Ana sayfa 24. Sayı Yok oluşun kaynağı dışta mı, içte mi? Sevgili dinolarımızın ‘katil’i kim?

Yok oluşun kaynağı dışta mı, içte mi? Sevgili dinolarımızın ‘katil’i kim?

162
PAYLAŞ

Prof. Dr. E. Rennan Pekünlü

Eğer “maymundan geldiğimiz savı” sizi rahatsız ediyorsa, bir dış “müdahaleciye” sarılın! Yok, “Evrim sürecini baskın olarak Yer’deki etmenler belirler” diyorsanız, siz diğer sava sarılacaksınız! Her ikisinin birlikteliği olamaz mı? Yine siz karar vereceksiniz. Ancak unutmayalım: Bilim hiçbir zaman “son gerçek” tanımaz! Richard Feynman’ın dediği gibi, “Bilimsel kesinlik yok, bilimsel ilerleme var”.

Önce Toutatis asteroidi, ardından Shoemaker-Levy 9 kuyruklu yıldızı, şimdilerde de Marduk “Dinozorların yazgısıyla insan türünün yazgısı bir benzerlik gösterecek mi?” sorusunu sık sık gündeme getirdi, getiriyor!

“Yok oluşun mantığı ve Toutatis” adlı yazısında Luis Walter Alvarez, göktaşı çarpmasıyla dirimküredeki bazı canlı türlerinin kitlesel yok oluşu arasında bir ilişkinin varlığına değiniyor. Bu yazıda kitlesel yok oluş tamamen Yerötesi etmenlere bağlanıyor. Ancak dinozorların kitlesel yok oluşlarını Yersel etmenlere bağlayan bir açıklama da var! Bu açıklama, Yer’deki etmenlerin evrim sürecindeki önemini yeğler. Bu yazıda her iki görüşün savlarını sunmaya çalışacağız. Yazının sonunda okuyucu belki kendi kararını oluşturup, “İşte!…sevgili dinolarımızın gerçek ‘katili’ bu etmendir!” diyecek. Hemen şunu anımsatalım: Bu karşılaştırmalı yazıda ele alınan savlar, dinoların katillerini belirlemenin ötesinde anlamlar taşır. Yerötesi etmeni yeğleyen sav, Darwin’in evrim kuramında kullandığı “sınırsız zaman” ilkesini ve dolaylı olarak evrim kuramını çürütmeyi, “başımıza yağan taşların” evrim sürecini hızlandırdığı savını güçlendirmeyi amaçlamaktadır.

Canlı evrimini “hızlandırma” konusunda benzer bir çaba, ünlü İngiliz fizikçisi Lord Kelvin ve arkadaşlarından gelmiş ama başarısızlıkla sonuçlanmıştı. Eğer “maymundan geldiğimiz savı” sizi rahatsız ediyorsa, bir dış “müdahaleciye” sarılın! Yok, “Evrim sürecini baskın olarak Yer’deki etmenler belirler” diyorsanız, siz diğer sava sarılacaksınız! Her ikisinin birlikteliği olamaz mı? Yine siz karar vereceksiniz. Ancak unutmayalım: Bilim hiçbir zaman “son gerçek” tanımaz! Richard Feynman’ın dediği gibi, “Bilimsel kesinlik yok, bilimsel ilerleme var”.

Yerötesi etmen

Yerbilim, dirimbilim, taşbilim, gökbilim ve fizik alanında yapılan çalışmalar Yer’deki bazı canlı türlerinin kitlesel yok oluşa uğradığına işaret ediyor. Diğer yandan Yer’de büyük çarpma kraterleriyle karşılaşıyoruz. Yapılan çalışmalar, her iki olayın da (kitlesel yok oluş ve çarpma kraterleri) dönemsel bir değişim sergilediğini gösteriyor. Daha ilginci, bu olayların dönemi aynı olduğu gibi evreleri de aynıdır! Eğer Güneş’in, büyük eksen uzunluğu 2,8 ışık yılı olan ve oldukça basık bir yörüngede dolanan bir kırmızı cüce yoldaşı olduğunu varsayarsak, bu dönemsel olayların aynı evreli oluşuna bir açıklama getirebiliriz.

