Ana sayfa Bilim Gündemi Atmosferimiz nasıl evrim geçirdi?

Atmosferimiz nasıl evrim geçirdi?

2009
PAYLAŞ

Uğur Yıldırım

Evrende ve dünyamızda hiçbir şey aynı biçimde kalmaz. Madde, galaksiler, yıldızlar, yıldız sistemleri, gezegenler ve gezegenlerin bileşenleri sürekli bir evrimleşme sürecinden geçer. Atmosfer de bunların dışında değildir elbette.

Oksijensiz dönem 

Yer’in oluşumu aşağı yukarı 4,5 milyar yıl öncesine denk düşer. Güneş sistemi ve gezegenlerin oluşumuna dönük yapılan çalışmalarda Yer’in ilk oluşum döneminde oldukça sıcak olduğu ve atmosferinin de bulunmadığı öne sürülür. Yer’in bu devri; çeşitli büyüklükte göktaşlarının çarpması ve volkanik faaliyetler soncunca karbon dioksit ve azot gazı gibi gazların serbest kaldığı, suyun buhar olarak atmosferde bulunma olasılığının olduğu bir dönemdir.

Yer’in oluşum dönemini temsil eden bir görsel çalışma. Gökcisimlerinin çarpması ve volkanik faaliyetler nedeniyle yer yüzeyi şu anki halinden çok uzakta.

Bu dönemde ilkel atmosfer oluşumun başladığı ileri sürülmektedir. Dev çarpışma hipotezi de bu dönem için öne sürülmüştür. Bu hipotezde; Yer’in oluşumundan yüz milyon yıl kadar sonra, Mars ebatlarına yakın bir gökcisminin Yer’e çarptığı ve çok büyük miktarda malzemenin etrafa saçıldığı öne sürülür. Saçılan bu malzemelerden de Ay oluşmuştur. Bu çarpışmalar okyanusları bir veya birden çok defa tamamen buharlaştırmış olabilir.  Yer’in bu dönemine jeolojik bir zaman olarak “Hadean zamanı” denir. Hadean sözcüğü Yunan mitolojisindeki yeraltı tanrısı Hades’ten gelir ve Yer’in başlangıcındaki “cehennem” koşullarını anlatmak için seçilmiştir.

Hadean dönemi aşağı yukarı 3,8 milyar yıl önce sona ermiş ve canlılığın ortaya çıkması ve evrimleşmesi için şartlar olgunlaşmaya başlamıştır. Başlayan bu yeni jeolojik döneme ise Arkean zamanı denilir. Arkean’ın kelime anlamı ise başlangıçtır. Yer’de yepyeni bir dönem başlamıştır. Bu dönemde okyanuslarda siyanobakterilerin ortaya çıkışı söz konusudur. Siyanobakteriler kendilerinden sonra gelecek canlıların evrileşmesi ve çeşitlenmesi için uygun şartların oluşmasını sağlayacaklardır.

Siyanobakteriler milyonlarca yıl içerisinde atmosferdeki oksijen düzeyini artırdılar.

Hadean’ın sonlarına doğru veya Arkean’ın başlarında ilk kıtasal sert kabuklar oluşmaya başlayacaktır. Ancak bu dönemde yer yüzeyi yine de oldukça sıcak ve Yer volkanik olarak oldukça aktif durumdadır. Arkean başlangıcında ilkel bir atmosfer oluşumu tamamlanmıştır. Fakat bu atmosfer bildiğimiz atmosfere hiç benzemez. En önemli özelliği henüz oksijen barındırmayışıdır. Oksijen bulunmadığı için atmosferde oksijen (O2) ve ozon (O3) gazları da bulunmaz. Serbest oksijen gazı bulunmadığından solunum mümkün olamaz. Ayrıca ozon olmadığından da yüksek miktarda enerji içeren mor ötesi (UV) ışınların yer yüzeyine ulaşması engellenemez. Bu iki nedenden ötürü su ortamı dışında bildiğimiz anlamda yaşamın oluşabilmesi mümkün değildir. Ancak bu dönemde siyanobakteriler oluşmaya başlamıştır. Siyanobakteriler milyonlarca yıl içerisinde atmosferdeki oksijen düzeyini artırmışlardır.

Oksijenlenme süreci

Arkean dönemiyle birlikte hem atmosferdeki oksijen miktarı artış göstermiş hem de canlılık evrimleşerek çeşitlilik göstermeye başlamıştır. Bu yeni zaman günümüze kadar beş farklı aşama geçirmiştir. Birinci aşama 3,85 ile 2,45 milyar yılları arasına tarihlenir. Bu dönemin başında atmosferde neredeyse hiç oksijenin yoktur. İkinci aşama 2,45-1,85 milyar yıl aralığını kapsar. Bu dönemde oksijenin kısmi basıncı 0,02 ve 0,04  atmosfer (atm) aralığına kadar çıkabilmiştir. Sığ okyanus suları oksijenlenmeye başlamıştır. Bu dönem içerisinde yer alan ve 2,35 milyar yıl civarına denk gelen büyük oksijenlenme olayı söz konusudur. Üçüncü aşama 1,85-0,85 milyar yıl aralığını kapsar. Bu aşmada ikinci aşamaya göre oksijen düzeylerinde pek bir değişiklik olmamıştır. Fakat okyanus yüzeylerinin çoğunluğu oksijenlenmeye başlamıştır. Dördüncü aşama 850-540 milyon yıl aralığı kapsar. Bu aşamada oksijen düzeyi 0,2  atm değerinin altına inmemiştir. Beşinci aşama ise 540 milyon yıldan günümüze kadar gelen dönemi kapsamaktadır. Bu dönemin içinde yer alan Karbonifer dönemde oksijen düzeyi 0,3 atm düzeyine kadar çıkmıştır. Dönem içerisinde derin okyanus sularının da kısa jeolojik dönemler içerisinde oksijenlenmesi söz konusu olmuştur.

Not: Bu konuda daha geniş bilgi Uğur Yıldırım’ın Bilim ve Gelecek’in çıkacak olan Eylül sayısında yayımlanan yazısında bulunabilir.