Deniz suyunun her litresinde yaklaşık olarak 35 gram ve nehir suyunun her litresinde 0,1 gram çözünmüş çeşitli tuzlar bulunmaktadır. Bunlar büyük nisbette sodyum, magnezyum, kalsiyum gibi pozitif yüklü ve klor, sülfat ve bikarbonat gibi negatif yüklü iyonlardan oluşur. Deniz suyu ile nehir suyu kıyaslandığında bu elementlerin derişimlerinin farklı olduğu görülür. Deniz suyunda miktarlarına göre büyükten küçüğe sodyum, magnezyum, kalsiyum iyonları ve yine aynı şekilde klor, sülfat ve bikarbonat negatif iyonları bulunur. Aynı sıralamaya göre nehir suyunda sırası ile kalsiyum, sodyum, magnezyum ve bikarbonat, sülfit klorit bulunur. Deniz suyu diğer birçok iyonu da ihtiva eden karmaşık bir terkiptir.
19. yüzyılın sonlarına kadar deniz suyunun kimyasının nasıl korunduğuna dair çok fazla birşey bilinmemekteydi. Bu husus 1865’le Danimarka Kraliyet Bilimleri Akademisi’nden Georg Farahhammer tarafından şöyle ifade edilmişti: “Deniz suyundaki çeşitli elementlerin miktarları, nehir suyunun denizlere taşıdığı elementlerin miktarları ile orantılı değildir, fakat denizlerde bazı elementleri çözülmez hale getiren kimyasal ve organokimyasal reaksiyonların meydana gelme ihtimaliyle ters orantılıdır.”
Deniz suyunda cereyan eden kimyevi ve biyolojik reaksiyonlar, nehirlerin okyanuslara taşıdığı bazı tuzların uzaklaştırılmasında rol alarak, deniz suyunun kimyasının korunmasını sağlar.
Mesela, mikroskobik bitkiler ve hayvanlar, deniz suyundaki kalsiyumu kabuk yapılarına alarak güçlendirirler. Bu da deniz suyunda nehirler ile kıyaslandığında neden diğer elementlere göre daha az kalsiyum bulunduğunu açıklar. Denizlerde eser miktarda çözünmüş olarak bulunan bakır, çinko, kadmiyum ve kurşun gibi metaller ise bu bitki ve hayvanların öldükten sonra yapılarında birikerek denizin dibine çöker ve sudan uzaklaştırılmış olurlar. Böylece deniz suyunun kimyası korunmuş olur.
Fakat bu süreç, mesela nehirlerin getirdiği magnezyumun okyanus suyundan nasıl uzaklaştırıldığını açıklamıyor. Dengeyi sağlayan böyle bir uzaklaştırma işleminin var olması gerektiğini biliyoruz. Çünkü nehirlerin katkısına rağmen deniz suyunda magnezyum miktarı sabit kalmaktadır. Bu arada, daha az bulunan lantanyum ve vanadyum gibi metallerin dengelerinin de nasıl sağlandığı bu işlemlerle açıklanamamaktadır. 1865’teki teori ileri sürülürken okyanuslara su girdisi sağlayan bir diğer kaynağın varlığından bilim dünyası habersizdi. Bu kaynak okyanus tabanındaki bazaltik yayılım sisteminin boşluklarında hareket eden ve nihayetinde sıcak su kaynağı girdisi olarak ortaya çıkan jeotermal akışkandı. Fakat böyle bir su girdisi bazı elementleri sudan nasıl uzaklaştırıyordu?
1977 senesinde Panama’nın 500 km batısında “Galapagos bazaltik yayılım merkezi” denilen bir denizaltı sıradağları bölgesinde okyanus tabanındaki yarıklardan 17 derece sıcaklığında su çıkışı keşfedildi ve bilim dünyası ilk defa denizaltı sıcak su kaynakları ile tanıştı. Bu akışkanın içinde siyah, yoğun duman özelliğinde olan ve birbiri üstüne kabararak dalga hareketi ile yükselen ergimiş kayaç tanecikleri ve deniz suyu bulunuyordu. Bu hidrotermal akışkanın, birbirine zıt iki çözelti olan sıcak kaynak suyu ile deniz suyunun birbirleriyle karışmasıyla oluştuğu neticesine varılacaktı. 1987 senesinden beri, bu karışımın yükselmesini sağlayan mekanizma ile bu sistemde yer alan kimyasal reaksiyonların araştırılmasına devam edilmektedir.
Bu sıcak su kaynakları keşfedilmeden önce jeokimyacılar hidrotermal faaliyetin okyanusların bileşimi üzerindeki muhtemel tesirlerinin ne olacağını bilmiyorlardı. Fakat bugün birçok bilim adamı tüm okyanus su hacminin 10 milyon yıl gibi bir periyotla hidrotermal sistemden geçtiğine inanmaktadırlar. Deniz suyu okyanus kabuğu içine birçok yolla girmektedir. Deniz tabanındaki bazaltik kayaların içinde ilerleyip denizaltı silsilelerindeki sıcak kaynaklardan dışarı çıkmaktadırlar. Bu ise yılda 1014 litrelik akış miktarına eşittir.
Hidrotermal kaynaklardan kökeni itibarı ile çıkan akışkan, aslında deniz suyudur. Fakat devr-i daim sisteminin bir yerinde çarpıcı bir değişikliğe uğramıştır. Deniz suyu alkalidir (pH8) ve sıcaklığı 3600 m derinlikte 2.7 C’dir. Tabandaki kaynaklardan çıkan akışkan ise asidik (pH3) ve sıcaktır; aynı derinlikte 365 C’a kadar ulaşır. Bu suyun bileşimi de değişiktir. Bazı elementler, mesela bütün magnezyum bu sudan uzaklaşmıştır ve bu su normal deniz suyu ile karşılaştırıldığında bazı gazlar ve elementler itibarı ile zenginleşmiştir. Çok fazla helyum ve hidrojen sülfür içermektedir, ayrıca mangan konsantrasyonu deniz suyunun 1 milyon katı kadardır.
Bu değişiklikler nasıl olmuştur? Cevap, devr-i daim yapan su ile suyun içinden geçtiği sıcak bazaltik yayılım arasındaki reaksiyonlarda bulunmaktadır. Deniz suyu 100 C’nin üzerine kadar ısıtıldığında içindeki, kalsiyum sülfat olarak çöker, gerisi ise hidrojen sülfür oluşturmak üzere indirgenir. Bazalt temelde silikat minerallerinden oluşan bir kayaçtır. Deniz suyundaki magnezyum bu minerallerle yüksek sıcaklıklarda karmaşık reaksiyonlara girerek magnezyumca zengin mineraller oluşturur ve çöker. Bu reaksiyonlar neticesinde açığa çıkan hidrojen iyonları suyu asidik yaparken, oksijenle birleşen mineraller de suyu oksijence fakirleştirir. Magnezyum ve sülfatın deniz suyundan bu şekilde uzaklaşması jeotermal akışkanın okyanus suyunun bileşimine etkisini tam olarak izah edemez.
Haziran 1990’da Orta Atlantik Denizaltı Sıradağlarındaki aktif sıcak su kaynaklarında bazı araştırmalar yapıldı. Bu araştırmalar neticesinde sıcak kaynaklardan gelen akışkanın deniz tabanından birkaç yüz metre yükseğe çıkana kadar deniz suyu ile karıştığı ve kimyasal reaksiyonlara girdiği anlaşıldı. Ağustos 1991’de yapılan analizlerde, akışkan çıkış noktalarından 10 metre kadar yükseklikte demirin, deniz suyunda çözülmüş demirin oksitlenip ilk geliş safhalarında çökmesine eş bir hızla çöktüğü görüldü.. Bu ise demir oksitlerinin akışkanın oluştuğunu ima ediyordu. Bu olay deniz suyunun bileşimine nasıl tesir ediyordu? Akışkandaki demirin yarısının deniz suyu ile karışır karışmaz metal sülfür olarak çöktüğünü biliyoruz. Su ile karışıp soğuyan ve sülfürler ile bileşik yapabilen metaller akışkandan çökerek uzaklaşırlar.
Fakat bu, söz konusu sürecin sadece bir kısmıdır. Eğer akışkan içindeki demirin diğer yarısı demir oksit olarak çöküyorsa, fosfor, molibden ve arsenik gibi diğer elementler de demir oksitlerle birlikte çökerler. Bu işlem sonucunda akışkan ile karışan bahsi geçen elementler çökecektir. Eğer bu doğru ise, hidrotermal kaynaklar bu elementlerin kaynaktan değil, bunları deniz suyundan uzaklaştırarak deniz suyu kimyasının dengesini sağlayan mühim bir unsurdur.
Demir oksitler lantanid grubu ve toryum gibi bazı ağır elementleri bünyelerine alırlar ve bu olay onların sudan uzaklaşması için diğer bir mekanizma oluşturur. Bu işlem demir oksit parçacıkları akışkan ile beraber hareket ettikçe devam eder. Bu yolla deniz suyunda azınlıkta ve eser miktarda bulunan elementler büyük oranda sudan uzaklaştırılmış olurlar. Lantanidler okyanusa nehirler vasıtası ile eklendikleri miktarda sudan uzaklaştırılırken vanadyum gibi eser miktarda bulunan elementler ise nehirler vasıtası ile eklendikleri miktarın % 30’una inerler.
1987’den bu yana süren araştırmalar, okyanus tabanındaki sıcak kaynakların okyanus suyundaki birçok elementin kaynağı olduğuna dair tahminlerin tam tersi sonuçlar verdi. Bu kaynaklardan, nehirlerin getirdiği elementlerin birçoğunu deniz suyundan uzaklaştıran reaksiyonların başlatıcısı durumundaki akışkanlar geliyordu. Bu jeotermal akışkan ile, karıştığı deniz suyu arasındaki reaksiyonlara bir başka açıdan bakıldığında ise, bu reaksiyonların deniz kimyasının kadmiyum, kurşun gibi kirlilik sebebi elementler ile nasıl başa çıktığını anlamamızı da kolaylaştırdığı görülmektedir.
KAYNAK
— New Scientist, 13 Haziran 1992
M. Eyüp Yaşa
ads
Hiç yorum yok: