AntropolojiArkeolojiAstronomiBiyolojiÖzgün İçerikYer Bilimleri

Soluk Genç Güneş Paradoksu

Yazan: Başak Şimşek                        Düzenleyen: Ümit Sözbilir

Özet:Soluk genç Güneş paradoksu” adı verilen olay, Güneş’in zaman içinde parlaklığının artması esasına dayanır. Yaklaşık 4 milyar yıl önce dünyamız daha soluk bir güneş altındaydı. Bu koşullar altında dünyanın tamamen donmuş olması gerekirken jeolojik kayıtlar bu durumun tam aksini söylüyor, zaten paradoks denmesinin sebebi de budur. Soluk genç Güneş paradoksu ile ilgili ortaya atılmış çeşitli teoriler vardır.

(Kaynak: Kozmik Anafor)

Yaşamın başlaması ile canlılar, mikrobiyal yaşamdan insan uygarlığının derin karmaşıklığına doğru evrimleşme başlamıştır. Yaşamın ilk ortaya çıktığı dönem kambriyen[1] öncesi devir olan arkeyan[2] dönemidir. Günümüzden yaklaşık olarak 4 milyar yıl öncesinden 2,5 milyar yıl öncesine kadar ki zamanı kapsamaktadır ve proterozoik[3] dönemin başlamasıyla son bulmuştur (Kürşat, 2020). Bu dönem süresince Dünya’da okyanuslar bulunuyordu ve ilk prokaryotik[4] canlılar bu okyanuslarda oluşmuştur. Güneş o zamanlar günümüzdeki kadar sıcak ve parlak değildir. O dönemde güneşin yüzey sıcaklığı yaklaşık 5200 °C civarındaydı, günümüz güneşin yüzey sıcaklığı ise 5500 °C’dır (Emecan, 2019). Güneş ‘in yüzey sıcaklığının artması bir çeşit mekanizmayı temel alır. Güneşin çekirdeğinde bulunan dört hidrojen atomu, birleşerek helyum çekirdeğini oluşturur. Bu sayede parçacık sayısı azalmış olur. Bu yüzden de çekirdeğin üzerinde bulunan boşlukları doldurmak için parçacıklar, iç taraflara doğru bir baskı uygular. Sıkışan çekirdek ısınır ve bunun beraberinde çekirdek tepkimelerinin de oluşma hızının artmasına neden olur. Bu sayede güneş ısınır, bu kuram Güneş benzeri farklı yaşlardaki yıldızların incelenmesiyle doğrulandı.

Eğer dünya 2 milyar yıl ya da daha öncesinde daha soluk bir güneş altında, günümüzde bulunan atmosfere sahip olsaydı yeryüzünün tamamen donmuş olması gerekirdi. Çünkü Güneş o zamanlar, günümüze oranla sadece dörtte üçü kadar enerji üretiyordu. Ayrıca atmosferinde ısıyı yakalayan gazlardan da yoksundu. Bu koşullar altında gezegen soğuk ve buz olmalıydı (Fox C. 2016). Ama jeolojik kanıtlar bu durumun böyle olmadığını işaret ediyor. Bu soruna ise solgun genç güneş paradoksu adı verilir. Bu konuyla ilgili sıvı suyun 3,8 milyar yıl önce yeryüzünde bulunduğuna dair kayıtlar var, bunlardan biri su tarafından kıtalardan okyanuslara taşınan materyallerin oluşturduğu tortul kayaçların varlığıdır. Bu paradoksa ilk ipucu verenlerden biri tanınmış bilim popülerleştiricilerinden olan Carl Sagan ve Hermann J. Müller dir (Martens, 2017). Peki Dünya donmadığına göre yeryüzünün sıcak kalabilmesinin sebebi nedir?

(Kaynak: Bilimgenç / TÜBİTAK)