Yoldaş Yıldız Modeli: R.A. Muller başkanlığındaki Berkeley grubu, yukarıda sözünü ettiğimiz iki olay arasındaki sıkı ilişkiye açıklama getirebilmek amacıyla, Güneş’in 26 milyon yıllık döneme sahip bir yoldaşı olduğunu varsayıyor. Kepler yasaları yoldaş yıldızın eliptik yörüngesinin yarı-büyük eksenini (26 000 000) 2/3 = 88 000 AB olarak saptar. 1 AB = 150 000 000 km (Yer-Güneş arası uzaklıktır). Bu değerin birimini değiştirip sonucu 2 ile çarparsak yörüngenin büyük eksenini 2,8 ışık yılı olarak buluruz. Işık yılı bir zaman ölçüsü değil, uzaklık ölçüsüdür; ışığın bir yılda kat ettiği yol anlamına gelir. Yoldaş yıldız enberideyken (Güneş’e en yakın konumdayken) Oort kuyruklu yıldız bulutunun en yoğun bölgelerini tedirgin eder ve Güneş dizgesinin iç bölgesine milyonlarca kuyruklu yıldız yağmasına neden olur. Ancak, Jüpiter ve Satürn’ün kuyruklu yıldızlara çekimsel tedirginlik uygulaması nedeniyle bu bölge, kuyruklu yıldızların “öldürücü” etkilerinden bağışık kalır. Tüm bu “body guard”ların koruyucu etkilerine karşın yine de 20-30 kuyruklu yıldızın Yer’e çarpması beklenir. Dinolar bu tür çarpmaların bir bölümünden kurtulmuş olabilir. Ancak, Cretaceous döneminde çarpan büyük bir kuyruklu yıldız bu dev sürüngenlerin neslinin tükenmesine neden olmuş olabilir (Çizelge 1). Çarpmanın sonucu olarak büyük niceliklerde toz atmosferin üst katmanlarına dek çıkacak ve orada aylarca asılı kalacaktır. Güneş ışığından yoksun kalma fotosentezin durmasına, bitkilerin geçici olarak ölmelerine neden olacaktır. Ot yiyen dinoların besinsiz kalmaları ve sıfırın altındaki sıcaklıklar bu neslin tükenmesi anlamına gelecektir.

Jeolojik zaman ölçeği
Çizelge 1. Jeolojik zaman ölçeği. Yaş ve süre milyon yıl olarak verilmiştir. Paleozoic çağ çizelgeye alınmamıştır.

