Ana sayfa 152. Sayı Yerküre’nin iç çekirdeğini keşfeden bilimkadını: Inge Lehmann (13 Mayıs 1888 – 21 Şubat...

Yerküre’nin iç çekirdeğini keşfeden bilimkadını: Inge Lehmann (13 Mayıs 1888 – 21 Şubat 1993)

555
PAYLAŞ

Çeviren: Ebru Oktay - Dilege Gülmez

2016 Yerküre’nin iç çekirdeğinin Inge Lehmann tarafından bulunuşunun 70. yılı. Inge Lehmann, henüz daha kayıtların çok iyi yapılamadığı zamanlarda, farklı sismograflardan gelen verileri yorumlama gücüyle, Yer’in bir iç çekirdeği olması gerektiğini ileri sürmüştü. Lehmann’ın iç çekirdek önerisi, gözlemlenen çekirdekten gelen sismik dalgaların, tek bir bütün çekirdek modeli ile yorumlanmasında ortaya çıkan problemlerin üstesinden gelmek içindi. Ömür boyu titizlikle yürüttüğü çalışmalarının asıl meyvelerini emeklilik yıllarında olgunlaştırdığı bir ömür süren Lehmann, öldüğünde 105 yaşındaydı.

Sunuş

Inge Lehmann’ın önerdiği iç çekirdek modelini yaptığı çalışmalarla kanıtlayan biliminsanlarından biri olan sismolog Prof. Bruce A. Bolt’un Lehmann’ı yaşamöyküsü ve sismolojik çalışmalarıyla anlattığı bu makalesini, http://cwp.library.ucla.edu/articles/bolt.html adresinden aldık. Inge Lehmann, sadece bilimkadınlarına değil, sadece biliminsanlarına da değil; Dünya’ya ve insanlığa katkı yapmak isteyen çok farklı alanlardan insanlara esin verebilecek kişilik özellikleri, araştırma yaklaşımı ve bir ömre sahip. Okurlarımızın da değerini takdir edeceğini düşündüğümüz bu bilim neferini, Bruce A. Bolt’un alandan biri olmasıyla niteliği iyice yükselen makalesi ve Ebru Oktay ile Dilege Gülmez arkadaşlarımızın çevirisiyle tanıtıyoruz. Makalenin son bölümlerini özetledik ve sonunda yer alan Lehmann’ın aldığı ödülleri ve bibliyografyasını içeren uzun listeyi dışarıda tuttuk. İlgili okurlarımız, yukarıdaki internet adresinden ulaşabilir. Başlık, spot ve arabaşlıklar tarafımızdan oluşturulmuştur.

Dr. Inge Lehmann 13 Mayıs 1888’de Kopenhag’ın göller bölgesi olarak bilinen Osterbro Mahallesinde doğmuş ve hayatının 50 yıldan fazlasını yine Kopenhag’da Kastelvej’de geçirmişti. Lehmann ailesi, kökleri Çekoslovakya’ya dayanan Bohemya’dan gelmişlerdi ve ailede çok sayıda avukat, politikacı, mühendis vardı. Lehmann’ın baba tarafından dedesi 1854’de açılan Danimarka’nın ilk telgraf ağını tasarlamıştı. Yine büyük büyük dedesi Ulusal Banka’nın müdürüydü. Annesinin babası Hanks Jakob Torsleff, her kuşakta rahip bulunan ünlü bir Danimarkalı aileye mensuptu. Anne Groes isimli torun, bir süre ticaret bakanlığı yapmıştı. Inge’nin çocukluğu 1890’larda mutlu ve barışçıl bir ortamda geçmişti. Babası Alfred Lehmann, Kopenhag Üniversitesi’nde ilk deneysel psikoloji çalışmalarına öncülük eden bir psikoloji profesörüydü. Ailesini sadece yemek saatlerinde ya da pazar günleri birlikte çıktıkları yürüyüşlerde görebilecek kadar meşguldü. Inge’nin bir de Harriet adında kız kardeşi vardı.

Inge ailesi tarafından ufku epeyce geniş, kız ve erkeklerin bir arada okuduğu ve Hannah Adler tarafından yönetilen bir okula gönderildi. Adler, Nobel ödüllü kuramsal fizikçi ve yine Danimarkalı Niels Bohr’un da teyzesiydi. Inge kadınlara hem çalışmada hem de hayatta aynı şekilde davranılabileceğini burada fark etti. Gerçi Brush’a verdiği söyleşisinde, hayatın zaman içerisinde kendisini bu konuda hayal kırıklıkları yaşattığını ve çok zaman bu eşitliğin sağlanamadığına tanıklık ettiğini söyleyecekti. Okulda matematik öğretmeni ayrıcalıklı zekâsını fark etmiş olacak ki, ona çözmesi için farklı ve özel problemler veriyordu. Ancak ailesi onu fiziksel açıdan zayıf gördüğünden, bu fazladan çalışmayı pek onaylamıyordu. Kendi ifadesiyle “Okulun sıkıcı ödevlerini yapmasam daha güçlü olabilecektim, ancak sanırım ailem bunu anlamak istemiyordu.” Sonunda üniversiteye giriş sınavını en üst seviyede geçerek bu muhteşem okuldan mezun oldu.

Inge Lehmann, ilkgençlik yıllarında. Okulda yeteneğini fark eden matematik öğretmeni ona çözmesi için farklı ve özel sorular vermeye başlamıştı.