Solgun genç Güneş paradoksunu çözmek için ortaya çeşitli kuramlar atıldı. İlk hipotez Dünya’nın geçmişte, günümüze oranla daha karanlık olduğu ve güneş ısısını emdiği yönünde fakat bu hipotezi destekleyebilecek pek fazla kanıt yok. Diğer bir hipotez ise Güneş rüzgârı adı verilen, Güneş’in materyallerini uzaya fırlatması sonucunda çekirdeğinin üzerinde sanıldığı kadar ağırlık olmaması üzerine sıkışıp ısınmadığı yönünde. Bu hipotez güneş benzeri yıldızların incelenmesiyle çürütülmüştür. Son hipotez ise günümüzde de geçerli olan belki de en akla yatan hipotezdir. Bu hipotez geçmişteki sera etkisinin günümüze oranla daha fazla olduğu yönündedir. Durumun daha iyi anlaşılması için örnek verilecek olursa ilk olarak düşünülmesi gereken şey atmosferin Dünya’yı ne kadar ısıttığıdır? Atmosfer olmasaydı (ve Dünya ya gelen ışık miktarı aynı kalsaydı) Dünya’nın yüzeyi dondurucu bir sıcaklıkta, yani  ̶ 18 °C civarında olurdu. Bugün bakıldığında Dünya’nın ortalama yüzey sıcaklığı +15 °C’dır. Aradaki 33°C’lık fark atmosfer kaynaklı ısınmanın sonucudur, yani sera etkisinin büyüklüğüdür. (Catling, 2018) Peki sera etkisi nasıl oluşur? Gezegenin yüzey kısmının güneş ışığıyla ısınması sonucu yüzey, kızılötesi[5] ışınları yayar. Atmosfer ise yüzeyden gelen bu kızılötesi ışınlarının geçişine izin vermez ve bu ışınları emerek ısınır. Atmosfer de bu sırada sıcaktır ve o da kızılötesi ışın yayar. Bu ışınların bir kısmı tekrar gezegene döner. Gezegenin yüzey kısmı hem görünür ışık hem de atmosferden gelen ışınlarının da etkisiyle daha sıcak olur. Arkeyan döneminde yaklaşık 3,5 milyar yıl önce güneş daha soluktu; Dünya’nın günümüzdeki 33 °C’lık sera etkisinin sağladığı sıcaklığa sahip olabilmesi için o zamanlar 50 °C’lık bir sera etkisine sahip olması gerekirdi. Günümüzdeki 33°C’lık sera etkisinin 3/2’si su buharı kaynaklıyken, geri kalanı CO2 kaynaklıdır. Arkeyan döneminin atmosferine bakıldığında oksijen miktarı az olduğundan burada sera etkisini sağlayan metan gazıdır. Günümüz atmosferinde metan gazı düşük seviyededir çünkü havadaki en yoğun ikinci gaz olan oksijenle tepkimeye girer. Arkeyan devrinde oksijenin olmaması metan seviyesinin artmasına neden olur ama metan sınırsız bir şekilde birikemez çünkü atmosferde bulunan morötesi[6] ışınlar tarafından parçalanır. Metanın parçalanması sonucu ortaya çıkan maddeler farklı hidrokarbonları[7] oluşturup solgun güneşi dengelemek için sera etkisini arttırmış olabilir. Bu teoride tıpkı günümüzde olduğu gibi o zamanlarda da metanın mikrobiyal yaşamdan kaynaklandığı varsayımından yola çıkılıyor en akla yatan varsayımdır bu, çünkü metan üretim metabolizması çok eskiye dayanır. Reinhard metan gazının durumuyla ilgili şöyle bir söz söylemiştir: “Metan bu hipotezde başrol oynadı. Oksijen ve metan atmosfere girdiğinde, karmaşık bir kimyasal reaksiyon zincirinde zamanla kimyasal olarak birbirlerini iptal ederler. O zamanlar havada çok az oksijen olduğu için, metanın bugünden çok daha yüksek seviyelere ulaşmasına izin verirdi.” (Brumfield, 2017).


[1] Kambriyen: İçinde en eski fosilleri bulunduran, günümüzden 545 milyon yıl önceki dönem. Canlı çeşitliliği bu dönemde oldukça artış göstermiştir.

[2] Arkeyan dönem: Gezegende ilk kayaç oluşumu ve yaşam bu dönemde ortaya çıkmıştır.

[3] Proterozoik dönem: Oksijen ortaya çıkmıştır ve çok hücreli canlılar bu dönemin sonunda ortaya çıkmıştır.

[4] Prokaryotik: Tek hücreli canlılardır. Zarla çevrilmiş materyali ve organelleri yoktur.

[5] Kızılötesi: Dalga boyu görünür ışıktan uzun, mikrodalgalardan ise daha kısa olan elektromanyetik ışıktır.

[6] Morötesi: Ultraviyole ışınlarda denir. Güneşin veya gözle görülemeyecek diğer kaynaklardan çıkan ışığın ürettiği bir dalga boyudur

[7] Hidrokarbonlar: Çok çeşitlidir, C ve H bir araya gelip oluşturduğu kimyasal bileşiklerdir.

Kaynak
Brumfield, B. (2017, December 11). Cold suns,Warm Exoplanets and Methane BlanketsCatling, D. C. (2018). Astrobiyoloji Dünyada ve Evrende Yaşam. İstanbul: Metis Bilim.Emecan, Z. (2019, 09 18). "Güneş'in sıcaklığı ve parlaklığı hep aynı mıydı?"Fox, C. (2016, 06 9). “How earth lost its cool”.Kürşat, Ö. (2020, 04 04). “Arkeyan Devri”. Martens, P. C. (2017). "The Faint Young Sun and Fainth Young Stars Paradox. International Astronomical Union, 350-351.https://bilimvegelecek.com.tr/index.php/2020/05/17/evrenle-soylesiler-bir-yildiz-gunes-ile-soylesi/https://www.kozmikanafor.com/gunesin-parlakligi-ve-sicakligi-hep-ayni-miydi/https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/metan-ortusu-soguk-gunes-etrafindaki-genc-dunyayi-sicak-tutmus-olabilir

Basak Simsek

Bilime gönül vermiş bir üniversite öğrencisi.

İlgili Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu