Pusulanın iğnesi bir gün, kuzey yerine güneyi gösterecek. Gezegenimizin manyetik kutupları, binlerce yıl süren dönemlerin ardından yer değiştiriyor. Bize olağandışı gibi görünen bu durum, aslında milyarlarca yıldır tekrarlanıyor. Ne var ki, insanoğlu tarihi boyunca böyle bir değişimle hiç karşılaşmadı. Dünya'nın manyetik alanı, bizi kozmik ışınım gibi tehlikelerden koruyan bir kalkan. Manyetik kutupların yer değiştirme süreci sırasında, bu alanın etkisinin önemli Ölçüde azaldığı düşünülüyor. Bu nedenle, değişim sürecinin özellikle gezegenimizdeki yaşam üzerinde birtakım etkilerinin olması kaçınılmaz. Bilim adamları, şimdi yeni bir değişim sürecinin başlamak üzere olduğunu vurguluyorlar. Hatta, birçoğuna göre bu süreç çoktan başladı bile.

Manyetik alandan yalnızca pusulay­la yönümüzü bulurken yararlanmıyo­ruz. Aslında, yeryüzündeki yaşamın ona bağlı olduğunu söylemek yanlış ol­maz. Çünkü manyetik alan bizi uzay­daki zararlı ışınımdan korumakla kal­mıyor, yeryüzünde ve denizlerde yaşa­yan birçok canlı, yönlerini bulabilmek için de manyetik alandan yararlanıyor. Peki, ya bu alan bir gün yok olursa, ya da tersinirse (yön değiştirirse) ne olur? Araştırmalar, gezegenimizin manyetik alanının düzenli olarak tersindiğini gösteriyor. Tersinme süreci, yüz bin ila bir milyon yılda bir gerçekleşiyor ve ortalama 5.000 yılda tamamlanıyor. Bu süreler bize uzun gibi görünebilir;

ancak yapılan son araştırmalar, yeni bir tersinmenin eşiğine gelmiş olabile­ceğimizin ipuçlarını veriyor. Tersinme sürecinde, manyetik alan ciddi bir ka­rarsızlık yaşıyor. Hatta, bu sırada uzun bir süre iki kutuplu manyetik alanın şiddeti önemli ölçüde düşüyor, çok ku­tuplu bir manyetik alan oluşuyor. Gezegenimizde gerçekleşen en son manyetik kutup tersinmesinin 778.000 yıl önce gerçekleştiği biliniyor. Gezege­nimizin en azından 3 milyar yıllık bir manyetik geçmişinin olduğunu düşün­düğümüzde, bunun kısa bir süre oldu­ğunu görüyoruz. Ayrıca jeolojik veri­ler, bu tarihten sonra da gezegenimi­zin manyetik alanının yönünü birçok

kez değiştirmeye çalıştığını gösteriyor. Manyetik alanın şiddetinde, son birkaç yüzyıl içinde gözlenen hızlı düşüş, bi­lim çevrelerinde bu sıralar dikkat çeki­yor. Geçtiğimiz yılın sonunda ABD'de San Fransisco'da yapılan Jeofizik Birli­ği toplantısının gündeminde yer alan konulardan biri de buydu. Geçmişle ilgili kayıtlara bakıldığın­da, böyle bir düşüşün bir kutup tersin­mesi öncesi gerçekleşen tipik bir du­rum olduğu görülüyor. Eğer bir tersin­me kapıdaysa, elbette bunun birden bi­re olması beklenmiyor. Yani, yaklaşık 5000 yıl sürmesi beklenen böyle bir değişim sürecinde, pusulalarımızı ayar­lamak için yeterince zamanımız ola-