Kopenhag Üniversitesi’ne 1907 sonbaharında matematik okumak üzere girdi. Bölümünün diplomasını alabilmek için (Candidata magisterii) aynı zamanda fizik, kimya ve astronomi dersleri alması da gerekiyordu. 1910’da sınavlarının bir kısmını geçtiğinde, Cambridge’de Newnham Koleji’ne bir yıllığına kabul edilmişti bile. Kadın-erkek arasındaki farklılığın belirgin bir biçimde hatırlatılması ve “genç bir hanım” olarak kendisine getirilen çeşitli davranış kısıtlamalarına rağmen, burada olmaktan çok mutluydu. Matematik Bölümü bitirme sınavlarına girmek için kalışı uzamıştı, ancak yoğun çalışma temposu sonucu yaşadığı rahatsızlık sebebiyle 1911 Aralık ayında evine döndü. İyileşme sürecinin yavaş olması sebebi ile uzun süre üniversite çalışmalarıyla ilgilenmeyecekti.

Bir süre istatistik uzmanı olarak çalıştı. Bu çalışma esnasında hesaplama alanında ciddi bir eğitim edinmiş oldu. 1918’de Kopenhag Üniversitesi’ne dönüp 1920’de mezun oldu. Şubat 1923’de yine istatistik hesaplamalarıyla ilgili bölümde üç yıl kadar asistan olarak çalıştı ve bu sürede kendisindeki “gözlem teorisi” merakının farkına vardı.

Sismolojiye giriş

1925’de “Gradmaalingen” ismindeki, Kopenhagö Ivigtut ve Scoresbysund yakınlarındaki birkaç yerde kurulacak sismografi istasyonları projesinde çalışmak üzere, projenin yöneticisi Prof. N. E. Norlund’un yanına asistan olarak atandı. Bu sayede, tesadüfen, sismoloji alanında “asismik” olarak bilinen ve Danimarka’da nadir bulunan bir meslek edinmiş oldu.

“Ben ve üç genç erkek arkadaşım, birlikte epeyce yabancı olduğumuz ‘sismik çalışmalar’ içine girmiştik. Ki hiçbirimiz daha önce sismograf görmemiştik. Wiecher, Galitzin – Wilip ve Milne – Shaw sismograflarını Kopenhag’a kurarken bir yandan da Grönland donanımlarını hazırlıyorduk. Bu arada ben yardımsız bir şekilde sismoloji çalışıyordum, fakat 1927 yazında üç aylığına yurtdışına gitme fırsatı buldum. Darmstadt’ta bir ay kadar bana inanılmaz yardımı olan Prof. Beno Gutenberg ile çalıştım. Daha sonra Hamburg’da Profesör E. Tam, Strasburg’da Prof. E. Rothe bana çok yardımcı oldular. Her gittiğim yerde çok nazik karşılandım ve pek çok bilgi aldım.”

Sözü edilen biliminsanları o dönemde Avrupa’da sismoloji çalışmalarına önderlik eden kişilerdi. Özellikle Gutenberg, daha 1914’lerde yaptığı sismik kayıtlarla dünyanın “merkez çekirdeğinin” ortalama 2900 km mesafede olduğunu belirlemişti (Günümüzdeki en iyi tahmin, 3 km yanılma payı ile 2885 km).

Inge Lehman, 1932’de.

Bilim yapmakta özgürdü, ama bu ondan beklenmiyordu…

1928 yazında Lehmann, Kopenhag Üniversitesi Jeodezi Bölümü sınavlarını geçerek Danimarka’da tanımlanmış olan “magister scientiarum” derecesini elde etti. Bunun arkasından 1953’deki emekliliğine kadar çalışacağı, o sıralarda yeni yapılanmış olan Danimarka Kraliyet Jeodezi Enstitüsü’nün şefinden davet almıştı. Sorumlulukları arasında Kopenhag, Ivigtut ve Scoresbysund’daki sismografik verilerin en güvenilir şekilde elde edilmesi ve uluslararası birimlere ulaştırılması vardı ve adeta bir bekçi gibi bu verileri takip edip bilgi vermesi gerekiyordu. Özellikle Scoresbysund İstasyonu yıllardır birebir izlenemiyor; sadece yılda bir kere deniz yoluyla alınan tek bir veriyle yetinilebiliyordu.

Kopenhag’daki gözlem merkezinde Lehmann, cihazları düzgünce ayarlamaktan tutun tesisin bakım ve onarımına kadar neredeyse her şeyden sorumluydu. Bu ona, sismik dalga modellerini titizlikle kaydetme ve o dönem için erken sayılabilecek bir sismografik bilgi ağı oluşturma önceliği kazandırmıştı. Çoğunlukla asistansız, hatta büro elemanı olmadan tek başına çalışıyordu. Bilim yapmakta özgürdü, ancak bu resmi görevleri arasında değildi ve cesaretlendirilmiyordu.

Verileri yorumlama gücü

Lehmann araştırmasına başladığında, depremlerin merkez üslerini belirleme ölçümlerinin pek de güvenilir olmadığını fark etti. Sismik dalgaların varış zamanlarının en az hatayla rapor edilebilmesi için farklı sismograflar arasındaki veri farklılıklarını gözle takip ederek ilişkilendirmeye çalışıyordu. Böylelikle evreler, açık ve güçlü bir şekilde birbirine uygun olarak yorumlanabiliyor ve kaydediliyordu. Alçakgönüllü karakterine uygun şekilde yazdığı biyografik notlarında, merkeze yakın bölge uzaklığından gelen bazı evrelerin yorumlanabilmesi için belirgin bir “iç çekirdek” olması gerektiğini yazar. Bu soyutlama elbette onun en büyük başarısıdır, ancak sadece bu değildir elbette. İlk çalışma sonuçları 1926’da yayımlanmıştır. Enstitüdeki yıllarında kaleme aldığı çoğu Danca olan 35 makale Jeodezi Enstitüsü Yayınları arasında yer alacaktır.

Beno Gutenberg, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nde, sismografın yanı başında, 1959. Lehmann, 1954’da Almanya Darmstadt’da Gutenberg ile dört ay çalışma fırsatı bulmuştu. Lehmann sonradan kendisine esin kaynağı olan Gutenberg’in çalışmalarını sürdürdü.

