Jeolojinin Babaları - Kayaların Oluşumu (1/3)

Men of Rock (1/3) - Deep Time
Daha önce How to Grow a Planet ve Volcano Live belgesellerinden tanıdığımız jeolog Iain Stewart'tan 3 bölümlük harika bir belgesel daha. BBC Scotland yapımı. Yerkabuğunun, kayaların, dağların oluşumu jeolojinin babası sayılan kurucu bilim insanlarının hayatlarından ve çalışmalarından alıntılarla önemli coğrafyalar bizzat ziyaret edilerek ve mekanizmaların kolay anlaşılmasını sağlayan basit deneyler ve incelemelerle sunulmuş.

İnsanın her alana doymak bilmeyen bir ilgi duyması mümkün ama sınırlı yaşamında bunlara gereken vakti ayırabilmesi imkanı yok. Dolayısıyla bazılarını özet geçmekle yetinmek zorundayız. Jeoloji benim için bu alanlardan biri ve bir iki kaynak kitap yanında bu belgeseller sayesinde dünyanın oluşumu hakkında temel bir bilgi seviyesine ulaştım. Konuya ilgisi olanları hayal kırıklığına uğratmayacak kolay anlaşılabilir ve özenli bir iş. 

Bölüm 2     Bölüm 3

NOTLAR 

Scotland

Mountans and glens

Remote Northwest Highlands of Scotland

James Hutton (Edinburgh) founding father of geology

James Hutton 

Viski kadınlar ve yeni fikirleri tartışmayı seviyor. Her tarafı dağlık zaten kafa yormaya başlıyor.

1747’de genç bir medical graduate

Natural world’e karşı geniş bir ilgisi var.

O zamanlar geology yok. Referans theology. Bible.

He believed in God but not committed to the literal interpretation of Bible

Edinburgh

Kadınlara düşkünlüğü sonucu bir kadınla yaşadığı olaylar Edinburgh’dan sürgün edilemsine götürdü.

Genç Miss Edington’ı hamile bıraktı. Skandal. Kız Londra'ya doğuma gönerildi. Aile itibarı zarar görmesin diye Edinburgh’u terk etti.

At the age of 26, he was forced to make a new life on a small disused family farm in southern Scot

Şöyle yazar oraları:

“A cursed coutnry where everything conspires to break my heart”

Fakat doğa yasalarıyla ilgisi bu ıssız çiftlikte ateşlendi.

Önce yağmurlu çiftliği ekilebilir hale getirmeye çalıştı. Sürekli drenaj çukurlarını kazmak ve boşaltmak zorunda kaldı.

Bu kanal çiftlikte su birikmesin diye uzağa atmak için yapılmış. Ama yandan toprak devrilmesi ve sediment birikmesiyle tıkanıyor sürekli.

Every year he cleared these drainage ditches. And every year the rain washed the precious topsoil off his fields into the ditches and carried it downstream.

This incessant erosion of the land seriously concerned Hutton. Verimli toprak bu şekilde kaybedilirse ürünlerin yetişmeme riski telaşlandırıyor. Toprak çoraklaşıyor.

Sediment layers

 Hutton still only 34 and working in isolation, had come to reject the conventional view of the earth.

In view of all these erosions, in his heart, it just didn’t made sense that earth would wear away to nothing. He was convinced that there had to be a way to make new land.

Dünyanın Tanrı tarafından bir hamlede yaratılıp değişmeden kalması imkansız gözüküyordu. His radical thought was that God must have designed a planet that could rebuild itself. The question was: How could new land could be formed?

Rock face’de yüzlerce layers of rock. Bunlar bands of sediment laid out at different times.

Creation and destruction of land were not sudden and dramatic events as laid out in the bible, but slow and imperceptible actions going on all the time.

The idea that land was created from the rubble of the past, started a new approach.

White cliffs of England’s south coast, to America’s grand canyon.

Edinburgh

After 15 years in his farm, he was about to start a new chapter in his life. Testing his own ideas. 41 yaşında Edinburgh’a döndü Scottish enlightenment’ın civcivli zamanı. Debates and drinks.

Hutton knew that not all rocks had been laid down  in layers of sediment. What other ways could rocks be formed?  Arkadaşı meşhur James Watt bu konuda yardımcı oldu. Fellow Scotsman James Watt was an accomplished inventor. James Watt harnessed the heat by improving steam engines and fueled the ind. Rev. Hutton ısıyla çalışan makineleri gördükçe dünyaya da ısının mı enerji verdiğini düşünüyor. O zamana kadar volkanların small isolated fires olduğu düşünülüyor. Hutton ilk kez dünyanın merkezinin molten ball olacağını düşündü. Lavlarla yeni toprak oluştuğunu gördü

If he could prove that much of the landscape  had started out molten, toprağı kendini bu yolla yenilediği sürekli denize karşı ala kaybetmeye mahkum olmadığı ispatlanacak.

