Yer kürenin ısı kaynağı nedir?

Yer kürenin ısı kaynağı

Güneş ışınları, Yer yüzeyine metre kare başına ortalama 1370 watt kadar enerji taşır. Bunun üçte birden biraz fazlası, çoğu atmosferden olmak üzere, yansıtılır. Geri kalan kısmı, atmosfer ve yer yüzeyinde soğurulduktan sonra yer kabuğu, okyanuslar, canlılar ve atmosferin değişik tabakalarının katıldığı karmaşık bir mekanizma ile yeniden kızılötesi ışınım şeklinde uzaya kaybedilir. Bu sistem içerisinde, yer yüzeyinin ortalama sıcaklığı 14oC civarında sabit kalır. Yer kürenin derinliklerine inildikçe artan sıcaklıkların nedeni ise gezegenin içindeki bir ısı kaynağıdır. Sondaj çalışmaları yardımıyla çeşitli derinliklerde yapılan sıcaklık ölçümleri ile yer kabuğunu oluşturan kayaların ısı iletkenliği bir arada değerlendirildiğinde yerküre derinliklerinden gelen ısı akımının 0,05-0,1 watt/m2 kadar olduğu hesaplanır. Güneşten aldıkları enerjinin kat kat fazlasını dışarı yayan gaz devleri ile karşılaştırıldığında çok küçük ölçekli olduğu anlaşılan bu ısı kaynağı, Yer'in güneşten aldığı enerjinin ancak 20.000'de biri düzeyinde olsa da gezegen merkezinde 5000oC'yi aşan sıcaklıkların sürdürülmesini sağlayabilmektedir.
Yer'in iç ısı kaynağının doğrudan gözlemlere dayanarak belirlenmesi mümkün olmasa da, eldeki verilerin birleştirilmesi sonucunda ortaya çıkan modeller, değişik mekanizmaların rollerinin belirlenmesine yardımcı olur:

• Yer'in oluşması sırasında ortaya çıkan ısı: Güneş Sistemi'nin oluştuğu dönemde, birleşerek yerküreyi meydana getiren çok sayıda küçük parçanın beraberlerinde getirdiği enerjidir. Parçacıklar, çarpışarak yavaşlamaları ile açığa çıkan kinetik enerjileri yanı sıra, yeni oluşan gezegenin kütleçekim gücü etkisiyle merkezi etrafında yoğunlaşmaları sırasında açığa çıkan potansiyel enerji sayesinde, sıvılaşma sıcaklığının çok üzerinde bir sıcaklığa ulaşmışlar, içlerindeki daha ağır bileşenler gezegenin merkezine doğru çökerken, hafif bileşenler yüzeye yakın bölgelerde kalmıştır. Bu çökme sırasında olduğu gibi, gezegenin büyüdükçe artan çekim nedeniyle sıkışarak küçülmesi sonucunda da bir miktar daha potansiyel enerji açığa çıkmıştır. 4,6-3,8 milyar yıllar arasında yoğun bir şekilde süren kozmik çarpışmaların, bu dönem içinde aralıklarla yeni ısı taşınmasına neden olduğu sanılmaktadır. 'Fosil ısı' olarak da adlandırılabilecek bu ısı, yerkürenin katmanlarının erken dönemdeki farklılaşmalarında birinci derecede sorumlu görülmekle birlikte, hesaplamalar, bilinen kayıp hızı ile bugüne dek önemini büyük ölçüde yitirmiş olması gerektiğini ortaya koymaktadır.
• İç çekirdeğin kristalizasyonu: Tam olarak kanıtlanmamış bir görüş, yer çekirdeğinin öncelikle homojen bir demir-nikel-oksijen-kükürt karışımı şeklinde ortaya çıktığını, sonradan bu sıvı ortam içinde demir ve nikelden oluşan iç çekirdeğin bir kristal gibi büyüyerek katı hale geçtiğini varsayar. Faz değiştirme sırasında ortaya çıkan ısı ve daha yoğun olan demirin derine doğru hareketi sırasında ortaya çıkan potansiyel enerji kuramsal olarak yerkürenin toplam enerjisine katkıda bulunmakla birlikte payının büyük olamayacağı sanılmaktadır.
• Gel git etkileri: Ay ve Güneş'in çekim etkilerinin Yer'in kendi çevresinde dönme düzeni üzerinde yaptığı değişiklikler iç gerilimler ve sürtünmelere neden olur. Jüpiter'in Galilei uydularının ısınmasında önemli rolü olan bu etkenin yerküre için birinci derecede bir ısı kaynağı olmadığı düşünülmektedir.
• Radyoaktif bozunma: Günümüzde yerkürenin önde gelen iç ısı kaynağının, gezegen bileşiminde bulunan radyoaktif elementlerin parçalanmasından ortaya çıkan enerji olduğu düşünülür. Bunların önde gelenleri uranyum, toryum, potasyum, rubidyum ve radon izotoplarıdır (238U, 235U, 232Th, 40K, 87Rb, 222Rn). Potasyumun izotoplarından 40K, Yer tarihinin erken dönemlerinde en önemli ısı kaynağı iken, yarı ömrünün kısa olması nedeniyle bugün payı azalmıştır.