19. yüzyılın son yarısında, dünyanın çeşitli yerlerindeki sismograflardan gelen bilgiler İngiltere Kew’de toplanıyor ve Uluslararası Sismolojik Özet’de (ISS) yayımlanıyordu. Her bir istasyondan gelen bilgilerin jeolojik sonuçlara dönüşmeden önce kesinliklerinin ölçülebilmesi çok önemliydi. Bu da Lehmann’a Avrupa sismoloji istasyonlarından gelen bilgilerin güvenilirliğini erken saptayabilme gerekliliğini göstermiş olmalı ki; dikkatini en gerekli, faydalı ve kesin olan verilerle sınırlama kararı aldı. Pek çok çağdaşı gibi o da depremlerin az olduğu bir bölge olan Kuzey Avrupa verilerini inceliyordu. Bu kararla çalışmalarında, Arktik ve Kuzey denizi fırtınalarının oluşturduğu küçük, bölgesel depremler, mikro sismik dalga hareketleri ve patlamalara yöneldi.

Lehmann son makalesinde, Kopenhag Gözlemevi’ndeki resmi kariyerinin önemli hatıralarına dair değerli bilgiler vermişti. Sismologların gözlemevinden uzaklardaki depremlerin merkez üslerini belirlemede yaşanan sıkıntıları özetlemiş: “Birçok gözlem sonunda ortaya şu çıktı: Yol alma sürelerinin tam bir şekilde ölçümünün çoğu gözlem merkezinde mümkün olmamasına karşı, grup halinde verilerin incelenmesi yol alma sürelerinin eğimini belirlemeyi mümkün kıldı. Modern teknolojide, Avrupa istasyonlarının bir sıralı birlik olarak kullanıldığını söyleyebiliriz.”

K. E. Bullen ile yaptıkları sismolojik yol alma süresi eğrisi hesapları sırasında Harold Jeffreys ile üretken bir çalışma içerisindelerdi. Lehmann gibi Jeffreys de dünya genelindeki farklı türdeki sismik dalgaların yol alma süresi eğrilerinin hesaplanması problemiyle ilgiliydi.

O zamanlarda bu tarz ham verilerden yola çıkılarak yapılan yol alma süresi hesaplama çalışmalarının zorluğu, artık kullanılan modern teknikler ve hassas ölçümler sebebiyle sismografi çalışmaya yeni başlamış birisi için yeterince anlaşılır olmayabilir.

2. Dünya Savaşı, getirdiği karanlıkla, geleneksel “uluslararası veri paylaşım” ağını engellemişti. Ancak, bu dönemde Kopenhag gibi belirli yerlerde rutin kayıtlar ve deprem okumaları sürdürülebilmiştir.

Maurice Ewing (solda) ve Frank Press (sağda), Kolombiya Üniversitesi Lamont Jeolojik Gözlemevi’nde (L.G.O), sismograf başında veriler hakkında konuşuyorlar (1950).
Ewing, çalışmalarından çok etkilendiği Lehmann’ı 1951’de Frank Press ile tanışması için L. G. O.’ya davet edecek.

Savaştan sonra Lehmann’ın çalışmaları, 1951’de Kolombiya Üniversitesi Lamont Jeolojik Gözlemevi’nden (L.G.O) gelen Prof. Maurice Ewing ile hızlandı. Lehmann’ın çalışmalarından çok etkilenen Ewing, onu, o sıralarda “Lg” kısaltmasıyla anılan yeni bir sismik faz üzerinde çalışan Prof. Frank Press ile tanışıp çalışabilmesi için L.G.O’ya davet etti. Bu faza Amerikan kayıtları üzerinden ulaşılmıştı. Lehmann 1952’de defalarca ve hatta emekliliğinden sonra da birçok kere ABD ve Kanada’daki gözlem istasyonlarına gitmiş ve çalışmalar yapmıştı.

Lehmann, Ewing ve Press’in çeşitli yüzey dalgaları, dalga kılavuzu yaklaşımları ve özellikle Lg yüzey dalga fazı çalışmalarından etkilenmişti. Ancak Lehmann’ın dalga kılavuzu yayılımı çalışmalarını anlamak için yeterli teorik altyapısı yoktu. Bu sebeple o da kendi yaptığı dikkatli sismik dalga büyüklükleri ve yol alma süresi ölçümlerini sürdürdü. O zamanlar, gözlemsel sismolojinin bu alanı yüzey dalgaları analizinden çok daha zor kontrol edilebilir bir alandı ve o da diğer bütün sismologlar gibi 1960’lara kadar sismografların farklılıkları ve birbiriyle koordine edilememe sorunlarıyla uğraşıyordu.

Alanında Danimarka’nın uluslararası temsilcisi

Bütün bilim dalları gibi sismoloji de doğası gereği ulusal ve uluslararası işbirliğini gerektiriyordu. Lehmann kısa zamanda bu işbirliğinin başkişilerinden biri haline gelmişti. 1931 ve 1938’de İngiltere’de iki büyük buluşmaya katıldı. 1936 Eylül’ünde Edinburgh’da Uluslararası Jeodezi ve Jeofizik Dernekleri Kongresi’nde bulundu ve buradan sonra üç aylığına çalışmaları için Cambridge’e döndü. 1947’de Heligoland Adası’nda yapılan ilk kimyasal patlamanın etkilerini izlemek ve ölçmek için Danimarka’da sismografın başındaydı. Aynı yılın Kasım ayında aynı deney Cambridge’de yapıldığında da sonuçları gözlemek ve kaydetmek için iki ay orada çalıştı.