BİLİM ve TEKNİK 34 Haziran 2004

cak. Hatta, kuşların ve manyetik alana göre yön bulan canların da buna ayak uydurmaları çok zor olmayabilir. An­cak, bu değişim sürecinin bir takım başka etkileri de olacak. Manyetik ala­nın şiddetinde ve biçiminde oluşacak değişiklikler, yüklü parçacıkların at­mosfere giriş biçimini etkileyecek. Bu durum, kutup ışıklarına ilgi duyanları sevindirecek belki; ama yeryüzüne ula­şan zararlı ışınımın önemli Ölçüde art­masına neden olabilecek. Eğer bu du­rum, atmosferdeki ozonun bozunması-na yol açarsa, morötesi ışınımın yeryü­züne daha fazla ulaşması kaçınılmaz olur. Bazı araştırmacılar, belli dönem­lerde canlıların büyük bölümünün so­yunun tükenmesini manyetik kutupla­rın değişim sürecine bağlıyorlar. Yer­yüzüne ulaşan yüklü parçacıklar ayrı­ca iletişim hatlarına ve yörüngede do­lanan uydulara ciddi zararlar verebilir­ler. Neyse ki Hollywood, bizi bu zor durumdan kurtarmanın yolunu bilim adamlarından önce buldu. Önceki yıl vizyona giren "Çekirdek" (The Core) adlı filmde, manyetik alanı yeniden ya­ratarak yeryüzünü zararlı ışınımdan koruyabilmek için, manto tabakasını delip geçerek dış çekirdeğe ulaşabilen bir araç yapılıyor. Gözüpek araştırma­cılar bu araçla, binlerde derece sıcak­lıktaki ergimiş katmana İnip yerküre­nin derinlerinde atom bombalan patla­tarak manyetik alanın yeniden canlan­masını sağlıyorlar. Alanın Kaynağı Dünya'nın manyetik alanı, basit bir çubuk mıknatısın manyetik alanına benzer. Gezegenimizin manyetik alanı­nın varlığının yüzyıllardır bilinmesine karşın, gizemi hala tam olarak çözül­müş değil. Gezegenimizin dış kabuğu­nun altında bulunan ve gezegenin top­lam kütlesinin %50'sini ve hacminin %68'ini oluşturan manto, büyük oran­da manyetik özelliğe sahip demir içe­ren silikat bileşiklerinden oluşur. Man­tonun İçinde yer alan ve demirce zen­gin olan dış çekirdek manyetik alanın oluşumundan birinci derecede sorum­lu tutuluyor. Dış çekirdeğin başladığı yerde (yaklaşık 2900 km derinlikte) manyetik alan şiddeti, yüzeydekinin yaklaşık 10 katıdır. Elektriksel bakım­dan mükemmel bir iletken olan sıvı dış çekirdeğin, mantodaki manyetik alan

Jeofizikçiler, gezegenimizin çekirdeğinin, dış katmalara göre daha hızlı döndüğünü keşfettiler. Bununla birlikte, sıvı katmanlardaki çalkantılar, manyetik alanın oluşumundan sorumlu tutuluyor.

şiddetinden 100 kat daha şiddetli man­yetik alana sahip olabileceği sanılıyor. Manyetik alan, ancak elektrik akımı ol­duğunda ortaya çıkar. Bu bölgedeki yüksek sıcaklığın etkisiyle İyonlaşan elementler ve iyi bir iletken olan kat­mandaki çalkantılar, bir dinamo gibi çalışarak manyetik alanı oluşturur. Manyetik alanın yönünde meydana gelen kısa dönemli değişimler (yüz yıl­lık dönemlerdeki birkaç derecelik sap­malar gibi), dış çekirdekteki küçük ve rastgele ortaya çıkan çalkantılarla açıklanıyor. Manyetik alan çizgilerinin batıya doğru olan hareketi de gezege­nin ekseni çevresinde dönmesine bağ­lanıyor. Eğer dinamo etkisi bir şekilde durursa, enerji kaybına bağlı olarak manyetik alanın ortadan tümüyle kal­masının 10.000 ila 50.000 yıl süreceği sanılıyor. Dinamo etkisinin gerçekleşe­bilmesi için, enerji gerekiyor. Eski je­olojik kayaların İncelenmesinde elde edilen verilere göre, geçmiştekiyle gü­nümüzdeki manyetik alan şiddetleri birbirinden çok farklı değil. Dış çekir­dekteki çalkantıların ne kadar hızlı gerçekleştiğini doğrudan ölçmek olası değil. Ancak jeofizikçiler, hareketin yıl­da 10 ila 30 km olduğunu düşünüyor­lar. Çalkantı, enerjisini ısınan sıvının yükselme özelliğinden alıyor. Burada

yürütücü kuvvet, Dünya'nın çekirde­ğinden dışarı doğru yavaş yavaş salı­nan ısı enerjisi. Enerji, dış çekirdekte­ki çalkantılarla dışarı doğru taşmıyor. Bu hareket, Dünya'nın dönme hareke­tiyle birleşince ortaya dinamo özelliği çıkıyor ve manyetik alan oluşuyor. Henüz kaygılanmak İçin çok erken ama, bir gün gezeğenimizin manyetik alanını tümüyle yitireceği düşünülü­yor. Sıvı haldeki dış çekirdek soğuyup katılaştığında, manyetik alanı oluşturan dinamo etkisi tümüyle ortadan kalka­cak. Bu durum, Mars'ta gözleniyor. Mars, soğumuş çekirdeği nedeniyle manyetik alanını kaybetmiş durumda. Mars Global Surveyor uzay aracının verilerine göre, gezegende bir zaman­lar kutup tersinmeleri de meydana ge­liyordu. Tersinen Alan Gezegenimizin geçmişinde gerçek­leşmiş manyetik kutup tersinmelerinin izlerini aramak için en uygun yer kaya­lar. Manyetit ve hematit gibi demir ok­sitleri, mıknatıslanma özellikleri saye­sinde geçmişin kayıtlarını tutarlar. Ya­nardağ patlamaları sırasında akan lav­lar, mıknatıslanma özelliği olan demir bileşiklerini de yeryüzüne taşır. Sıcak

