YERYÜZÜNÜN İÇİ GERÇEKTEN NEYE BENZER?
Dünyanın kabuğunun bir santimetre kübü 2,8 gram yoğunlukta ve tüm yoğunluğu da her bir santimetre küp için 5,5 gramın üstünde olduğuna göre, yeryüzünün içinin santimetre küp başına 5,5 gramdan daha fazla yoğunlukta olması gerekmektedir.
Bu gerçekler hakkında biraz düşünürsek, beklenmesi gerekenin de böyle olduğu aklımıza gelir. Bir laboratuvarda deney yaptığımız sırada kullandığımız sıradan bir madde o denli ufaktır ki, ortaya koyacağı çekim etkileri ihmal edilecek türden olurlar. Oysa ki, yeryüzünü göz önüne aldığımızda onun merkezine doğru büyük bir çekimi bulunmaktadır. Eğer dünyanın tümüyle kayalardan yapılmış olduğunu varsayarsak, en dipteki kaya tabakaları dış tabakaların ağırlığı ile sıkışmış durumda olmalıdır. Bu ağırlık iç tabakaları sıkıştıran ve onun kütlesini daha küçük bir hacme sokmaya çalışan bir rol oynar. En dipteki tabakalar bu nedenle dıştaki tabakalara göre daha fazla yoğunluktadır ve bu da sorunu şu noktada çözüme götürebilir.
Oysa, durum böyle çözülemez. Kişi, kayaların üzerine belli oranda basınç uygulayıp onu ezen ve yoğunluğunu artıran basıncı hesaplayabilir. Ortaya çıkan, yeryüzünün dış tabakalarının tüm ağırlığının dipteki tabakaların bir santimetre kübünü ortalama 5,5 gram yoğunluğa kadar sıkıştırabileceği sonucudur.
Ancak, yeryüzü masif kayalardan oluşmamakta ve dünyanın derindeki tabakalarında kayalardan daha yoğun maddeler bulunmaktadır. Pekiyi, bu maddeler nelerdir? Ve bizler onlar hakkında nasıl bilgilenebiliriz? Yukarıda en derin doğal mağaraların pek yüzeysel kaldığını ve çok az derine kadar inebildiğini belirtmiştim. En derin petrol kuyusunda da 9,6 kilometre derinliğe inilmiştir ki, bu da dünyanın yüzeyinden merkezine olan uzaklığın yalnızca 1/670’idir.
Şu halde yeryüzünün merkezi hakkında hiçbir şey öğrenemeyecek durumda mıyız? Aslında öyle durumda değiliz. Arada bir dünyanın yüzeyini karıştıran depremler olur ve yeryüzü boyunca farklı dalga türleri şeklinde titreşimler görülür. Bu dalga hareketi bir havuzun suyunun yüzeyini karıştırarak gelip geçen ya da havada hareket eden ses dalgalarına benzer. Aslında deprem dalgalarına birincil dalgalar ya da S dalgalan denilir. Ve bunlar ses dalgalarının özelliklerine sahipken ikincil dalgalar ya da S dalgalan denilen türden deprem dalgaları da su dalgalarının özelliklerine sahiptirler.
Bu dalgalar yeryüzünde kayıp geçerlerken ilk başlangıç yerlerinden oldukça uzakta dünyanın yüzeyine çıkarlar. Böyle dalgaları incelemek üzere ilk basit aygıt olan sismograf 1855 yılında İtalyan fizikçisi Luigi Palmieri (1807-1896) tarafından icat olundu. İzleyen yıllarda sismograflar geliştirildi ve 1890’lı yıllarda İngiliz mühendisi John Milne (1850-1913) dünyanın çeşitli yerlerine bu aygıtları kurdu. Günümüzde beş yüzü aşkın sayıda pek duyarlı sismograf aygıtı gezegenimizin farklı kesimlerinde iş görmektedir.