Varsayılan yoldaş yıldız bugüne dek gözlenemedi. Bu, yıldızın 7 kadirden daha sönük olduğu anlamına gelir. Bu tür yıldızlar Yale parlak yıldızlar dizininde yer almaz. Eğer yoldaş anakol yıldızıysa, kütlesi Güneş kütlesinin (M) 0,3 denlisinden daha az, Oort kuyruklu yıldız bulutunu tedirgin edebilmesi için de 0,05 Güneş kütlesinden daha fazla olmalıdır. Güneş’e yeterince yaklaşıp kuyruklu yıldız bulutunu tedirgin edebilmesi için yörünge basıklığı 0,6-1,0 aralığında olmalıdır. Kütlesi, 0,05 M < M«< 0,3 M aralığındaysa, öngörülen yıldızın kırmızı cüce olması gerekir. Kırmızı cüceler gökadamızda bolca bulunan yıldız türüdür. Bugüne dek yapılmış olan yakın yıldız çalışmalarında yoldaş yıldızın gözlenememiş olmasının nedeni, özdevinimi ve dikine hızının hemen hemen sıfır olması olabilir. Berkeley grubu ıraksınımı (parallax) büyük olan kırmızı yıldızları bu amaçla araştırıyor. Ancak hangi yöne bakacaklarını bilemiyor olmaları büyük bir engel! Varsayımsal yoldaş yıldızın Güneş üzerine uyguladığı çekimsel tedirginlik, bize en yakın yıldız (4,3 ışık yılı) olan Proxima Centauri’nin çekimsel tedirginliğinden daha azdır. Bu tür bir yıldızın Güneş çevresindeki yörüngesinin molekül bulutları ve yakın komşuluğumuzdan geçen Samanyolu yıldızlarınca bozulması 10 9 yıl sürer. Bu denli yüksek yörünge kararlılığı Yer’deki kitlesel yok oluşlara açıklama getirebilir. Ancak, aynı rakam yoldaş yıldızın Yer’in oluşumundan bu yana aynı yörüngede bulunamayacağına da işaret eder! Berkeley grubu en olası senaryoyu şöyle kuruyor: Yoldaş yıldız bir zamanlar Güneş’e çekimsel olarak sıkı sıkıya bağlıydı. Yakın komşuluğumuzdan geçen yıldızların çekimsel etkisiyle bu bağ giderek zayıflamıştır. Çarpma kraterleri üzerine yapılan çalışmalar bu spekülasyonu doğrulayabilir. Çünkü, krater çalışmaları kuyruklu yıldız “yağmurlarının” dönemi ve şiddetine ilişkin bilgiler verir. Örneğin, krater çalışmaları Ay üzerine yapılan en büyük kuyruklu yıldız bombardımanının 3,9 milyar yıl önce sona erdiğine işaret ediyor. Bu bombardıman, varsayımsal yoldaş yıldızın iç yörüngeden daha dış bir yörüngeye saçılması nedeniyle durmuş olabilir. Yer’deki ilk yaşam belirtileri üzerine yapılan izotop çalışmaları yaşamın bu bombardımanın hemen ertesinde başladığına işaret ediyor.

Çarpma kraterlerinin dönemi: Yer’e çarpan bir kuyruklu yıldızın kraterinin bulunma olasılığı yüzde 10-25’dir. Bu, düşük bir olasılıktır. Çünkü, birçok çarpma bölgesi (örneğin, okyanus yatakları) üzerine yapılan çalışmalar henüz tamamlanmamıştır. Ancak, Yerötesi etmen modeli her bir kuyrukluyıldız “yağmurunda” birden fazla çarpmanın olacağını öngördüğünden her bir “yağmura” ilişkin en az bir kraterin bulunma olasılığı oldukça yüksektir. Çarpma kraterlerinin yaşları üzerine yapılan çalışmalar, 28 milyon yıllık bir dönemin olduğu yönünde sonuç veriyor. Bu bulgu, kitlesel yok oluş dönemi ve evresiyle çakışmaktadır. Şekil 1, çapı 10 km’den daha büyük olan çarpma kraterlerinin yaşını gösteriyor. Oklar, 28 milyon yıllık döneme işaret eder. Dönem üzerine yapılan yanılgılar ±1 milyon yıldır.

Türlerin neslinin tükeniş oranını zaman göre gösteren çizge
Şekil 1. Türlerin neslinin tükeniş oranını zaman göre gösteren çizge. Oklar 26 milyon yıllık döneme işaret eder.

Öngörüler: Türlerin kitlesel yok oluşunu açıklamaya çalışan bu model Güneş’in bir yoldaşının olduğunu varsaymaktadır. Eğer bulunursa Berkeley grubu bu yıldıza “Nemesis” adının verilmesini öneriyor. Nemesis eski bir Yunan tanrıçasıdır; felaket ve öç almayı simgeler! İlginçtir ki, Yunanca’da felaket sözcüğü iki sözcüğün bir araya gelmesiyle türetilir: “Kötü yıldız”. Yıldızın sağduyulu bir başka isim babası da Texas Üniversitesi’nden Harlan Smith’dir. Smith, yoldaş yıldıza “Siva” denmesini öneriyor. Siva hem yok oluşu hem de varoluşu aynı anda simgeleyen bir Hint tanrısıdır. Gerçekten de kitlesel yok oluşlar evrim sürecinde ikili rol oynar: Dirimküre sahnesinden bir canlı türü “çekilirken” bir başka tür ortaya çıkar.