Haziran 2004 35 BİLİM ve TEKNİK

belirgin dönem var. Fanerozoik Dö­nem olarak adlandırılan geçmiş 543 milyon yıl içinde, manyetik alanın yö­nünün sabit kaldığı iki uzun dönem var. Bu dönemlerden biri, 114 ile 83 milyon yıllar öncesinde, ötekiyse 320 ile 260 milyon yıl öncesinde gerçekleş­miş. Manyetik alan yönünün değişme­diği bu uzun dönemlerin gizemi henüz çözülebilmiş değil. Çünkü, sıvı halde bulunan dış çekirdekteki hareketlilik oldukça yüksek. Bu nedenle bu bölge­nin yaklaşık 100.000 yıldan daha uzun bir süre için sabit bir manyetik alan oluşturamayacağı düşünülüyor. Bu yaklaşımın doğru olduğunu düşünen bilim adamları, manyetik alandaki de­ğişimlerde mantonun da rolünün bulu­nabileceğini düşünüyorlar. Katı yapı­daki manto, çekirdeğe göre çok daha yavaş hareketlilik gösteriyor. Bu du­rum, Orta Kretase ve Geç Paleozoik dönemlere karşılık gelen bu uzun dö­nemlerde mantoda neler olduğu soru­sunu gündeme getiriyor. Ayrıca araş­tırmalar, bu dönemlerin ardından ger­çekleşen kutup değişimlerinin sıklığı­nın arttığını da gösteriyor. Orta Kretase döneminde (yaklaşık 100 milyon yıl önce), kısmen de olsa okyanus tabanındaki kaymalara bağlı olarak, deniz seviyesinde küresel çapta önemli bir yükselme olduğu gözleni­yor. Bir yandan da Permo-Karbonifer jeolojik dönemlerinde manyetik alanın sabit kaldığı uzun dönem, Süperkıta Pangea'nin birleşmesiyle yaklaşık aynı zamana denk geliyor. Bu dönemde, tüm karalar aynı kıtada toplanmıştı. Okyanus tabanında bu zamana ait manyetik kayıtlar bulunmamakla bir­likte, Pangea'nin oluşumu sırasında mantonun ısıl yapısının normalden ol­dukça farklı olduğu öne sürülüyor. Jeomanyetik alan şiddetindeki uzun dönemli değişimler, Özellikle son za­manlarda ilgi odağı haline gelmiş du­rumda. Alanın şiddetinin, yön değiştir­me hızıyla ilişkisinin bulunması, bu il­giyi artıran nedenlerden biri. Uzun dö-nemli ve tersinmeyen manyetik alan, onu yaratan olayların bozulmadan dü­zenli olarak gerçekleşmesi sayesinde şiddetli oluyor. Bunun tersi de geçerli: Kısa sürelerle tersinen alanın yönü, düşük şiddetli manyetik alanla ilişkili. Bu durum, özellikle 1990'lı yıllarda ya­pılmış birçok araştırma tarafından des­tekleniyor.

Gezegenimizin manyetik alan şiddetinin yüzeydeki dağılımı. Mavi renk kuzey yönlü, turuncu renk güney yönlü alanı simgeliyor.

lerle, örneğin 30 milyon yaşındaki bir volkanik kayanın yaşı, yaklaşık 30.000 yıllık bir hata payıyla bulunabiliyor. Za­manda geriye gidildikçe, bu yöntemle­rin duyarlılığı azalıyor. Daha duyarlı ölçümler, okyanus ta­banının tarihlendirilmesiyle yapılabili­yor. Okyanus tabanını oluşturan ka­buk, çok düzenli ve sürekli bir biçimde oluşuyor. Okyanus ortası sırtlardan dı­şa doğru İlerleyen kabuktaki mıknatıs­lanma anormallikleri, gezegenimizin manyetik alanındaki değişimleri göste­riyor. Bu araştırmalara göre, manyetik alanının yönünü tarih içinde, ortalama 200.000 yıl aralarla gerçekleşmiş. Ok­yanus tabanından elde edilen veriler ışığında elde edilen, son 160 milyon yı­lın manyetik alan yönleriyle ilgili veri­ler oldukça ayrıntılı. Bu kayıtlar İçinde, dikkat çeken İki