Peki kayaların kökeni aynıysa (lava) niye farklı farklılar diye düşündü?

Bir gün bir cam şişe fabrikasındaki bir kazayı duymasıyla kafasında bir teori gelişti. 

Glass artist Siobhan Healy (Şubın)

Hutton knew that molten glass would behave same way as molten rock

İki parçalanmış cam örneği önce molten sonra farklı hızda soğutuldu. Biri vitrified (fast cooling). Diğerinde crystals var ve texture bambaşka.

Siobhan Healy

solda hızlı soğuma, sağda yavaş

Crystals are formed inside the rock when atoms stick together. It takes a long time for clusters of atoms to grow big enough to be seen. When glass cools quickly, the crystals are very small and the glass is clear. If the glass is left to cool down over a long period, large crystals were created.

Very slow cooling creates large crystals. Faster cooling createsmaller crsytals like in this granite. Very rapid cooling produces very tiny cristals like volcanic basalt.

Rocks’ın molten olarak başlayıp sonra farklı şartlarda solidifiye olarak farklı görünüm ve yapıya sahip olduklarını ve çeşitlendiklerini düşünüyor Hutton. Dünyanın merkezinin buhar makiensi gibi çalıştığına inancı artıyor. Demek ki yer iki şekilde oluşuyordu. Sedimentary rock could form when rain, frost and wind eroded the soil. Rivers carried the sediment to the oceans. It was compressed to form a new rock. İkinci yol ise dünyanın merkezinde molten rock üretiliyor ve bu soğuduğunda yer haline geliyor.

Royal Society of Edinburgh

He had a clear vision of earth that destroyed and repaired itself in an endless cycle.

Bu fikirlerini 1785’^de earth as a system olarak Royal Society of Edinburgh’da açıkladı. Henüz sahada yeterince kanıtlamamış teorisini. Tüm doğru kabul edilen dini kökenli bilgilere ters fikirleri.

Teorisi hemen reddedildi.  Dahası ateist olmakla suçlandı.

O zamanlar Granit’in ilk toprak parçası olduğuna inanılıyor. Hiçbir şey bundan daha sert olamaz deniyor. Hutton  ise bunun önceleri molten olduğunu, sıvı halde olduğunu iddia ediyordu teorisinde. Blasphemy. Kanıta ihtiyacı var. 60lı yaşlarda. Blair Atholl, Perthshire’a kuzeye gitti. Atla 3 gün sürdü. Taş arayıp durdu. Yorucu bir çalışmaydı. 1785’de Glen Tilt yolunda tek başına. Two of Scotland’s great rivers meet here.

Granite meets sandstone

The river Dee runs over a bedrock of pink granite. The river Tay has a bedrock of grey sandstone. Where the rivers met, Hutton believed granite and sandstone also meet. Birleşme noktasında granitin sandstone içine sıvı haldeyken girmiş olabileceğini düşünüyor, bunu kanıt olarak kullancak.

Gerçekten de pink rock ve grey rock karışmış.

Rope burns

Saddle sores

Like a geological battle zone Molten yani sıvı haldeki granite greystone’un içine kollar halinde hücum ediyor. Bible’daki creation’dan beri değişmeden kalmıştı dünya demek ki.

Molten granite was a proof of  a giant  heat engine in action.

Glen Tilt’deki bu discovery çok önemli Hutton için.

Iain Smith: Landscape reading. Jeologların üstündeki curse manzaranın tadını çıkramamak bazen. Hep mekanizmalar görüyorsun güzellikten ziyade. Nasıl oluştu flan düşünceleri.

“Stop geologising!” :)

Yer hareketlerinin sıkıştırmasıyla dikine yükselme, üstüne yatay sediment

Sutton bu sefer de planet’teki cycle of renewal’ın ne zamandır devam ettiğini merak etti. İncil'deki gibi binlerce yıllık bir gezegen miydik. Yoksa daha mı eski?

1788’de Siccar Point’ gitti. Eski çiftliğinin çok yakıında.

Different angles of the rocks on the cliffs ilgisini çekiyordu.

Rock foreshore

Horizontal rock üzerinde vertical rocks piled on each other

Continents move slowly, now we know. Rock layers’ın vertical olmasının sebebi bu.