Artık Danimarka’nın bu alandaki resmi temsilcisi olduğundan, 1950’de Verona’daki Avrupa Sismoloji Federasyonu’nca düzenlenen uluslararası kongreye de sorumlu kişi olarak katıldı. Bildirisi I.U.G.G (Uluslararası Jeodezi ve Jeofizik Dernekleri Kongresi) tarafından onaylanmasa da, 1951’de Avrupa Sismoloji Komisyonu tarafından desteklenip yeniden düzenlenerek bundan sonra yapılan toplantılarda E.S.C’nin (Avrupa Sismoloji Komisyonu) onayına sunuldu.

1952-1968 yılları arasında başta L.G.O (Lamont Jeolojik Gözlemevi) olmak üzere, Tuscon, Pasadena, Berkeley, Saint Louise ve Washington’da çeşitli çalışmalara katıldı. Bu arada alanındaki ünü artıyordu ve çalışmaları Emil Wiechert Madalyası’yla ödüllendirildi (Wiecherde, Yerküre’nin katmanlarına ilişkin ilk doğrulanabilir modeli ortaya koyan Alman jeofizikçi). Kaliforniya Berkeley Sismoloji İstasyonu’na 1952-1954 ve 1965’de yaptığı üç ziyaret sonrası sürdürülebilir bir projeyi üstlenmek üzere 1968 kış ve ilkbaharının 3,5 ayını burada geçirdi. Burada pek çok arkadaş edinecekti. Ayrıca 1960’ların ilk yarısında ISS’in (Uluslararası Sismolojik Özet) güncellenmesi üzerine önemli tartışmalar başlamıştı ve Lehmann’da bu yeni oluşumun önemli bir parçaydı.

Emeklilik: Araştırmalarının olgunlaşması dönemi

Lehmann, Jeodezi Enstitüsü’ndeki görevinden, zorunlu emeklilik yaşından 5 yıl önce 1953 yılında emekli oldu. Otobiyografisinde belirttiği üzere, bundan sonra çalışmalarını daha “özgür” bir rutin içerisinde sürdürebilmeyi istiyordu. Kuzeni Nils Groe’nin yorumuna göre, belki de bu dönem kendisini ilk kez gerçekten özgür hissedebildiği bir dönemdi. Danimarka’da çalışmalarının onaylanması epeyce zaman almıştı, ama sonunda değeri anlaşılmıştı. Yurtdışından çokça teklif almış ve pek çok arkadaş edinmişti.

1971’de Amerikan Jeofizik Derneği tarafından Bowie Madalyası aldığında ise konuşmayı yapan Prof. Francis Birch, “Lehmann süreksizliği”nin birçok farklı sismik kayıtların takibi ve birleştirilmesi sonucu adeta büyülü ve doğruya en yakın şekilde keşfedilmiş olmasının hiçbir bilgisayar sistemi ile tamamen değiştirilemeyeceğine değinirken; Lehmann’ın emeklilikten sonra yayın sayısını arttırdığını, bunun da artık Scoresbysund’daki işleri kimin yapacağı konusunda endişelenmemesinden kaynaklandığını söylemiştir.

Aslında bu dönem dünyada da sismolojik aktivitelerin nitelik ve niceliklerinin dramatik şekilde yükseldiği bir zaman dilimidir. Lehmann’ın emeklilikte ne yapacağını planladığı süreçte, 2. Dünya Savaşı etkisiyle azaltılan araştırma bütçeleri nedeniyle uluslararası istasyonlar çok sayıda ve kaliteli çalışma yapamaz hale gelmişti. Gerek fotografik gerekse kâğıt üzerindeki kayıtlarda büyük bir karmaşa vardı. Farklı sıklıktaki dalga aralıkları farklı oranlarda kaydediliyordu. Çok az cihaz vardı ve yeryüzünün gerçek hareketleri doğru ölçülemiyordu. Sadece sıklık ağırlıklı bir dalga analizi yapılabiliyordu.

Her deneysel bilim çalışması çeşitli gözlem ekipmanına ihtiyaç duyar. Savaş sonrası, yani 1950’lerde bu ekipmanlar daha çok, o dönemde daha fazla heyecan uyandıran yüksek enerjili fizik, sofistike radyoastronomi çalışmalarına ayrılıyordu. Bu sırada sismolojiye beklenmedik şekilde bir ivme kazandırıldı. Bu da ne yazık ki deprem risklerini azaltmaya yönelik çalışma azmiyle değil de, gözetim altında gizli kapaklı şekilde yürütülen nükleer çalışma sırasında yaşanan bir patlama sonucuyla olmuştu. Daha sonra Amerika, Başkan Eisonhower döneminde Vela Uniform Projesiyle, nükleer çalışmalar sırasında ortaya çıkan sismolojik olayları hem gözlemlemek hem de denetim altında tutmayı hedefledi. Bu proje aynı zamanda 1960’ların başında dünya çapında 20 büyük istasyondaki sismografların standardize edilmesini de içeren WWSSN (World-Wide Standardized Seismographic Network) çalışmasını da ortaya çıkaracaktı. Kopenhag’daki istasyon da bunlardan biri olacaktı.

Buradaki cihazlar altı kalibrasyon içeriyordu. Bunlardan biri üç kısa periyotlu, diğeri üç uzun periyotlu sismografik kayıt yapıyordu. Cihazlara gelen tüm sismik dalgalar cihazlar arasındaki frekans tepki eğrileriyle dikkatli bir şekilde ölçülüyordu ve zaman duyarlılığı o zamanlar standart haline gelmiş kristal saatlerle yapılıyordu.

1960 yılı boyunca, herhangi bir yayın zorunluluğu olmaksızın WWSSN’den gelen kayıtlar Washington’daki US Jeodezi Veri Merkezinde biriktirildi. Yeni sismograflar, Lehmann gibi hevesli araştırmacıların da işi üstlenmesiyle daha önce edinilen bilgilerin üstüne eklenerek çok değerli ve hassas ölçümlere ulaştı. Kısacası o dönemdeki sismografik bilgi birikiminin WWSSN ağına bağlı olduğunun hakkını vermek gerekiyordu.

