Yavaşlayan dönüş Dünya'nın ilk kabuğunu yoğurmuş olabilir: Basık gezegen yuvarlaklaştı

Yaklaşık 4,5 milyar yıl önce gezegen büyüklüğünde bir cisim genç Dünya'ya çarptı ve saçılan enkazdan Ay oluştu. Bu çarpışma Dünya'yı son derece hızlı döner hâlde bıraktı. Bristol Üniversitesi'nden Simon Lock'un Journal of Geophysical Research: Solid Earth dergisinde yayımlanan çalışması, bu hızlı dönüşün sonraki on milyonlarca yılda yavaşlamasının, gezegenin ilk kabuğunu biçimlendiren ve şimdiye kadar gözden kaçmış bir etken olabileceğini öne sürüyor.

Lock'un hesaplarına göre dönüş yavaşladıkça Dünya'nın biçimi de değişti ve bu değişim, kabukta bugünkü levha sınırlarındaki hareketlerle yarışabilecek ölçüde gerilme ve sıkışmaya yol açmış olabilir.

Kayıp bir dönemi anlamak

Dünya'nın en eski kabuğundan günümüze pek az parça kaldı. Milyarlarca yıllık jeolojik etkinlik ve aşınma, o dönemin kayalarının neredeyse tamamını yok etti. Bu yüzden gezegenimizin bu biçimlenme çağı büyük ölçüde karanlıkta. Kalan az sayıdaki parça ise şaşırtıcı bir çeşitlilik gösteriyor: Dünya'nın tarihinin çok erken bir döneminde bile farklı kaya türleri ortaya çıkmış. Bu çeşitlilik genellikle göktaşı çarpmaları ya da mantodaki hareketlerin ilk kabuğu geri dönüştürmesi gibi süreçlerle açıklanıyor.

Lock ise o dönemi biçimlendirebilecek bütün süreçleri hesaba katmanın, eldeki kısıtlı veriden en iyi şekilde yararlanmak için önemli olduğunu savunuyor ve şimdiye kadar ihmal edilen bir etkene odaklanıyor: dönüş. Mevcut modeller ilk kabuğun nasıl oluşup evrildiğini incelerken, gezegenin sonraki yavaşlamasının bu süreci nasıl etkilediğini büyük ölçüde göz ardı etmişti.

Birkaç saat süren günler

Ay'ı doğuran çarpışmanın hemen ardından Dünya'da bir gün yalnızca iki ila beş saat sürüyordu. Bu kadar hızlı dönen bir gezegen, ekvatorda dışa doğru şişmiş, basık bir küre biçimini alır. Çalışmaya göre en uç senaryolarda Dünya'nın ekvator yarıçapı kutup yarıçapının iki katına ulaşmış olabilir. Zamanla Ay ile Dünya arasındaki gelgit etkileşimleri Ay'ı daha geniş bir yörüngeye itti; bu da Dünya'nın dönüşünü yavaşlattı ve gezegenin yuvarlaklaşmasını sağladı. Aynı süreç bugün de çok daha yavaş biçimde sürüyor: Ay hâlâ Dünya'dan uzaklaşıyor, günlerimiz de çok yavaş uzuyor.

Lock, gezegenin biçimi ve iç yapısına dair hesapları Ay'ın yörüngesinin zaman içindeki değişimini gösteren modellerle birleştirdi. Böylece Ay'ın oluşumuna ilişkin geleneksel senaryoları, Dünya'yı çok daha hızlı döner hâlde bırakan, açısal momentumu yüksek alternatif senaryolarla karşılaştırabildi ve yüzeyin gerilip sıkışmasının olası jeolojik sonuçlarını hesapladı.

Ekvatorda kalın kabuk, kutuplarda gerilme

Sonuçlara göre basık ilk Dünya'da dönüşün dışa doğru etkisi ekvator yakınında kütleçekimini kısmen dengeledi. Bu yüzden ilk kabuk büyük olasılıkla enleme göre farklı kalınlıklarda oluştu ve ekvatorda kutuplara göre daha kalındı. Gezegen yuvarlaklaştıkça kabuk kutup bölgelerinde gerildi, ekvator çevresinde ise sıkıştı. Bu hareketler on milyonlarca yıl kadar sürmüş olabilir. Yüksek açısal momentumlu senaryolarda sıkışma hızı, bugün Himalayaları oluşturan çarpışmanın hızıyla karşılaştırılabilir düzeye çıkıyor ve ekvator boyunca gezegeni çevreliyor.

Kaya çeşitliliğine olası bir açıklama

Hesaplanan bu deformasyonlar gerçekse sonuçları geniş kapsamlı olurdu. İlk kabuğun nasıl davrandığına bağlı olarak, suyla değişime uğramış ve aşınmış yüzey malzemesi gömülüp yeniden eriyebilir, yaygın volkanizma gerçekleşebilir ve gezegenin içindeki gazlar dışarı salınabilirdi. Suyla etkileşmiş kabuğun ikincil erimesi, bugünkü kıtalardakine benzeyen silisçe zengin, evrimleşmiş magmalar üretebilirdi. Bu da kaya türlerindeki çeşitliliğin Dünya'nın oluşumundan sonraki on milyonlarca yıl içinde nasıl ortaya çıktığını açıklayabilir.

Öte yandan gezegenin içinde artan basınç, alt kabuğun bazı kesimlerinde faz değişimlerine yol açarak onları mantoya batacak kadar yoğun hâle getirebilirdi. Kabuktan kopup batan bu parçalar, mantonun derinliklerinde kimyasal olarak farklı bölgeler, yani erken bir manto heterojenliği oluşturmuş olabilir.

Sınırlar ve sıradaki adım

Çalışma bir hesaplama modeline dayanıyor ve sonuçların gücü, en eski kabuğun nasıl bir mekanik davranış gösterdiği gibi bilinmeyenlere bağlı. Etkilerin büyüklüğü de Ay'ın hangi senaryoyla oluştuğuna göre değişiyor; en güçlü deformasyonlar Dünya'yı en hızlı döner hâlde bırakan senaryolarda ortaya çıkıyor. Lock, dönüşü Dünya'nın en erken jeolojisinin göz ardı edilmiş temel bir bileşeni olarak görüyor ve gelecekteki modellere eklenmesiyle gezegen yüzeyinin ilk biçimlenmesi ve ilk kıtaların tohumları hakkında çok daha net bir tablo elde edilebileceğini umuyor.