Modelin bir öngörüsü şudur: Çalışmalar kuyruklu yıldız çarpma kraterlerinin kitlesel yok oluşla ilişkisini kurduğuna göre, krater yakınlarında iridyum katmanları oluşmuş olmalıdır. Gerçekten de Permian/Triassic döneminde oluşmuş olan bir krater yakınlarında iridyum tabakası bulunmuştur. İridyum Yer’de doğal olarak bulunmayan bir kimyasal elementtir. Bu elementin varlığı, ve ek olarak çarpma bölgesi sınırlarındaki maddelerin şok dalgalarınca etkilenmiş olduğunun belirlenmesiyle çarpma modeli güçlenecektir.

Model, tüm değilse bile bazı kitlesel yok oluşlarda birden fazla çarpmanın  gerçekleşmiş olmasını öngörüyor. Bu da araştırmacıları birden fazla iridyum katmanının varlığını araştırmaya itiyor. Bugüne dek yapılan çalışmalarda birden fazla iridyum katmanı bulundu. Diğer bir deyişle, çoklu katmanın olmadığına ilişkin kesin bir kanıt yok! Alvarez’in çalışma grubu şimdi yeni bir iridyum algacıyla çalışıyor. Bu algaç, İridyum-192 radyoaktif elementinin bozunmasıyla açığa çıkan gamma ışınlarını 317 keV ve 468 keV erke düzeylerinde algılamaya çalışacak. Bu algaç yardımıyla adı geçen modelin öngörüleri sınanabilecektir.

Yok oluş süresi: Kuyruklu yıldız yağmurunun süresi yoldaş yıldızın yörünge dış merkezliliğiyle orantılıdır. Yoldaşın Oort kuyruklu yıldız bulutuna uygulayacağı çekimsel tedirginliğin yeğinliği, yoldaş yıldızın buluta olan uzaklığının kübüyle ters orantılıdır (1/r 3). Eğer yoldaş yıldızın yörünge dış merkezliliğini 0,6-0,9 aralığında düşünürsek, kuyruklu yıldız yağmur süresi 100 000 – 2 000 000 yıl olacaktır. Yağmurun kısa sürmesi için yörünge dış merkezliliğinin çok büyük ve kararsız olması gerekir. Yukarıdaki değerlerle hesaplayacak olursak, tipik bir kuyruklu yıldız yağmurunda Yer’e 1 milyon yıllık bir süre içinde, her bir çarpma arası 50 000 yıl olmak üzere 10 çarpma gerçekleşecektir.

Kuyruklu yıldız yağmur modelinden çıkan ilginç bir sonuç şudur: Yağmur sırasında tüm türlerin nesli aynı zamanda tükenmez. Bazı türler çarpmanın erken aşamalarında yok olur. Bazıları birçok çarpmadan yara almadan kurtulurken son ve en büyük çarpmaya yenik düşer. Bazı taşbilimciler türlerin kitlesel yok oluşunun ansızın değil, 1 milyon yıl veya daha uzun zaman dilimlerinde gerçekleştiğini savunur.