Upright great layers yerin sıkıştırılmasıyla yukarı doğru uzaması sonucu. Yatay kısımlar ise sediment birikmesiyle yatay yükseliyor.

Grey rock is around 425 million years old

Red rok 245 million years

Böylece biblical time yerine deep time

“No vestige of a beginning, no prospect of an

end” Hutton’s phrase for earth formation

In other words, timelessness, small gradual changes can achieve almost anything.

Deep time diyor. Çok uzun süre yani. Ama kendisi bir tarih vermiyor.

William Thomson (Baron Kelvin of Largs)

William Thomson (Baron Kelvin of Largs)

Hutton’dan 60 yıl sonra tried to calculate the age of the earth

He’s best known for the temp scale. Degrees Kelvin.

Etkili bir akademik. Şovmenliği seviyor.

Deeply embedded in academic establishment

He rejected Hutton’s theroy of a system of endless change. Bible’dan daha eski olsa da dünyanın bir yaşı olmalıydı. Hutton ve takipçilerini unscientific olarak görüyor. “No vestige of a beginning, no prospect of an end” kavramına inamıyor.

Cannonball experiment. Pendulum Principle

Şovlar yapmayı severdi. Dünyanın sürekli enerji kaybettiğin igösterdi deneyle. Pendulum  var 15 kglık. Pendulum Principle. Its not possible for the cannonball to end up higher than where u let go of it because it cant gain energy. Cannonball’u yüzüne yakın tutup bırakıyor geri döndüğünde çarpmıyor. Amplitude is decreasing, losing energy due to friction because of the friction cos of the air resistance. Dünya da sürekli enerji kaybediyor olmalı diye düşünüyor Kelvin. Dünyanın Hutton’ın söylediği gibi tekrar tekrar ufalanıp tekrar yapılmasına inanmıyor buradan hareketle. Everything has to start and stop. So the earth has to have a beginning. An age.

Grand claims had to backed with hard figures. Hutton’In eksik bıraktığı bu konuya Lord Kelvin eğildi. Yaşını hesaplamaya karar verdi.

Lump of granite

Deney

Bir lump of granite. Melts about 1200 C. D

Dr Stuart Reid canlandırıyor.  

Thermal infrared cam ile görüntülüyor ısı değişimini.

Kelvin believed the earth started out molten

Melting point of the rock was the starting point for calculating the age of earth. Sonra colling down başlıyor. Küçük bir objenin soğuması için gereken süreden hareketle gezegen boyutundaki bir cismin soğuması için gereken süreyi orantılıyor.

Yıllarca tweaked and refined his calculations. Sonunda 20-40 milyon yıl dedi. Yanlış olsa da büyük tartışmalar doğurdu. Alay etmişler. Kilise tepki göstermiş.

He made a crucial error. His calc was based on the idea that the earth  had cooled to  a completely solid state. But as e now know, the earth’s itnerir didn’t just cool like a lump o f molten rock .Parts of it stay molten.Hutton bunu düşünmüş ama kanıtlayamamıştı.

1898’de gerçek anlaşıldı. Ölümünden birkaç sene önce. Radioactivity keşfedildi.

The crackles heard during the radioactive scan of an object is the particles hitting the thin sheet  at the front of this  Geiger counter. In this case, coming from a tiny amount of radioactive uranium contained in the rock. Radioactivity is a natural phenomenon. Solar system oldupundan beri varolan bir powerful energy source.

Energy of racioactivity and heat generated by it has kept parts of the planet’s interior molten. Earth surface’ın constantly recycled and rejuvenated olmasını sağlayan ana faktörlerden birisi. Hutton’In düşündüğü heat engine gibi.

Northwest Hıglands – Torridon

En eski kayaların yaşlarına bakacak.

Lewissian Gneiss rock

Dünyanın en yaşlı kayalarından

Örnek aldılar, yaşını tespit edecekler.

Elektron mikroskobu

Crystals

Crystal scan

Lab

Önce kaya fragmented, ground up. Provides needed radioactive crystals

Sonra bu crystals elektron mikroskobu altında incelenecek.

Zircon crystals var içinde. Like time capsuels. They’re full of radioactive uranium which breaks down into lead at a regular rate. The proportion of uranium and lead left in the crystals will reveal the age of the rock. 3129 milyon yıl. 2.6-3 milyar yıl yaşında çıktı kaya. Dünya 4.6 milyar yıl yaşında. Üçte ikisinde varmış yani.