Ayımız Son 2,5 Milyar Yılda Yavaşça Dünya'dan Uzaklaşıyor

Gece gökyüzünde aya baktığınızda, onun Dünya'dan yavaş yavaş uzaklaştığını asla hayal edemezsiniz. Ancak aksini biliyoruz. 1969'da NASA'nın Apollo görevleri, aya yansıtıcı paneller yerleştirdi. Bunlar, ayın şu anda her yıl Dünya'dan 3,8 cm uzaklaştığını göstermiştir.

Ayın şu anki uzaklaşma oranını alır ve zamanda geriye doğru yansıtırsak, yaklaşık 1,5 milyar yıl önce Dünya ile ay arasında bir çarpışmayla sonuçlanırız. Ancak, ay yaklaşık 4,5 milyar yıl önce oluştu, bu da mevcut uzaklaşma oranının geçmiş için zayıf bir rehber olduğu anlamına geliyor.

Utrecht Üniversitesi ve Cenevre Üniversitesi'nden araştırmacı arkadaşlarımızla birlikte, güneş sistemimizin uzak geçmişi hakkında bilgi edinmeye çalışmak için çeşitli tekniklerin bir kombinasyonunu kullanıyoruz.

Yakın zamanda, uzaklaşan ayımızın uzun vadeli tarihini ortaya çıkarmak için mükemmel yeri keşfettik. Ve bu, ayın kendisini incelemekten değil, Dünya'daki eski kaya katmanlarındaki sinyalleri okumaktan geliyor.

 

Katman aralarını okumak

Batı Avustralya'daki güzel Karijini Ulusal Parkı'nda, bazı vadiler 2,5 milyar yıllık, ritmik olarak katmanlı tortuları keser. Bu tortular, bir zamanlar okyanus tabanında geniş çapta biriken ve şimdi yer kabuğunun en eski kısımlarında bulunan, demir ve silis açısından zengin minerallerin belirgin katmanlarını içeren bantlı demir oluşumlarıdır.

Joffre Şelalesi'ndeki kayalık açıklıklar, bir metreden biraz daha az kalınlığa sahip kırmızımsı kahverengi demir oluşumu katmanlarının, düzenli aralıklarla daha koyu, daha ince katlarla nasıl değiştiğini gösteriyor.

Batı Avustralya'daki Karijini Ulusal Parkı'ndaki Joffre Vadisi, ortalama 85 cm kalınlığında kırmızımsı kahverengi, daha sert kaya ile daha yumuşak, kil açısından zengin bir kaya (oklarla gösterilmiştir) arasında düzenli değişimler gösteriyor. Bu değişimler, Dünya'nın yörüngesinin dış merkezliliğindeki değişikliklerin neden olduğu geçmiş iklim değişikliklerine atfedilir. (Frits Hilgen), Yazar tarafından sağlanmıştır.

 

Daha koyu aralıklar, erozyona daha duyarlı olan daha yumuşak bir kaya türünden oluşur. Çıkıntılara daha yakından bakıldığında, ek olarak düzenli, daha küçük ölçekli bir varyasyonun varlığı ortaya çıkar. Vadiden akan mevsimlik nehir suyuyla cilalanmış kaya yüzeyleri, birbirini izleyen beyaz, kırmızımsı ve mavimsi gri katmanlardan oluşan bir model ortaya çıkarır.

1972'de Avustralyalı jeolog A.F. Trendall, bu eski kaya katmanlarında görülebilen farklı ölçeklerdeki döngüsel, yinelenen desenlerin kökeni hakkındaki soruyu gündeme getirdi. Desenlerin, "Milankovitch döngüleri" tarafından tetiklenen geçmiş iklim değişiklikleriyle ilişkili olabileceğini öne sürdü.

 

Döngüsel iklim değişiklikleri

Milankovitch döngüleri, Dünya'nın yörüngesinin şeklindeki ve ekseninin yönelimindeki küçük, periyodik değişimlerin, Dünya'nın yıllar boyunca aldığı güneş ışığının dağılımını nasıl etkilediğini açıklar.

Şu anda, baskın Milankovitch döngüleri her 400.000, 100.000, 41.000 ve 21.000 yılda bir değişir. Bu varyasyonlar, iklimimiz üzerinde uzun süreler boyunca güçlü bir kontrol uygular.

Ortalama kalınlıkları yaklaşık 10 cm olan beyaz, kırmızımsı ve/veya mavimsi gri kayaların ritmik olarak birbirini izleyen katmanları (bakın oklar). Dünya'nın devinim döngüsünün bir sinyali olarak yorumlanan değişimler, 2,46 milyar yıl önce Dünya ile ay arasındaki mesafeyi tahmin etmemize yardımcı oluyor. (Frits Hilgen)

 

Geçmişteki Milankovitch iklim zorlamasının etkisinin en önemli örnekleri, aşırı soğuk veya sıcak dönemlerin yanı sıra daha yağışlı veya daha kuru bölgesel iklim koşullarının da ortaya çıkmasıdır.

