Yer’in Derinliklerinde Gizli Bir Su Deposu: Manto’nun En Alt Katmanında Yeni Minerallerle Bulunan Devasa Su Yatağı

Yer’in çekirdeğinin hemen üstündeki manto katmanının en alt bölgesinde, yaklaşık 2.900 kilometre (1.800 mil) derinlikte devasa bir su yatağı barındırabileceğine dair yeni kanıtlar ortaya kondu. University of Leeds’den jeobilimci Alfred Wilson’ın katkılarıyla yapılan ve Nature Geoscience dergisinde yayımlanan araştırmada, bu gizli suyun muhtemelen henüz bilinmeyen iki demir oksit-hidroksit mineralinde hapsedildiği belirlendi. Araştırmacılar, laser ısıtılmış elmas pres hücreleri kullanarak manto koşullarını yeniden oluşturdu ve suyu uzun süre tutabilen bu yeni fazları tespit etti.

Su, bilinen tüm yaşamın temelini oluşturan bir unsur olarak bilinse de aynı zamanda Yer’in iç yapısının dinamiklerini de sürükleyen kritik bir bileşen. Manto katmanının aşırı yavaş hareketini yağlayarak ve bu kaya tabakalarını birbirinden kaymaları için gereken nem düzeyine kavuşturarak, su yer kabuğunun dev çemberi olan tektonik döngüye katkı sağlıyor. Bu döngü de jeolojik zaman ölçeğinde iklimin dengelenmesine yardımcı oluyor.

Suyun Nereden Geldiği Hâlâ Gizemli

Bu suyun aslında nasıl manto içine girdiği henüz net değil. Bazı modeller, suyu asteroidlerin getirdiğini ve gezegenin oluşumu sırasında hidrat kalarak kaldığını öne sürerken; diğerlerine göre su daha sonra gelip hâlâ kurak kabul edilen bir mantoyu nemlendirmiş olabilir. Su şu an manto içinde tam olarak nerede bulunduğuna dair net bir harita olmaması, araştırmacıların en derin katmanda yeni bir çözüm aramasına itti.

Manto, yaklaşık 660 ila 2.900 kilometre derinlik arasında uzanan ve gezegenin iç yapısının omurgası niteliğini taşıyan devasa bir tabaka. Bu bölgenin en bol bulunan mineralleri olan bridgmanit ve ferroperiklazın büyük ölçüde kuru olduğu düşünüldüğünde, suyun saklanabileceği başka bir yol aranmak zorundaydı.

Araştırmacılar, yüksek sıcaklıkları ve basınçları yeniden üretmek için laser ısıtılmış elmas pres hücrelerine başvurdu. Bu cihazlarda iki elmas ucu arasında kağıt kalınlığında kadar ince bir örneğe sıkıştırılan maddeler, güçlü lazerlerle ısıtılıyor.

Likit su, Yer’in yaşanabilirliğinin temel bileşenidir.

Alfred Wilson, University of Leeds

Bulunan Yeni Mineraller

Bu koşullar altında bilim insanları daha önce bilinmeyen iki demir oksit-hidroksit (Fe5O12Hx ve Fe7O12Hx) tespit etti. Bu fazların derin manto koşullarında var olabildiği gösterilse de, çalışmaların bu minerallerin gerçekten Yer’in içine yerleştiğini doğrudan kanıtlamadığı belirtiliyor.

Bu yeni mineraller, suyun az olduğu deneylerde bile ortaya çıktı. Bazı deneylerin başlangıç malzemesinde bulunan su oranı yüzde 0,1’den daha azdı; ancak hâlâ da bu iz düzeyindeki hidrojen miktarı yeni fazları stabilize etmeye yetti.

Bu durum önemli çünkü Yer’in derin içi dev bir yeraltı okyanusu gibi değil. Orada saklanan suyun minerallerin içine sıkıştırılması gerekiyor ve bu çoğu zaman serbest suyun neredeyse hiç olmadığı koşullarda gerçekleşiyor. Yeni keşfedilen mineraller tam da bu iş için olağanüstü uygun görünüyor: hem manto’nun en alt katmanının aşırı koşullarında kararlılar, hem de etraflarındaki manto kayağından belirgin biçimde daha yoğunsalar.

Bu yoğunluk farkı kritik bir ipucu taşıyor. Yer’in erken döneminde soğuyup kristalleşen primordiyal “bazal magma okyanusu” sırasında bu su taşıyan mineraller oluşmuş ve ardından çekirdek-manto sınırına doğru çöküşmüş olabilir.

Bu demir oksit-hidroksitlerin tanımlanması önemli çünkü görünen kararlı, yoğun fazlar geniş bir alt manto koşulları aralığında suyu yakalayıp tutuyorlar.

Alfred Wilson

Gizli Su Belki de Keşfedilebilir

Bu gizli su hâlinde kalması zorunlu değil. Manto dolaşımı tarafından yukarı doğru sürüklenen su taşıyan malzeme, azalan basınçla minerallerin kararsızlaşmasına yol açabilir ve suyu diğer manto fazlarına bırakır. Son aşamada bu sudan bir kısmı muhtemelen mantoplardaki yükseliş hareketleri ve volkanizma yoluyla tekrar yüzeye ulaşır.

Bu keşif aynı zamanda eski bir gizemi aydınlatıyor. Daha önce yüksek basınç deneylerinde gözlemlenen “H fazı” adlı mineral, yeni tanımlanan oksit-hidroksitlerden biriyle örtüşüyor görünüyor. Araştırmacılar, bu çözüntülü fazın daha önceki deneylerde tamamen yeni bir kuru minerallerden ziyade iz nem kaynaklı hidrojen kirliliğinin etkisiyle oluşmuş olabileceğini öne sürüyor.

Görünen o ki, çok küçük miktarlarda bile hidrojen bu yüksek derecede hidratlanmış demir bileşiklerini stabilize etmeye yeterli.

Leonid Dubrovinsky, University of Bayreuth

Hâlâ Açık Kalan Sorular

Bulunanlar büyük bir ilerleme olsa da resim henüz “tamamlanmamış” kalıyor. Bu minerallerin ne kadar su taşıdığı belirlenmesi gerekiyor ve çekirdek-manto sınırına ulaştıklarında ne olacağı hâlâ belirsiz. Ayrıca bu derin minerallerde saklanan suyun yüzeye ne kadar kolay ve hangi zaman dilimlerinde geri dönüp döneceği net değil.

Bilimsel dürüstlüğün bir yansıması olarak, araştırmacılar yeni minerallerin doğrudan Yer’in içinden elde edilmediğini, yalnızca laboratuvar koşullarında var olabildiklerini vurguluyor. Yine de keşif, su döngüsünün çekirdeğin kenarına kadar uzanabileceği fikrini güçlendiriyor.

Wilson’a göre bu yeni mineraller, “Yer’in suyunu nasıl elde ettiğini ve koruduğunu açıklayan gizemin çözümünde bir kırılma noktasını” temsil ediyor. Araştırma, gezegen biliminin en prestijli dergilerinden biri olan Nature Geoscience’da yayımlandı.