lavlar sıvı halde olduğundan, içerdikle­ri demir bileşikleri Dünya'nın manye­tik alanına göre yönlenirler. Lav kat­manı yaklaşık 580oC'ye soğuduğunda katılaşır ve artık hareket edemeyen de­mir bileşikleri lavın katılaştığı andaki manyetik alanın yönünü kaydetmiş olurlar. Bu kayaların tarihlendirmesi yapılarak ve içerdiği demir oksit mine­rallerinin yönüne bakılarak, manyetik alanın ne zaman ne biçimde olduğu anlaşılabilir, hatta manyetik alan şidde­ti bulunabilir. Kayalar, eskiye ait birden fazla veri­yi de saklayabilir. Mıknatıslanmanın yönü saptanırken, yükselim ve eğiklik olarak iki koordinata bakılır. Bu şekil­de sanal manyetik kutbun (manyetik kutbun Dünya'nın yüzeyindeki izdüşü­mü) yeri bulunabilir. Bir milyon yaşın­dan daha genç kayalardan elde edilen verilere bakılarak saptanan sanal man­yetik kutupların konumları, Dünya'nın dönme ekseni çevresinde yoğunlaşı­yor. Bu da gezegenin manyetik kutup­larının gezegenin dönme eksenine bağlı olduğu şeklinde, basit bir model oluşturulmasına neden oldu. Bu mo­del, birkaç derecelik farklarla da olsa doğru. Araştırmacılar, coğrafi kutbun manyetik kutupla çakıştığını varsaya­rak, kıtaların geçmişteki hareketlerini saptama yoluna gidiyorlar. Manyetik alan tersinmelerinin kro­nolojisi belirlenirken, ilk olarak yeryü­zündeki kayaların geleneksel tarihlen-dirme yöntemleri kullanılarak yaşları bulunuyor. Bu, araştırmacıların kaya­ların ne kadar süre Önce oluştuğunu, dolayısıyla ne zaman mıknatıslandıkla­rını bulmalarını sağlıyor. Bu yöntem-

Dünya'nın manyetik alanındaki değişimler, süperbilgisayarlar ve özel yazılımlar kullanılarak canlandırılıyor. Bu sayede, milyonlarca yıl içinde gerçekleşen değişimler izlenebiliyor, ileriye yönelik tahminler yapılabiliyor.

BİLİM ve TEKNİK |36 Haziran 2004

Okyanus tabanından elde edilebilen 160 milyon yıllık veriler, manyetik kutupların yüz defadan fazla tersindiğini gösteriyor. Günümüzdeki gibi, kuzeyin yukarıda olduğu normal dönemler kırmızıyla, ters kutuplu dönemlerse maviyle gösteriliyor. Okyanus tabanından elde edilen verilerden, manyetik alanın zayıfladığı dönemleri saptamak zor. Bu nedenle eski veriler çok duyarlı değil. Ancak, özellikle son 1,2 milyon yıldaki değişimler, volkanik kayalardan elde edilen verilerin ışığında, ayrıntılı olarak biliniyor. Bu kayıtlar, iki kutuplu manyetik alanın değişemeden, kısa dönemli olarak bozulduğu dönemleri de içeriyor. Sarı renk, toplam manyetik alanın bu bozulmalar sırasında normal yönde, lacivertse ters yönde olduğu dönemleri gösteriyor. Bu dönemler adlarını, verilerin bulunduğu yerlerden alıyor.

Tersinme Süreci Dünya'nın manyetik alanının yönü­nün nasıl değiştiğini anlayabilmek için, araştırmacılar tarihte gerçekleşen ter­sinmeleri İnceliyorlar. Bu yaklaşımdaki en büyük zorluk, tersinme sürecinin manyetik alanın sabit kaldığı öteki za­manlara göre çok kısa sürmesi. Bu du­rum, eski mıknatıslanma kayıtları ara­sında bu verileri bulmayı güçleştiriyor. Geçiş önemleriyle ilgili daha önce yapı­lan çalışmalar, bu sırada kutupların 180° dönene kadar bir yay izlediğini öne süren varsayımı doğrulama kaygı­sıyla yapılıyordu. Bu durumda, sanal manyetik kutupların yeryüzünde yavaş yavaş ilerleyerek tersinmesi gerekirdi. Ancak, gezegenimizin değişik bölgele­rinden toplanan çok sayıda verinin in­celenmesiyle, araştırmacılar bunun doğru olmadığını farkettiler. Kayalarda geçişler sırasında oluşan mıknatıslan­maya bakılarak yerleri belirlenen sanal manyetik kutupların bir yay oluştura­cak biçimde birleşmediği ortaya çıktı. Tersinmeler sırasında, manyetik ala­nın nasıl değiştiği konusunda sağlam bir veri elde etmek için, belli bir geçiş dönemine ait çok sayıda ve değişik yer­lerden alınan örnekler gerekiyor. Bu­nun için bakılabilecek en iyi yerler, volkanik kayalar, Çünkü, jeolojik ba­kımdan çok kısa bir dönemin, çok du­yarlı bir kaydı bu kayalarda saklı olabi-