Jeofizikçi Harold Jeffreys, Lehmann’ın çekirdek hipotezini inceledikten sonra doğrulamıştı.

Prof. Beno Gutenberg’in sismik dalga boyu çalışmalarını devam ettiriyor

Lehmann’ın ilk uluslararası uzun soluklu sismik dalga boyu çalışması, 1954’de dört ay birlikte çalıştığı ve akıl hocası olduğunu söylediği Prof. Beno Gutenberg ile olan çalışmalarının devamıydı. Lehmann, merkez üssü kısa mesafeler için yol alma süresi hesaplamalarını yaptı. Ancak yol alma süreleri bölgesel olarak değişiklik gösteriyor ve yerkabuğunun üst katmanında meydana gelen P dalgalarında oluşan düşük hızlı katman (ki bu bilgi Gutenberg tarafından başka bir yerde de elde edilmişti), Avrupa ve Kuzey Amerika’da doğrulanamıyordu. Lehmann, 200 km’den derinde, güçlü ve muhtemelen ani bir hız artışı olduğunu varsayarak Jeffreys’in düzenlenmiş yol alım süreleri modeline uygun bir hız yapısı bulmayı ümit ediyordu. Bu model, başlangıçta 400 km derinlikte kesikli bir şekilde Jeffreys-Bullen tablosu olarak ortaya konmuştu. Lehmann’ın 220 km süreksizliği ise daha sonra diğer biliminsanlarının (Anderson, 1981) yapacağı üst katman modellemelerinde önemli rol oynayacaktı. Lehmann yol alma sürelerini bu şekilde bir hız yapısını varsayarak hesapladığında, sonuçların birçok farklı sismograf değerleriyle uyuştuğunu gördü. Öncelikle tüm Avrupa sismograflarından elde edilen verilerle, daha sonra yoğun şekilde nükleer çalışmalar sırasında oluşan patlamalar sonrası oluşan sismografik okumalarla aynı bölgeden elde edilmiş birçok veriyle oluşturduğu yapıyı doğrulama fırsatı bulmuştu. Ne var ki kariyerinin sonunda bile, düzgün olmayan coğrafi yapının doğası gereği sismolojik ölçümleri engellediği 220-400 km açı genişliğindeki süreksizlik tam olarak belirlenememişti.

Lehmann çalışmasını, Avrupa kayıtlarından elde edilen S dalgaları üzerinde yoğunlaştıracak şekilde genişletmeye karar verdi. Çünkü S dalgaları hemen her zaman birbiri üzerine çakışmış ve P dalgaları üzerinde dönüşmüş dalgalar olarak gözlemleniyordu ve bu yüzden de ayrımlarını yapabilmek giderek zorlaşıyordu. Buna rağmen Avrupa kayıtlarında, kısa mesafeli merkez üssüne sahip dalgalarda, iki S fazı olduğunu belirlemekte başarılı olmuştu. Kapsamlı bir hesaplamadan sonra bu bulgusunu yayımladı. Daha sonra da 400 km süreksizliğindeki aynı çalışmaları yapmaya devam etti. Bulguları bazı bölgelerde çok açık şekilde elde edilirken diğerlerinde yok seviyesinde olabiliyordu.

Lehmann 1974’de Lamont Jeolojik Gözlemevi’nden çalışması için kendisini destekleyen yakın arkadaşı Maurice Ewing’in ölümüyle sarsılacaktı. Kişi başarılı olsa da yalnızlığın kaçınılmazlığını bu ölümden sonra Lady Jeffreys’e yazdığı mektupta dile getirmişti.

“Maurice Ewing’in ölümü beni fazlasıyla sarstı. Onun çalışmalarının bu kadar erken zamanda kesilmiş olması çok üzücü. Ona son derece hayranım, ancak o benim için sadece muhteşem bir biliminsanı değil aynı zamanda çok iyi de bir arkadaştı. Lamont’a ilk başta gelebilmemin sebebi onun davetiydi ve o davet sayesinde araştırmalarıma uzunca yıllar, öncesinde hiç görmediğim kadar iyi koşullarda devam edebildim. Hayatımın son kısmı bu sayede ilginç ve güzel bir hal aldı. Geçmiş 20 yılın verilerini kontrol ederken, ona borçlu olduğum şeyleri düşündükçe daha da fazla şevkleniyorum. O Galveston’da, benden çok uzaktaydı ama onun yokluğu bende garip bir yalnızlık hissiyatı oluşturdu. Burada onu tanıyan çok kişi yok, ya da benim için ne kadar çok şey yaptığını bilen. Bu yüzden onun hakkında konuşabileceğim kimse yok burada. Bu yüzden sizden bir mektup almak gerçekten de çok hoştu.”

70 yaşının üzerindeyken, Lehmann, Vela Uniform Programının sağladığı fırsat ile sismoloji alanındaki problemler hakkında oldukça heyecanlıydı. Programdan gelen maddi destekle üst katmandaki yapılar hakkındaki araştırmasını nükleer patlamalarda oluşan sismik dalgaları kullanarak geliştirmeyi planlıyordu. Bu çalışmalar birçok yansıyan sismik fazın olduğu sismogramların yorumunu da barındırıyordu.

İç çekirdek modeli

İç çekirdeğin Inge Lehmann tarafından 1936’da bulunmasının 50. yılı anısına sempozyum ve özel yayınlar yapılmıştı. Lehmann’ın iç çekirdek önerisi, gözlemlenen çekirdekten gelen sismik dalgaların, tek bir bütün çekirdek modeli ile yorumlamasında ortaya çıkan problemlerin üstesinden gelmek içindi. Kendisinin 1936’da incelediği sismik dalga kayıtları ve basit Dünya modelini Şekil 1’de görebilirsiniz.

İlk sismolojik gözlemlerde, P dalgalarının merkezden 105 derece ya da ötesinden geldiği gözlemlendi. Ancak, dünyanın öteki tarafından aynı gözlemler yapıldığında, bilhassa 140 derece mesafede, deprem merkezlerinden antipotlara doğru teşhis edilemeyen sismik dalgalar vardı. Bu dalgalar P tipi dalgalardı, ancak basit Dünya modelinin öngörüsüne göre 5 dakika gecikmeli olarak geliyorlardı.

Şekil 1: Dünya’nın iç çekirdeğinin sismolojik keşfi, I. Lehmann

Çekirdeğin bir bütün olarak modellenmesi ilk olarak R. D. Oldham tarafından bu dalga özelliklerini açıklamak için yapılmıştı. Sismolojik yol alma süresi verilerine göre, dış çeperin içinde P dalgalarının hızında ani bir düşüş olduğu sonucu çıkıyordu. Bu kadar merkezi çekirdekten geçen dalgalara PKP ışınları deniliyor. Bu ışınların yolları figürde takip edilebilir. Çekirdeği tam kesen ışının bir kısmı, çekirdek yüzeyine teğet devam edip yüzeyde 2 numaralı ışın olarak görülürken, bir kısmı da 180 derece kırılarak yüzeyde 2a ışını olarak görülüyor. Bu PKP dalgalarının çekirdeğe giriş açısı dikleştikçe, kırılma açıları daralıyor (yaklaşık 142 derece) ve daha kısa mesafelerde yüzeyde görünüyor, ışın 3 gibi. Daha da dikleştikçe, 4. ve 6. ışınlarda olduğu gibi, yönleri daha az kırınımlı bir hal alıyor.

Sismografların 1920-30’larda gelişmeleri ile Lehmann daha fazla dalgayı 105-142 derece arasında gözlemleyebildi ve bunlarda bazılarının tek çekirdek modeline tam olarak uymadığını fark etti. Bu beklenmeyen ışınları açıklamak için ortada birkaç farklı fikir vardı ve en çok düşünüleni 142 derecede yaşanılan sismik dalgalardaki kostik hareketti (Sonrasında, Harold Jeffreys bu ışınların kostik hareket ile teorik olarak açıklanamayacağını ispatladı).

Daha önce de belirtildiği gibi, Lehmann bu dalgaları çalışmak için mükemmel bir bölgedeydi. Danimarka’da çalıştığı sismograf veri ağı ve Avrupa istasyonundan aldığı diğer veriler, Güney Pasifik’teki sismograflara kıyasla, sismografik dalgaların merkez üslerinden çok daha geniş açılarda kaydediliyordu.

Lehmann’ın argümanları, gerekli olmayan bilgileri eleyebilme kabiliyeti ile beraber destekleniyordu. Kendisi, Şekil 1’deki gibi iki çekirdekli bir Dünya modeli oluşturdu ve sismik P dalgalarının hızlarını, mantoda ve çekirdekte ayrı ayrı sabit varsaydı. Bu iki farklı bölge için varsaydığı sabit hızlar mantıklı ortalamalardı. Bunlardan sonra bir de daha küçük merkezi bir çekirdek daha varsaydı ve bu çekirdeğin içi için de farklı bir sabit P dalga hızı belirledi. Bu tarz basitleştirmeler sismik ışınların kavisli bir yoldansa dümdüz bir yol aldıklarını varsaymasına yaradı, ki bu da sismik dalgaların yol alma sürelerini basit trigonometrik hesaplarla yapabilmesi demekti. Sonrasında ise Lehmann hesaplarını geliştirip sabit hızları ve çekirdekleri, incelediği verilerle düzeltti ve sonunda mantıklı olanın 10 km/s hız ile 1400 km yarı çaplı bir iç çekirdek olduğuna karar verdi. Bu sayılarla yol alma süresi eğimi gözlemlenen verilerle uyuşuyordu (5 numaralı ışın gibi ışınlardan bahsediyoruz).

Bunların sonucunda Lehmann varolan üç kısımlı bir Dünya modelini ispatlamış oldu. Ancak kendisinin yapmadığı şey ise tersini ispatlamaktı. Yani ispatladığı teoremi ve yol alma süresi verilerini kullanarak, istatistiksel olarak iç çekirdek parametrelerini hesaplama işlemini yapmamıştı. Bu son basamak ise iki yıl sonra Gutenberg ve Richter tarafından yapıldı ve yarıçapı 1200 km ve ortalama P dalga hızını ise 11,2 km/s olarak belirlediler. Bunu yayınladıkları makalede söyledikleri başka bir şey ise şuydu: “Hem gözlemlenen dalga büyüklükleri hem de yol alma süreleri, kısa bir mesafede ani ama sürekli bir hızlanmanın var olduğunu öngörüyor… Bunun çekirdeğin yüzeyinde, süreksizlik noktasında değil içinde olması daha olası. Ayrıca, süreksizliğin olduğu noktada oluşması gereken kırılan ışınlar gözlemlenemedi.” Daha sonrasında Harold Jeffreys de dikkatli şekilde inceledikten sonra Lehmann’ın çekirdek hipotezini doğrulayacaktı ve Gutenberg ve Richter’in aksine bu çekirdeğin keskin bir sınırı olduğunda Lehmann ile hemfikir olacaktı.

