismolog Paula Koelemeijer ise çalışmanın, çekirdek ile manto arasındaki sınır gibi doğrudan gözlemlenemeyen bölgelerin fiziksel özelliklerine ilişkin önemli kısıtlamalar sağlayabileceğini belirtiyor.

Dünya’nın merkezindeki hareketler, gün uzunluğunda milisaniyelik farklar yaratıyor. (Foto: Takvim foto arşivi)

DÜNYA'NIN "KALP ATIŞLARINI" ANLAMAK İÇİN FARKLI BİLİM DALLARI GEREKİYOR

Araştırmanın ortaya koyduğu tablo, Dünya'nın derinliklerinin birbirinden bağımsız katmanlardan oluşan durağan bir yapı olmadığını gösteriyor. Katı iç çekirdek, sıvı dış çekirdek ve kayalık manto arasındaki etkileşimler, gezegenin dönüşünü çok küçük ama ölçülebilir oranlarda değiştirebiliyor.

Bu değişimler günlük yaşamda hissedilmese de bilim insanlarına Dünya'nın binlerce kilometre altında neler yaşandığı konusunda önemli ipuçları veriyor.

Araştırmacılara göre bu karmaşık sistemi tam olarak anlayabilmek için sismoloji, jeofizik ve gezegen dinamikleri gibi farklı alanlardan elde edilen verilerin birlikte değerlendirilmesi gerekiyor. Böylece yalnızca bir günün neden birkaç milisaniye uzayıp kısaldığı değil, Dünya'nın derinliklerinde milyonlarca yıldır devam eden fiziksel süreçler de daha iyi anlaşılabilir.