kuşkuyla yaklaşsalar da, bunun nedeni ortaya çıkan sonucun mantıksız oluşu değil, çökelti kayalarından elde edilen verilerin güvenilir olmamasıydı. 1993 yılında Montpellier'den Pre-vot ve Pierre Camps, çok daha yakın geçmişe ait bir tersinme dönemine iliş­kin verileri volkanik kayalardan elde etmeyi başardı. Ortaya çıkan sonuç, Laj ve arkadaşlarının ortaya attığı boy­lamsal kuşaklarla İlgili varsayımı des­tekler nitelikte değildi. Üstelik, ABD'de Florida Üniversitesi'nde yapı­lan bir başka araştırmada, deniz taban-larındaki çökeltilerdeki kayıtların, çö­kelmenin hızına bağlı olarak değiştiği gösterildi. California Polytechnic Ens-titüsü'nden Kenneth Hoffman'ın lav birikintileri üzerinde yaptığı daha son­raki bir çalışma da, sanal kutupların farklı bölgelerde gruplandığını göster­di. Bunlardan biri Batı Avustralya civa­rında, ötekiyse Güney Amerika'yla An­tarktika arasında yer alıyordu. Birbiriy­le Örtüşmeyen bu araştırma sonuçları, bilim adamlarının bu konuda kesin bir yargıya varmalarına engel oldu. Tersinme süreçleriyle ilgili, herke­sin düşünce birliğinde olduğu bazı noktalar da var. Öncelikle, manyetik alanın şiddeti, tersinme sırasında, ön­cesine ve sonrasına göre düşük olu­yor. Bu durum, Oregon'daki Steens Dağı'ndaki gibi lav akıntılarıyla oluş­muş katmanlardan elde edilen çok sa-

liyor. Ancak buradaki sorun, yanardağ patlamalarının sürekli değil, arada bir gerçekleşmesi. Bu nedenle, eski man­yetik alan kayıtları sürekli olmayabili­yor. Ayrıca, bir bölgede gerçekleşen bîr yanardağ patlaması, bazen bir baş­ka yerdekiyle İlişkilendirilemiyor. Bu yöntemin yerine kullanılabilen bir yön­tem de, manyetik alan kayıtlarının, de­nizlerin tabanındaki çökelti katmanla­rına bakılarak elde edilmesine dayanı­yor. Ancak, bu yöntemin de bazı so­runları var. En büyük sorun, kayalarda hapsedilen alan yönlerinin zamanla de-ğişebilme olasılıklarının bulunması. Fransa'daki Faible Araştırma Mer-kezi'nden Carlo Laj ve çalışma arka­daşları, yaklaşık 10 yıl önce önemli bir gözlem yaptılar. Kutup tersinmeleri sı­rasında, özellikle çökelti kayalarda oluşmuş sanal manyetik kutupların iz­lerini incelerken, sanal kutupların ço­ğunun iki ana boylamsal bantta top­landığını buldular. Bunlardan biri Ku­zey ve Güney Amerika kıtalarından, Öteki de Büyük Okyanus'tan geçiyor­du. Fransız araştırmacılar, tersinmeler sırasında ortaya çıkan bu sanal kutup noktası gruplaşmalarını, manto katma­nının derinlerinde meydana gelen bir­takım olaylara yordular. Mantonun de­rinlerinde, bu gruplaşmanın olduğu kuşaklarda normal olmayan soğuk böl­gelerin bulunduğuna da dikkat çekti­ler, öteki bilim adamları bu varsayıma

