Bugün Dünya’nın yaklaşık 4,54 milyar yaşında olduğunu biliyoruz. Ancak bilim insanlarının bu sayıya ulaşması hiç kolay olmadı. Gezegenimizin yaşı doğrudan ölçebileceğimiz bir özellik değil. Üstelik Dünya’nın ilk dönemlerinden kalan kayaçların büyük bölümü erozyon, levha hareketleri ve kabuğun sürekli yenilenmesi nedeniyle çoktan ortadan kalktı.
19. yüzyılda jeologlar, yeryüzündeki aşınma ve tortullaşma süreçlerine bakarak Dünya’nın son derece yaşlı olması gerektiğini düşünüyordu. Charles Lyell gibi jeologlar, bugün gördüğümüz dağların, vadilerin ve kaya katmanlarının çok uzun zaman boyunca işleyen yavaş süreçlerle oluştuğunu savunuyordu.
Ancak dönemin en önemli fizikçilerinden William Thomson, yani daha sonra Lord Kelvin adıyla tanınacak bilim insanı, bu görüşe itiraz etti.
Kelvin Dünya’nın Yaşını Nasıl Hesapladı?
Kelvin, termodinamik alanındaki çalışmalarıyla 19. yüzyıl fiziğinin en önemli isimlerinden biriydi. Dünya’nın başlangıçta erimiş kayalardan oluşan sıcak bir küre olduğunu ve o zamandan beri sürekli soğuduğunu düşündü. Eğer kayaçların ısıyı ne kadar iyi ilettiğini ve yerin derinliklerine indikçe sıcaklığın nasıl değiştiğini bilirsek, Dünya’nın ne kadar zamandır soğuduğunu da hesaplayabilirdik.
Madenciler, yerin altına indikçe sıcaklığın arttığını uzun zamandır biliyordu. Kelvin de farklı kayaçların ısı iletkenliğini ölçtü ve Fourier’nin ısı iletimine ilişkin matematiğinden yararlanarak Dünya’nın soğuma süresini hesapladı.
İlk hesaplarında daha yüksek değerler elde etse de zamanla tahminlerini aşağı çekti. 19. yüzyılın sonlarına gelindiğinde Dünya’nın yaşının birkaç on milyon yıl civarında olması gerektiğini savunuyordu.
Bu sonuç jeologların öngördüğü çok daha uzun zaman ölçekleriyle uyuşmuyordu. Tartışmanın düğüm noktası da burada ortaya çıktı.
Kelvin’in matematiğinde temel bir sorun yoktu. Asıl problem, Dünya’nın iç yapısı hakkında yaptığı varsayımlardı. Jeofizikçi Osmond Fisher, gezegenin iç kısmının Kelvin’in düşündüğünden daha hareketli olabileceğini ve bunun soğuma hesabını değiştireceğini ileri sürdü. Fakat Kelvin’in hesabındaki en büyük eksik henüz keşfedilmemişti.
Radyoaktivite Dünya’nın Yaşı Tartışmasını Değiştirdi
1896’da Henri Becquerel radyoaktiviteyi keşfetti. Kısa süre sonra Pierre Curie ve diğer araştırmacılar, radyoaktif elementlerin bozunurken ısı açığa çıkardığını gösterdi.
Bu keşif Kelvin’in temel varsayımlarından birini geçersiz hale getirdi. Kelvin, Dünya’nın oluşumundan sonra gezegenin içinde yeni bir ısı kaynağının bulunmadığını düşünmüştü. Oysa uranyum ve toryum gibi radyoaktif elementler sürekli ısı üretiyordu. Dünya bu nedenle onun hesapladığından çok daha yavaş soğuyabilirdi.
Radyoaktivite yalnızca Kelvin’in neden düşük bir yaş elde ettiğini açıklamadı. Aynı zamanda Dünya’nın yaşını belirlemek için tamamen yeni bir yöntem sundu.
Bazı atom çekirdekleri kararsızdır ve zaman içinde başka atom çekirdeklerine dönüşür. Örneğin uranyum izotopları belirli bir hızla kurşun izotoplarına dönüşür. Bu bozunma hızını bildiğimiz için bir kayaçta ne kadar ana izotop kaldığını ve ne kadar bozunma ürünü oluştuğunu ölçerek geçen zamanı hesaplayabiliriz. Bu yönteme radyometrik tarihleme denir.
Radyometrik Tarihleme Nasıl Çalışır?
Radyoaktif bozunmanın en önemli özelliği düzenli olmasıdır. Her radyoaktif izotopun kendine özgü bir yarı ömrü vardır. Yarı ömür, başlangıçta bulunan radyoaktif atomların yarısının bozunması için gereken süredir.
Örneğin uranyum-238’in yarı ömrü yaklaşık 4,47 milyar yıldır. Bu kadar uzun bir yarı ömür, onu çok eski kayaçları tarihlendirmek için son derece kullanışlı hale getirir.
Bilim insanları bir mineralde bulunan uranyum ve onun bozunması sonucunda oluşan kurşun miktarlarını karşılaştırarak mineralin ne zaman oluştuğunu hesaplayabilir. Böylece kayaçların içinde milyarlarca yıldır çalışan doğal bir saatten yararlanmış oluruz.
Bugün bilinen en eski kayaçların yaşı yaklaşık 4 milyar yıl civarındadır. Avustralya’da bulunan bazı zirkon kristalleri ise yaklaşık 4,4 milyar yıl öncesine kadar uzanır. Bunlar Dünya’nın çok eski olduğunu gösterir, ancak gezegenin kesin yaşını tek başına vermez. Bu noktada meteoritler devreye girer.
Dünya’nın Yaşını Neden Meteoritlerden Öğreniyoruz?
Dünya ve meteoritlerin büyük bölümü, Güneş Sistemi’nin oluştuğu yaklaşık aynı dönemde ortaya çıkan maddelerden oluştu. Ancak küçük asteroitler Dünya gibi yoğun jeolojik değişimler geçirmedi. Bu nedenle bazı meteoritler, Güneş Sistemi’nin ilk dönemlerinden kalan kimyasal kayıtları koruyabildi.
Bilim insanları meteoritlerdeki uranyum ve kurşun izotoplarını ölçerek yaşlarını belirledi. Farklı meteoritlerde yapılan ölçümler yaklaşık 4,5 milyar yıl civarında sonuçlar verdi.
1950’lerde jeokimyacı Clair Patterson, kurşun izotoplarından yararlanarak Dünya ve meteoritlerin yaşını karşılaştırdı. Elde ettiği değer yaklaşık 4,55 milyar yıldı. Daha sonraki ve daha hassas ölçümler bu sonucu doğruladı. Bugün Dünya’nın yaşı yaklaşık 4,54 milyar yıl olarak kabul ediliyor.
Okuma Önerisi: Dev Bir Göktaşı Dünya’ya Çarparsa Gerçekte Ne Olur?
Kaynaklar ve ileri okumalar:
- Adam Frank; Astronomy At Play İn Cosmos; W. Norton, Inc.; ISBN 978-0-393-93522-6
- How Old Is Earth? Bağlantı: yayınlanma tarihi: 20 Ağustos 2021; Bağlantı How Old Is Earth?
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