Evrim

Eğer kuyruklu yıldız yağmur modelinin “doğruluğu” gösterilebilirse, Yer’in dirimküresinde süregelen evrim süreçleri bugüne dek ileri sürülen savlardan oldukça ayrı bir karaktere bürünecektir. Darwin’in evrim kuramının varsayımı, evrimi belirleyen temel etmenin türler arasındaki rekabet olduğu yönündeydi. Önerilen model, böylesi bir evrim sürecinin ancak iki kuyruklu yıldız yağmuru arasında geçen, göreli olarak sakin, 26 milyon yıllık dönemde olabileceğini savlar. Evrim sürecinde, her 26 milyon yılda bir yeni bir aşama gelişir. Yer, tüm gezegeni etkileyen bir çarpma “felaketine” uğrar. Bu tür bir felaket olmasaydı memeliler dinozorları “alt ederek” tarih sahnesine çıkamazlardı. Kuyruklu yıldız yağmuruyla gelişen sürecin bizim bildiğimiz evrim sürecine olan etkisi nedir bilemiyoruz; ancak, önemli bir etkide bulunma olasılığı vardır. Bu süreç, “baskın” türlerin neslini tüketirken “çekinik” türlerin gelişmesine yol açabilir.

Evet, evrim sürecini dış etmene bağlayan görüş böyle savlar ileri sürüyor. Şimdi de hem dinoların yazgısını hem de evrim sürecini Yersel etmenlere bağlayan görüşü inceleyelim.

Yersel etmen

Yerötesi etmeni yeğleyen model ot yiyen dinoların besinsizlikten yok olduklarını savunduğuna göre, Yersel etmeni yeğleyen modelin o dönemin bitki örtüsü üzerine olan görüşlerini incelemede yarar var!

Yersel etmen modeline göre, yaşamın Yer üzerinde yaptığı en önemli etkilerden biri, bitkilerin Yer iklimi üzerine yaptığı değişikliklerdir. Bitkiler Güneş erkesini kullanarak suyu topraktan yapraklarına pompalar. Yapraklarda depolanmış olan su daha sonra buhar olur. Bu süreç yağmur çevriminin sürekliliğini sağlar. Yağmuru oluşturan su damlacıkları Güneş’in sürekli etkisi altında kalır ve Güneş erkesini soğururlar. Buhar yoğunlaşıp yağmur olarak düşerken salınan erke Yer’in rüzgar dizgesini oluşturur. Nemli havayı okyanuslardan karalara ve dağlara taşıyan bu rüzgarlar daha fazla yağmur yağmasına ve daha fazla erke salınmasına neden olur. Bu süreç, Yer yüzeyini soğutur, bitki yaşamı ve tüm Yer konuşlu organizmaların kullandığı su niceliğini dev boyutlarda arttırır. Karalardan denizlere sızan besinler oradaki yaşamın da artmasına neden olur. En yoğun biçimiyle uçlaklarda (kutuplarda) gözlenen soğuma daha fazla rüzgar ve yağmur uyartarak erke akısındaki artışa katkıda bulunur.

Örneğin, 20 milyon yıl önce ilk kez geliştiklerinde otlar kıtaların iç bölgesinde o zaman çöl olan bölgeleri kaplamıştı. Bu otlar, suyu toprakta tuzaklayarak ve onu havaya taşıyarak sıcak olan kıta içi bölgelerin soğumasına neden oldular. Böylece hızlı soğuma eğilimi başladı. İlk kez Antarktika’da buz bölgesi oluştu. Yer’in ilk buzulu 200 milyon yılda oluştu. Soğuma daha nemli hava üretti: Bitki örtüsü arttı, buzul çağında doruk noktasına ulaştı ve soğuma son 200 milyon yıl boyunca, buzul çağları arası dönemde sürdü. Bugün, tropik bölgelerdeki yağmur ormanlarının kesilmesi sonucunda bu etkinin belki de tersine tanık oluyoruz. Yağmur ormanları dünyanın diğer bölgelerine kıyasla iki veya üç kez daha fazla yağmuru çevrime sokuyor ve rüzgar oluşumu için gerekli erkeyi üretiyor. Çevrimi ortadan kaldırdığımız zaman soğuma etkisini hemen durdurmuş oluyoruz. Atmosferdeki erke akısı ve tüm Dünya’daki rüzgarlar azalıyor. Bunlarla birlikte, nemli havanın deviniminden kaynaklanan ve kıtaların iç bölgelerine dek sızabilen yağmurlar da azalıyor. İnsanların tarıma yönelik orman “katliamları” büyük bir olasılıkla tüm Dünya’da ısınmaya neden oluyor. Bu etki, sera etkisine neden olan karbondioksit gibi gazların etkisinden daha fazladır. Bu yüzyılın başlıca ısınma eğilimi gösteren dönemi, 1920-1940 ve 1980’li yıllardır. Bu dönemlerin hiçbiri sanayi gelişiminin hızla ilerlediği dönemleri içermiyor. Ancak her iki dönemde de dev boyutlarda orman “katliamları” ve 1930’lu yıllarda tarım alanlarının “katliamı” olmuştur.