Sismografların bize verdikleriyle deprem dalgalarının nerede ve ne zaman göründüklerini öğrenmekteyiz. Böylece bilim adamları depremlerin yeryüzünü üzerinde geçtikleri yolu izlemektedir. Eğer dünyanın yapısı her yerde aynı olsa, bu dalgalar sabit hızla ve düz bir hat üzerinde ilerlerdi. Oysa, yeryüzünün yoğunluğu derinlerde kısmen basınç ve sıkıştırma ile arttığından dalgaların izlediği yol eğilir. Bu eğikliğin doğası ile, bilim adamları yeryüzünün yoğunluğunun çeşitli derinliklerde ne kadar arttığını söyleyebilmektedir. Bazı derinliklerde dalgalar izledikleri yol üzerinde keskin dönüşler yapar. Bu da, sıkıştırma nedeniyle oluşan ağır ağır değişiklik yerine kimyasal yapıdaki ani değişikliği gösterir.
Deprem dalgalarının incelenmesi yeryüzünün yapısını üç ana bölüme sokmaktadır: En üstteki tabaka, bildiğimiz kabuk kayalarından oluşmaktadır. Dünya yüzeyinin ortalama 32 kilometre kadar altında ilk kez 1909 yılında Hırvat jeofizikçisi And- rija Mohorovoicic (1857-1936) tarafından keskin bir değişim saptandı, buna Mohorovicic kesikliği ya da basitçe M oh o kesikliği adı verildi. Yeryüzünün kabuğu altında gene kayalardan oluşan ve adına manto denilen bir tabaka vardır. Manto tabakasın-
da bulunan kayalar kabuk kayalarından daha fazla yoğundur. Çünkü hem daha fazla sıkışmışlardır, hem de daha yoğun maddelerden oluşmaktadır. Ancak manto tabakasının yoğunluğu yeryüzünü ortalama yoğunluğu kadar yüksek değildir.
Dünya yüzeyinin 2.900 kilometre altındaki derinlikte deprem dalgaları bir kez daha sert bir eğim çizerler. Bunu ilk kez 1914 yılında Alman yerbilimcisi Beno Gutenberg (1889-1960) ortaya koymuştur. Yeryüzünün bu iç bölgesine çekirdek (ya da özek) adı verilir ki burası yeryüzünün ortalama yoğunluğuna neden olacak kadar yüksek yoğunluktadır. Bilim adamları deprem dalgalarından birincil dalgaların içinde yol aldığı ama ikincil dalgaların geçemediği gerçeğine bakarak çekirdeğin yapısını kararlaştırmışlardır. Birincil dalgalar bir sıvı kütlesi içinden geçerken ikincil dalgalar geçemezler. Buradan, yeryüzünün çekirdeğinin sıvı yapısında olduğu sonucunu çıkarırız. (Dünyanın kabuğu, manto tabakası ve sıvı yapıdaki çekirdeği birbirleriyle bir yumurtanın kabuğu, beyazı ve sarısı arasındaki ilişkiye benzer bir ilişki içindedirler. Ancak bu yalnızca ilginç bir rastlantıdır; başka bir şey değildir.)
Geriye artık çekirdeğin neleri içerdiği sorusu kalmıştır. Çünkü orası kayalara göre daha yoğun ve daha alçak ergime noktası olan maddelerden yapılmış bulunmaktadır. Dünyanın çekirdeğini oluşturmaya en çok olası adaylar metallerdir. Ve bizler yeryüzünün sıvı durumunda metal bir çekirdeği olduğundan kuşkulanırken şu soruyu sorarız: Bu sıvı hangi metaldir?
Bu soruya olası bir yanıt aslında deprem dalgalarının dünyanın iç yapısına ilişkin ayrıntıları ortaya koyuşundan önce verilmiştir. Yeryüzüne arada bir meteoritler (göktaşları) düşer. (Bu kitabımızda, ileriki bölümlerde onlardan söz edeceğiz.) Meteoritlerin çoğu kaya doğasında olmasına karşın, yüzde 10 kadarı metal yapısındadır. Metal olanlar da çoğu kez demirdir ve 1/10 oranında nikeli içermektedir.
Fransız yerbilimcisi Gabriel August Daubree (1814-1896) bu nedenle 1886 yılının başlarında yeryüzünün çekirdeğinin demir-nikel karışımından oluşabileceğini ileri sürdü. Bu düşünce kişilere mantıklı gibi gelirken şimdi çoğu bilim adamı dünyanın çekirdeğinin yüzde 90 demir ve yüzde 10 nikelden oluştuğunu varsaymaktadır. Bununla birlikte, çekirdeğin oksijen ya da kükürdü veya bu iki maddeyi birlikte olmak üzere önemli oranlarda içerdiği konusunda tartışmalar yapılmaktadır.