Sonradan, Birch (1940) ve Bullen (1946) tarafından yayımlananan birbirinden bağımsız makalelerde, P dalga hızlarının çekirdekteki ani artışının sebebinin sıvıdan katıya geçiş olabileceği tartışılmış. 1962’de Bolt’un yaptığı çalışmalara kadar Lehmann’ın keskin çekirdek sınırı modeli tam olarak doğrulanamadı ve 1970 yılına kadar bu sınırda kırılan P dalgaları gözlemlenemedi. Sonrasında gözlemlenen bu yüksek frekanslı kırılan P dalgalarının, iç çekirdekteki sınırın ve yoğunluğundaki sıçramanın ispatı olduğuna karar verildi. Bu modeller güncel Dünya modelleri tarafından da desteklenmiştir. İç çekirdeğin iç yapısı hakkındaki araştırmalar ise hâlâ sismolojide merak uyandıran sorulardan biri.

Saturday Review dergisinin 5 Ağustos 1961 tarihli sayısının kapağı.

Lehmann’ı başarıya götüren güçlü kişilik özellikleri

Sismoloji tarihinde Inge Lehmann’ın hayatının yeri farklıdır. Onun çalışmaları, hayranlık uyandırıcı bir kadının birçok özelliğinin sonucudur. Kendini işine adamış ve çok dikkatli bir sismoloji gözlemcisiydi. Oldukça eleştirel ve özgür bir düşünce yapısı vardı. Birçok farklı şekilde alternatif modelleri ve yorumlamaları çalışabilme kapasitesine sahipti. Bir sürü zorlukları eleyip problemin özüne yönelebiliyordu. O dönemde, sismolojide yalnız çalışan bir kadın olarak, güçlü bir karakteri, yüksek motivasyonu ve merakı olduğu şüphe duyulamaz bir şeydir.

Nils Groes’un kendisi hakkındaki söylemi şöyledir: “Inge’nin olgunluk hayatı, sıkı çalışması, muhteşem bilimsel çabası ve mükemmel akademik değerlendirmesi ile özetlenebilir. Benim Inge’yi hatırladığım en net anılarından biri Sobakkevej’deki tatlı bahçesinde olduğu zamandır. Bir yaz günüydü ve Inge çimlerle kaplı bir alanda masasında oturuyordu. Masası kartonlar ve yulaf ezmesi kutularıyla doluydu. Bu kutuların içinde de kartonlar vardı ve bu kartonlar dünyanın her tarafından girilmiş deprem bilgileri ve zamanlarıyla doluydu. Bu, bilgisayarların bilgileri işleyebildiği zamandan önceydi; ancak Inge’nin oluşturduğu sistem ona benzerdi. Karton kartları ve yulaf ezmesi kutularıyla, Inge depremlerin yayılma hızlarını dünyanın her tarafında kaydetmişti. Bu bilgilerin önünde olup erişime açılması ile Dünya’nın iç yapısı hakkında yeni fikirler ortaya atıyordu.”

Groes, devamında Danimarkalı çok çok az kadın biliminsanının Lehmann ile aynı uluslararası seviyede olduğunu yazıyor: “20.yüzyılın ilk yarısında, bir kadının kendi yolunu matematiksel ve bilimsel gelişmeler doğrultusunda yürümesi çok kolay bir şey değildi. Kendisi de bunu şöyle ifade etmişti: ‘Ne kadar çok yetersiz erkek ile rekabet etmek zorunda kaldığımı bilmelisin.’ Inge belki de her zaman yeterince diplomatik değildi. Yine de, kendisi muhteşem bilimsel sonuçlar elde etti.”

Lehmann her zaman zeki bir tartışma ve konuşma açmayı severdi. Her zaman yapıcı eleştirileri gerekli bulurdu ve Alplere ve Norveç dağlarına yaptığı dağcılık ve kayak amaçlı gezilerine hep yetecek bir enerjisi vardı. Bazen yaşadığı ağırbaşlı hayattan sıkılıyor gibi gözükse de, genelde hayattan bu şekilde keyif alırdı. Kendisinin sismoloji hakkında, 20. yüzyıl başlarından beri inanılmaz bir bilgisi ve tecrübesi vardı. Bu yüzden hatıralarını daha uzun ve detaylı yazmaya zorlanmamış veya yönlendirilmemiş olması çok üzücüdür.

Lehmann 1988’de Danimarka Jeodezik Enstitüsü’nde 100. yaşı onuruna verilen, Atlantik’in her iki yakasından jeofizikçilerin yer aldığı davete katılmıştı. Prof. C. Kisslinger ve V. Keilis Borok onun başarılarını anlatan konuşmalar yaptılar. Daha sonra bu konuşmaların kaydını yeniden dinlemekten çok hoşlanmıştı.

Bruce Bolt, erken dönem bir Çin sismik dedektörünün replikasıyla, 1993. Okuduğunuz makalenin yazarı olan Prof. Bruce Bolt, 1962’de yaptığı çalışmalarla Lehmann’ın keskin çekirdek sınırı modelini tam olarak doğrulamıştır.

Lehmann’la uzun yıllar arkadaşlık yapmış olan Danimarkalı sismolog Dr. Erik Hjortenberg, 1990’da Lehmann’ın çok sevdiği yazlık sayfiye evine onu ziyaret etmek için davet edilmişti. Hjortenberg, hareket edebilmek için çok fazla yardıma gereksinim duyan (e.n. o sıralarda 102 yaşını sürmekte olan) Lehmann’ın, artık neredeyse kör olmuş olmasına karşın, sanki hiçbir şey değişmemiş gibi, telefonları yanıtlayışına hayran kalmıştı. Lehmann’ın neredeyse 105 yıllık yaşamının tümünü, yaratıcı ve ilham verici yaşadığına şüphe yok. Nils Groes şöyle yazıyor: “Hastanede bir gün Inge bize, bütün gün yaşamı hakkında düşündüğünü ve memnuniyet duyduğunu anlattı. Başarılar ve güzel anılarla dolu zengin ve uzun bir yaşamı olmuştu.” Onu tanıma şerefine nail olmuş arkadaşları ve biliminsanları olarak bizler, Lehmann’ın kendi yaşamı hakkındaki bu değerlendirmesini sadece onaylayabiliriz.