Dirimsel süreçler jeolojik süreçler yardımıyla da yüksek erke akısına katkıda bulunmuş olabilir. Örneğin yüz milyon yıl önce, kökleri daha derinlere inebilen ve daha yaygın olan çiçekli bitkiler dinozorların nesli tükendikten 35 milyon yıl sonra kıta coğrafyasında gözlenen büyük değişikliklere katkıda bulunmuştur. Dinozorların çağı olan Mesozoic dönemin tamamında dinozorlar kıtaların iç bölgelerindeki alçak denizlerin çevresinde bulunan bataklık yörelerde yaşıyorlardı. Kıyı şeridinin dalga devinimleriyle aşınmaya uğraması ve bitki yakalayan sedimentler yoluyla oluşan deltalar arasındaki dengenin çok az da olsa bozulması, bu denizlerin hızla ortadan kalkmasına neden olacaktı ki bu durum gerçekten de 65 milyon yıl önce gerçekleşti. Denge, kıyı bitkilerinde daha etkin köklerin gelişmesi ve sedimantasyonun artmasıyla bozulmuş olabilir. Kıta iç bölgelerinin çoğunu kaplayan alçak denizlerin ortadan kalkması daha değişken bir iklim yaratmıştır. Kıtaların iç bölgeleri kışın daha soğuk ve yazın daha sıcak olmaya başladı. Bu sıcaklık farklılığı rüzgar ve yağmurları arttırdı ve yaşam için kullanımda olan erkenin artmasına katkıda bulundu.

Evrim çevrenin değişmesine neden olurken, çevre değişikliği de yanıt olarak evrimi “hızlandırıyordu”. Daha sert kıta iklimleri, memeliler gibi çabuk değişen iklim koşullarına uyabilecek organizmalara gereksinim duyuyordu. Bu organizmalar hemen hemen iki yüz milyon yıllık dinozor üstünlüğünü sona erdiriyor, sevgili dinoların neslinin tükenmesine neden olan tek etmen olmasa da bu tükenişe büyük katkıda bulunuyorlardı.

İşte Yersel etmeni yeğleyen modelin savı da böyle! Yersel etmen savunucularının Yerötesi etmenin savunucularına yönelttiği soru: “Son yıllarda dinozor neslinin tükenişi, Yer-kuyruklu yıldız çarpışması gibi tamamen gelişigüzel ve bir dış etmene bağlanıyor. Bu görüşün savunucularının şu soruyu yanıtlaması gerekiyor: kuyruklu yıldız modeli kıta içi denizlerin kurumasını nasıl açıklıyor? Bu denizlerin kuruması Mesozoic çağın sonu ve dinozor neslinin tükenmesiyle eşzamanlıdır.”

Orman ve tarım alanları katliamlarıyla, kloroflorokarbonlarla, nükleer sızıntılarla kendi neslimizi tüketmeden önce bu sorunun yanıtını bulacağımızı umuyorum!

KAYNAKLAR

1) E. Lerner, The Big Bang Never Happened, Times Books, Random House, Inc., NY, 1991.

2) R. A. Muller, Evidence for a solar companion star, The Search for Extraterrestrial Life: Recent Developments, ed. M.D. Papagiannis, IAU Symposium No: 112.