Haziran 2004 37 BİLİM ve TEKNİK

			yıda veriyle desteklenen bir gözlem. Bu uzun dönemi kapsayan ve art arda tekrarlayan lav akıntılarıyla oluşmuş yaklaşık 1 km kalınlıktaki katmalar di­zisi, 16,2 milyon yıl öncesine tarihlen-diriliyor. California Üniversitesi'nden Rob Coe ve ABD Jeolojik Araştırmalar Merkezi'nce yürüttülen çalışmada, ku­tupların tersinme süreci başından so­nuna İzlenebiliyor. Bu tersinme döne­mi yaklaşık 50 katmanda kaydedilmiş durumda ve kayıtlar fazlaca karmaşık. Çoğu lav katmanı, değişimin hızına göre çok daha çabuk soğur. Bu ne­denle katmanlardaki manyetik kayıt­lar genellikle açıkça bir noktayı işaret eder. Ancak, Steens Dağı'ndaki du­rum biraz farklı. Özellikle, iki farklı katmandaki kayıtlar karmakarışık. Steens Dağı'ndan elde edilen veri­ler, o sırada meydana gelen tersinme sürecinin, başka dönemlere ait başka kayıtlarda da olduğu gibi, toplam 5000 yılda tamamlandığını gösteriyor. Ancak, özellikle karmaşık veriler su­nan iki ayrı katmanda yoğunlaşan Coe ve Prevot, alan yönünün çok da­ha kısa sürede önemli ölçüde değişti­ğini gösterdi. Bu ancak, manyetik ala­nın birkaç gün gibi çok kısa bir süre içinde, önemli ölçüde yön değiştirme-siyle açıklanabilir. Lav akıntısı bir yer­de biriktiğinde, dışarıdan içeriye doğ­ru, alttan ve üstten soğumaya başlar. En son, birikintinin ortası soğur. So­ğuma uzun sürmediği için genellikle bir katmanın her yerinden alınan ör­nekler aynı yönü gösterir. Ancak, Ste­ens Dağı'ndaki bu iki katmanın altın­dan ve üstünden alınan örnekler bir yönü gösterirken, katmanların orta­sından alınan örnekler bîr başka yönü İşaret ediyor. Bu katmanlardan biri, katmanın soğuma süreci boyunca manyetik alan yönünün 80° kadar de­ğiştiğini gösteriyor. Böyle bir katma­nın yaklaşık 13 günde soğuyabileceği-ni tahmin eden araştırmacılar, değişi­min de bu süre İçinde gerçekleştiği so­nucuna vardılar. Coe ve Prevot'un Steens Dağı'ndaki verilerle ilgili bu ilk yorumları, 1995 yılında Nature dergisinde yayımlandı. Dış çekirdekteki olayların bu kadar hızlı gerçekleşmesi araştırmacıları şa-şırtsa da, bundan daha da şaşırtıcı olan, bu etkilerin yüzeye de aynı hız­da yansıması. Yüzeyle dış çekirdek arasındaki 2900 kilometrelik katman
					Manyetik Kalkan Yıldızımız Güneş, yaşamın kaynağı olmakla birlikte, ona karşı korumasız olanlara pek de ko­nuksever değildir. Güneş, herhangi bir canlıyı çok kısa sürede öldürebilecek dozda ışıma yapar. Gezegenimizi ve üzerinde yaşayan tüm canlıları Güneş'in bu zararlı ışınımından koruyan en Önemli kalkan manyetik alandır. Manyetik alan, Güneş'ten ve yıldızlararası ortamdan gelen yüklü parçacıkları belli bölgelerde yakalar. 1907'de, Carl Stormer adlı bilim adamı, elektrik yüklü par­çacıkların manyetik alan içinde hapsedilebileceği-ni göstermişti. Herhangi bir durgun manyetik alan içindeki parçacıkların üzerindeki kuvvetler, bu parçacıkların manyetik alanın içinde yay bi­çimli yollar izlemelerine yol açıyordu. Manyetik alanın gezegenlerin çevresinde oluşturdukları do­ğal kalkanlara manyetosfer deniyor. 1958 yılında, James Van Alien, Dünya'nın çevresini saran elektrik yüklü bölgeyi gözlemeyi başardı. Daha sonraki gözlemlerde, parçacıkların iki ayrı bölgede, biri içte, biri dışta iki katman ha­linde gezegenimizi kabuk gibi sardığı keşfedildi. Bu katmanlara Van Ailen Işınım katmanları deni­yor. Manyetosfer, manyetik alan çizgileri boyun- nedeniyle, ani elektromanyetik hare­ketlerin yeryüzündeki etkilerinin çok küçük ve zamana yayılmış olması bek­lenirdi. Manyetik alanın yüzeyde bu kadar hızlı ilerleyebilmesi, açıklanması zor bir durum. Steens Dağı'ndaki veri­lerin gösterdiği hızlı hareketi açıkla­maya yetmese de Leeds Üniversite­si'nden Andy Jackson'un çalışmaları günde 2°'lik hareketin mümkün olabi­leceğini gösteriyor. California Üniversi­tesinde yapılan ve gezegenimizin için­deki dinamonun bir benzerinin yaratıl­maya çalışıldığı laboratuvar deneyinin sonucu buna göre çok daha İyimser: günde yaklaşık 10°'ye kadar değişimle­rin mümkün olabiliyor. Jeofizikçilerin, gezegenin manyetik alanının nasıl oluştuğunu ve tersinme­lerin, nasıl meydana geldiğini anlama çabaları bir yere kadar sonuç veriyor. Aslında, kimse ulaşılan sonucun tam olarak doğru olduğunu da öne süremi­yor. Özellikle bir konuda, manyetik alanın tersinmesini tetikleyen meka­nizmanın ne olduğu konusunda hala kimsenin net bir düşüncesi yok. Yakın zamana kadar, yerkürenin iç katman­larının dinamiğinin canlandırılabilme-sine olanak tanıyacak kadar hızlı bilgi­sayarlar ve bunu sağlayacak yazılımlar bulunmadığından, bilgisayarlardan bu konuda tam olarak yararlanılamıyor-du. Son yıllarda, yalnızca yerküre dina­miğini değil, kutup tersinmelerinin za-manlamalarıyla ilgili de tahmin yapabi-
							ca ilerlediği için, alan çizgilerinin atmosfere gir­diği yerlerde, yani kutup bölgelerinde yüklü par­çacıklar atmosferin üst katmanlarında atmosfer­deki gazlarla etkileşime girer. Bu bölgelerde ku­tup ışıklarının gözlenmesinin nedeni budur. Manyetik alanın Güneş rüzgarıyla karşılaştığı yerde, yay biçiminde bir şok dalgası oluşur. Bu bölgede güneş rüzgarı manyetosferi bir miktar sı­kıştırır ve sok dalgasının oluştuğu yer gezegeni­mize burada 64.000 km kadar yaklaşır. Yüklü parçacıkların bir bölümü manyetik alan içinde ya­kalanırken, bir bölümü de bir uçağın çevresinden akıp giden hava gibi manyetosferin çevresinden akar. Bunun sonucunda, gezegenin arkasında, uzunluğu birkaç milyon km'yi bulabilen bir kuy­ruk oluşur. lecek programlar sayesinde, süreç da­ha iyi anlaşılmaya başlandı. Tersinme öncesi, manyetik alanın şiddetinde meydana gelen yaklaşık %10 ila %20'lik azalma, değişimi tetikliyor. Los Alamos Laboratuvarı'nda yapılan ve je-odinamonun gerçeğine uygun olarak canlandırılmaya çalışıldığı üç boyutlu bilgisayar canlandırmasında 36.000 yı­la karşılık gelen bir süre içinde manye­tik alanın tersindiği gözlendi. Ayrıca bu araştırmada, değişim süresince, sa­nılanın aksine alan şiddetinin tama­men kaybolmadığı, alanın çok kutuplu hale geldiği sonucu ortaya çıktı. Mantonun Etkisi Manto, gezegenimizin hacim olarak en büyük bölümünü oluşturuyor. Bu nedenle, manyetik alan üzerinde az da olsa bir etkisi olmalı. Tektonik kıta ha­reketlerinden de sorumlu olan manto­nun içindeki madde hareketinin nasıl gerçekleştiği, uzun süredir tartışılıyor. Özellikle kıta hareketleri sırasında bir katmanın diğerinin altına girmesine na­sıl bir etkinin yol açtığı merak konusu. Bazı yerbilimciler, kalın katmanla­rın yerin çekirdeğine kadar batabildiği-ni öne sürüyorlar. Eğer bu doğruysa, bu bölgelerde 700 km derinlikten da­ha aşağılarda neden deprem olmadığı­na başka bir açıklama bulmak gereki­yor. Belki de katmanların bu kadar de­rine battığında sertliğini biraz olsun
		BİLİM ve TEKNİK 38 Haziran 2004