Bu anma yazısını yazarken, Inge Lehmann’ın birçok meslektaşı ve arkadaşının yardım ve önerilerinden çok yararlandım. Birçok kişi, onunla tanışmaları ve ilişkilerinden anekdot ve anılar anlatmayı tercih etti.  Özellikle Dr. Erik Hjortenberg’e erken dönem anılarını aktararak yaptığı büyük katkıdan ötürü müteşekkirim.

Inge Lehmann 1936 yılında kurulan Jeofizik Topluluğu’nun kurucularındandı ve 1941-44 arası başkanıydı. Avrupa Sismoloji Federasyonu’nun ilk başkanı olarak 1950’de seçildi. 1963-67 arasında başkan yardımcılığı da yaptığı Uluslararası Sismoloji ve Dünya’nın İç yapısı Fiziği Birliği’nde yönetici üyeydi. Bunun dışında aralarında Londra Kraliyet Topluluğu’nun da bulunduğu birçok bilimsel topluluğun üyesi ya da onursal üyesiydi. Çok sayıda bilimsel ödül almıştır. Adı, jeofizik dünyasında yaşamaya devam edecektir: 1996’da Amerika Jeofizik Birliği Inge Lehmann Madalyası Ödülünü Yerküre’nin jeofiziksel yapısı alanında çığır açıcı buluşlar yapan biliminsanlarına vermeye başladı.

Lehmann’ın 100. yılında, iki meslektaşı ve ben, onun ardından, Dünya’daki önemli bir yapısal süreksizliğe onun adını vermenin uygun olduğu tartışmasını ortaya attık. İç çekirdek sınırı (ICB), Dünyayı kabuk, manto, dış çekirdek ve iç çekirdek olarak bölen üç tane birinci dereceden sismolojik düzenselliklerden biridir. Diğer iki süreksizlik, kâşiflerinin adlarıyla bilinirler: Andrija Mohorovicic ve Beno Gutenberg. Bu gelenek dahilinde, iç çekirdek sınırı, kâşifinin onuruna, “Lehmann süreksizliği” olarak adlandırılmadılır. Bu karmaşıklaşmış bir sorundur, çünkü Lehmann’ın adı, üst mantonun yaklaşık 220 km derinindeki onun anladığı bir süreksizliğe saygı gereği, resmi olmadan literatürde zaten kullanılmaya başlanmıştır. Yukarıda belirttiğimiz gibi, Lehmann, 1953 ve sonraki çalışmalarında üst mantodan gelen süreksizlikler üzerinde de çalışmıştır; ama iç çekirdeki modelini bunlardan 17 yıl önce önermiştir. Aslında, onun adının üst mantodaki yapısal özellikler için kullanımı oldukça seyrek olmuştur. Dinamik dünya içindeki daha merkezi öneme sahip iç çekirdeğin daha erken çıkarsanmasının öncelikle tanınmasının daha uygun olacağını hissediyoruz.

Kaynaklar

1) Anderson, D.L., 1979; “The deep structure of the continents”, J. Geophys, 84, 7555.

2) Anderson, D.L., 1981; “Discontinuities in the mantle (Abstract)”, EOS 62, 1073.

3) Anderson, D.L., Bolt, B.A. & Morse, S.A., 1987; “The Lehmann discontinuity”, EOS 68, 1593.

4) Birch, F., 1940; “The alpha-gamma transformation of iron at high pressure, and the problem of the Earth’s magnetism”, Am. J. Sci. 235, 192.

5) Bolt, B.A., 1962; “Gutenberg’s early PKP observations”, Nature 196, 121.

6) Bolt, B.A., 1976; Nuclear explosions and earthquakes. The parted veil, New York: W.H. Freeman.

7) Bolt, B.A., 1987; “50 years of studies on the inner core”, EOS 68, 80.

8) Bolt, B.A. & Qamar A., 1970; “An upper bound to the density jump at the boundary of the Earth’s inner core”, Nature 228, 148.

9) Brush, S.G., 1980; “Discovery of the Earth’ core”, Am. J. Phys. 48, 705.

10) Bullen, K.E., 1946; “A hypothesis on compressibility at pressures of the order of a million atmospheres”, Nature 157, 405.

11) Dziewonski, A. M. & Anderson, D. L., 1981; “Preliminary reference Earth model”, Phys. Earth Planet Inter. 25, 297.

12) Engdahl, E.R., Flinn, E.A. & Romney,C.E; 1970; “Seismic waves reflected from the Earth’s inner core”, Nature 228, 852.

13) Gutenberg, B., 1914; “Über Erdbebenwellen VIIA. Nachr. Ges. Wiss”, Göttingen Math. Physik. Kl, 166.

14) Gutenberg, B. & Richter, C.F., 1938; “P’ and the Earth’s core”, Mon. Not. R. Astr Soc. Geophys. Suppl. 4, 363.

15) Jeffreys, H., 1939; “The times of the core waves”, Mon. Not R. Astr Soc. Geophys. Suppl. 4, 594.

16) Jeffreys, H. & Bullen, K. B., 1935; Time of transmission of earthquake waves, Bur Centr Seism. Internat. A., Fasc. II, 202 pp.

17) Song, X. D. & Richards, P., 1996; “Seismological evidence for differential rotation of the Earth’s inner core”, Nature 382, 221.

18) Tromp, J., 1995; “Normal-mode splitting observation from the great 1994 Bolivia and Kuril Islands earthquakes: Constraint on the structure of the mantle and inner core”, GSA Today 5, 137.