Bu iklim değişiklikleri, göllerin boyutu gibi Dünya yüzeyindeki koşulları önemli ölçüde değiştirmiştir. Sahra çölünün periyodik olarak yeşillenmesinin ve okyanus derinliklerindeki düşük oksijen seviyesinin açıklaması bunlardır. Milankovitch döngüleri, kendi türümüz de dahil olmak üzere, flora ve faunanın göçü ve evrimini de etkilemiştir.

Ve bu değişimlerin işaretleri, tortul kayaçlardaki döngüsel değişimlerden okunabilir.

 

Kayıtlı yalpalamalar

Dünya ile ay arasındaki mesafe, Milankovitch döngülerinden birinin - iklimsel devinim döngüsü - sıklığıyla doğrudan ilişkilidir. Bu döngü, devinim hareketinden (yalpalama) veya Dünya'nın dönme ekseninin zaman içinde değişen yöneliminden kaynaklanır. Bu döngünün şu anda yaklaşık 21.000 yıllık bir süresi var, ancak bu süre, geçmişte ayın Dünya'ya daha yakın olduğu zamanlarda daha kısa olurdu.

Bu, eski tortularda önce Milankovitch döngülerini bulabilirsek ve sonra Dünya'nın yalpalamasının bir sinyalini bulup periyodunu saptarsak, tortuların biriktiği zamanda Dünya ile ay arasındaki mesafeyi tahmin edebileceğimiz anlamına gelir.

Daha önceki araştırmamız, Milankovitch döngülerinin Güney Afrika'daki eski bir bantlı demir oluşumunda korunabileceğini gösterdi, bu da Trendall'ın teorisini destekliyor.

Avustralya'daki bantlı demir oluşumları muhtemelen yaklaşık 2,5 milyar yıl önce Güney Afrika kayalarıyla aynı okyanusta birikmişti. Bununla birlikte, Avustralya kayalarındaki döngüsel varyasyonlar daha açık ve bu da varyasyonları çok daha yüksek çözünürlükte incelememize olanak sağlıyor.

Avustralya bantlı demir oluşumuna ilişkin analizimiz, kayaların yaklaşık olarak 10 ve 85 cm aralıklarla tekrar eden çok sayıda döngüsel varyasyon ölçeği içerdiğini gösterdi. Bu kalınlıkları tortuların birikme hızıyla birleştirdiğimizde, bu döngüsel değişimlerin yaklaşık olarak her 11.000 yılda ve 100.000 yılda bir meydana geldiğini bulduk.

Bu nedenle, analizimiz, kayalarda gözlemlenen 11.000 döngünün, muhtemelen, mevcut yaklaşık 21.000 yıldan çok daha kısa bir süreye sahip, iklimsel devinim döngüsü ile ilişkili olduğunu ileri sürdü. Daha sonra bu devinim sinyalini 2,46 milyar yıl önce Dünya ile ay arasındaki mesafeyi hesaplamak için kullandık.

2,46 milyar yıl önce ayın Dünya'ya yaklaşık 60.000 kilometre daha yakın olduğunu bulduk. (Shutterstock)

 

O zamanlar ayın Dünya'ya yaklaşık 60.000 kilometre daha yakın olduğunu bulduk (bu mesafe Dünya'nın çevresinin yaklaşık 1,5 katıdır). Bu, bir günün uzunluğunu şu an olduğundan çok daha kısa, 24 saat yerine kabaca 17 saat yapar.

 

Güneş sistemi dinamiklerini anlamak

Astronomi alanındaki araştırmalar, güneş sistemimizin oluşumu için modeller ve mevcut koşulların gözlemlerini sağlamıştır.

Çalışmamız ve başkaları tarafından yapılan bazı araştırmalar, güneş sistemimizin evrimi hakkında gerçek veriler elde etmenin tek yöntemlerinden birini temsil ediyor ve Dünya-ay sisteminin gelecek modelleri için çok önemli olacak.

Geçmiş güneş sistemi dinamiklerinin eski tortul kayaçlardaki küçük varyasyonlardan belirlenebilmesi oldukça şaşırtıcı. Bununla birlikte, bir önemli veri noktası, Dünya-ay sisteminin evrimini tam olarak anlamamızı sağlamaz.

Ayın zaman içindeki evrimini izlemek için şimdi başka güvenilir verilere ve yeni modelleme yaklaşımlarına ihtiyacımız var. Ve araştırma ekibimiz, güneş sisteminin tarihi hakkında daha fazla ipucu ortaya çıkarmamıza yardımcı olabilecek bir sonraki kaya takımını aramaya çoktan başladı.

 

Joshua Davies, Profesör, Yer ve Atmosfer Bilimleri, Montreal Quebec Üniversitesi (UQAM) ve Margriet Lantink, Doktora Sonrası Araştırma Görevlisi, Yer Bilimleri Bölümü, Wisconsin-Madison Üniversitesi

Bu makale The Conversation'da yayınlanmıştır.