kaybetmesi, artık depreme yol açama-masına neden oluyor. Öteki yerbilimci-lerse, katmanın 410 ila 660 km derin­likteki manto geçiş bölgesinde yığıldı­ğını savunuyorlar. Bu yaklaşımlardan hangisi doğru olursa olsun, kaya katmanları milyar­larca yıldır bu şekilde mantonun içine doğru battığından, mantonun ısıl özel­liklerinde önemli etkilerinin olması ka­çınılmaz. Yaklaşık 200 milyon yıl sü­ren böyle bir dönemin ardından, man­toda soğuk bölgelerin oluşmasının ka­çınılmaz olduğu düşünülüyor. Günümüzde, mantonun ısıl yapısı hakkında epeyce bilgi sahibiyiz. Bu bil­gi, sismik dalgaların soğuk kayalarda sıcak kayalara göre daha hızlı hareket etmesi sayesinde elde edilebiliyor. Sis­mik tomografi görüntülerinden, man­tonun ısıl yapısının düzenli olmadığı, hatta Pasifik Okyanusu'nun çevresin­de halka yapısında bir soğuk bölgenin bulunduğu açıkça görülüyor. Buna ek olarak, son zamanlarda yine tomografi yöntemleri kullanılarak yapılan araştır­malarda, bazı batmış katmanların man­tonun iyice alt katmanlarına kadar ula­şabildiği gözleniyor. Bu durum, elbet­te mantodaki sıvı hareketini de önemli ölçüde etkileyebilecek bir durum. Pusula Kuzeyi Göstermediğinde... Manyetik kutupların birkaç gün içinde önemli ölçüde yer değiştirebildi­ğini gösteren jeolojik kanıtlar, ister is­temez şu soruyu akla getiriyor: Peki manyetik alanın yönü yarın değişmeye başlarsa ne olacak? Bu, elbette bir günde gerçekleşmeyeceği için fazla kaygılanmaya gerek yok. Her şeyden önce, en azından birkaç bin yıl sürecek olan değişimin başladığına ilişkin bir­takım ipuçları olması gerek. Örneğin, geçmişteki değişimlerin manyetik ala­nın şiddetindeki azalmanın ardından gerçekleştiğine değinmiştik. En azın­dan son 10.000 yıllık geçmşe bakarak, manyetik alan ş iddetinin nasıl bir deği­şim izlediğini görebiliriz. ABD'deki Minnesota Üniversite­si'nden Stefanie Brachfeld ve Subir Ba-nerjee'nin geçtiğimiz aylarda yayımla­dıkları veriler, gezegenimizin toplam manyetik alan şiddetinin 500 yıl önce azalmaya başladığı ve bunun dikkate

Yeraltındaki sıcaklık dağılımı, sismik dalgaların kullanıldığı tomografi yöntemleriyle belirleniyor. Kırmızı bölgeler sıcak, mavi bölgelerse soğuk yerleri gösteriyor. 2750 km derinlikte, dış çekirdek-manto sınırındaki sıcak bölgeler, bu bölgenin ısıl yapısının düzgün olmadığını gösteriyor. Bu durumun, dış çekirdek ve mantodaki sıvı hareketini etkilediği ve manyetik alanda değişimlere neden olduğu düşünülüyor.

değer bir azalma olduğunu gösteriyor. Bunun bir manyetik alan tersinmesinin habercisi olduğunu söylemek için er­ken olabilir. Ancak, manyetik alanın azalıyor oluşu, şimdiden bazı yerlerde kendini belli ediyor. Örneğin, günü­müzde ölçülen en düşük manyetik alan şiddeti, Atlantik Okyanusu'nun güney­lerinde bir bölgede bulunuyor. Bu böl­ge, yapay uydulara zarar verebilecek düzeyde yüklü parçacık içeriyor. Alçak yörüngede dolanan ve yörüngeleri bu bölgeden geçen uydularda bazı bozul­malar gözleniyor. NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nden Jim Heirtzler, gezegenimizin manyetik kutuplarında­ki alanşiddetinin azalması ve çok ku­tuplu hale gelmesi nedeniyle birkaç yüzyıl içinde belli bölgelerdeki manye­tik alan şiddetinin sıfıra kadar düşebile­ceğini belirtiyor. Normalde manyetosfer, bu parça­cıklara karşı yeryüzünden yaklaşık 60.000 kilometre yüksekte, küresel bir kalkan oluşturur. Bu kalkanın zayıfla­ması ya da manyetik alanın çok kutup­lu hale gelmesi nedeniyle parçalanma­sı, Güneş rüzgarıyla gelen yüksek enerjili parçacıkların atmosfere ulaş­masını ve bunun da atmosferde ve yer­yüzünde bazı yıkımlara yol açması bekleniyor. Manyetik kalkanın varlı­ğında bile yeryüzüne ulaşan etkileri olabilen Güneş'teki manyetik fırtına­lar, özellikle iletişim uyduları ve başka birçok elektronik aygıtın devre dışı kalmasına neden olabiliyor. Manyetik kutupların değişme süre­cinin en büyük etkisi büyük olasılıkla canlılar üzerinde olacak. Özellikle göç eden canlıların bundan etkilenmesi ka-

çınılmaz. Çünkü bu canlılar, yönlerini bulurken büyük oranda manyetik alandan yararlanıyorlar. Yeryüzündeki türlerin büyük bölümünün belli dö­nemlerde ortadan katlığı biliniyor. Bu tür yıkımlardan genellikle göktaşları sorumlu tutulsa da, bu yıkımdan man­yetik kutup tersinmelerinin sorumlu olduğunu öne sürenler de var. Dino­zorlarla birlikte, karalar ve denizlerde­ki çoğu canlı türünün yok olduğu yak­laşık 65 milyon yıl önceki dönem ve yi­ne benzer bir yok oluşun yaşandığı 185 milyon yıl önceki dönemin kutup tersinmelerine denk gelmemesi, yürek­lere su serpiyor. Kuşlar, deniz kaplum­bağaları, arılar ve balinalar gibi birçok tür bu değişimden etkilenecek. Ancak, bu canlı türleri birçok defa manyetik kutup tersinmelerini yaşamışlar. Günü­müzde bu türlerin varlıklarını sürdür­mesi, bir şekilde bu kendini tekrarla­yan sürece uyum sağlamış olmalarıyla açıklanabilir. Manyetik kutup tersinmesi sırasında en büyük zorluğu yaşayacak canlı tür­lerinden biri kuşkusuz insan olacak. Bunun nedeni, öteki canlılar gibi doğa­ya bağımlı olmasının yanı sıra, bağımlı olduğu teknolojinin önemli ölçüde dev­re dışı kalması olabilir. Elbette, manye­tik alan bir günde ortadan kalkmayaca­ğı için büyük olasılıkla hazırlanmak için yeterince zaman bulacağız. Alp Akoğlu Kaynaklar: Beatty K.J., Petersen C.C., Chaikin A., The New Solar System, Sky Publishing Corporation, 1999 Bergeron L., When North Flies South, New Scientist, 30 Mart 1996 Geismann J.W., Geomagnetic Flip, Physics World, Nisan 2004 http://www.pbs.org/wgbh/nova/magnetic http://www.spacedaily.com/news/earth-magnetic-04a.html

Haziran 2004 39 BİLİM ve TEKNİK