Dünya’nın çekirdeğindeki gizli kuvvet günlerin süresini değiştiriyor

Bir günü 24 saat olarak kabul etsek de Dünya’nın kendi ekseni etrafındaki dönüşü kusursuz bir saat gibi işlemiyor. Dönüş hızındaki çok küçük değişiklikler nedeniyle günlerin süresi zaman zaman birkaç milisaniye uzayıp kısalabiliyor. Nature dergisinde yayımlanan yeni bir araştırma, bu değişimlerin bir bölümünün kaynağını gezegenin binlerce kilometre altındaki iç çekirdek ile manto arasındaki etkileşimde arıyor.

Günlük yaşamda fark edilmesi mümkün olmayan bu sapmalar, hassas zaman ölçümleri ve GPS navigasyon sistemleri açısından önem taşıyor. Alberta Üniversitesinden fizikçiler Huifeng Zhang ve Mathieu Dumberry, mekanizmayı anlamak için 1964 ile 2019 yılları arasındaki dönüş verilerini inceledi.

Dünya’nın sıcak, yoğun ve büyük ölçüde demir ile nikelden oluşan katı iç çekirdeği kusursuz bir küre biçiminde değil. Çekirdek döndükçe, oluşturduğu yerçekimi alanı mantodaki düzensiz kütle dağılımlarıyla etkileşime giriyor. Ortaya çıkan ve “yerçekimsel tork” adı verilen bükülme kuvveti, mantonun dönüşünü çok küçük miktarlarda hızlandırabiliyor veya yavaşlatabiliyor. Sonuçta Dünya’nın bir turunu tamamlamak için gereken süre de değişiyor. Araştırmacılar bu mekanizma ile dönüş hızında yaklaşık 70 yıllık zaman ölçeğinde görülen değişimler arasında güçlü bir bağlantı buldu.

İç çekirdek tamamen sabit değil

Araştırmanın dikkat çekici sonuçlarından biri, katı iç çekirdeğin biçiminin zaman içinde değişebilmesiyle ilgili. Katı yapısını korumasına rağmen çekirdekteki malzeme, çevresindeki kuvvetlerin etkisiyle oldukça yavaş şekilde esneyebiliyor.

Araştırmacılar iç çekirdeği tamamen katı ve şekil değiştirmeyen bir yapı olarak kabul ettiklerinde hesaplamalar gözlenen gün uzunluğu değişimleriyle uyuşmadı. Çekirdeğin deforme olmasına izin verilen modeller ise ölçümlerle çok daha iyi örtüştü. Hesaplamalar, bu biçim değişikliğinin yaklaşık sekiz ila 10 yıllık bir süreçte gerçekleşebileceğine işaret etti.

Diğer etkiler hesaplamadan çıkarıldı

Dünya’nın dönüş hızını yalnızca iç yapısı belirlemiyor. Atmosferdeki rüzgarlar, okyanus hareketleri ve Ay’ın gezegenin dönüşünü uzun vadede yavaşlatan etkisi de gün uzunluğunu değiştirebiliyor. Ekip, iç katmanlardan kaynaklanan sinyali ayırt edebilmek için bu bilinen etkileri hesaplamadan çıkardı.

Manyetik kuvvetler ile çekirdek-manto sınırındaki basınç düzensizliklerine dayanan alternatif açıklamalar, eldeki kayıtlarla aynı ölçüde uyuşmadı. Yerçekimsel etkileşime dayanan model ise gözlemlenen değişimlere en yakın sonucu verdi.

Hesaplamalardan çıkan bir başka sonuç da mantonun en alt bölümüne ilişkin. Veriler, burada elektrik iletkenliği yüksek ve demir bakımından zengin, yaklaşık 2 kilometre kalınlığında bir katmanın bulunabileceğine dair ipuçları sundu.

70 yıllık döngü henüz kesin değil

Araştırmacılar yine de yaklaşık 70 yıllık değişimin düzenli biçimde tekrarlanan bir döngü olarak kabul edilmesi için erken olduğunu belirtiyor. Şu anda görülen yapı gerçekten periyodik olabilir; ancak eldeki kayıtların yalnızca son 70 yıldaki özel bir hareket düzenini yansıtması da mümkün.

Üstelik model, 10 ila 30 yıllık zaman aralıklarında ortaya çıkan daha kısa süreli değişimleri bütünüyle açıklayamıyor. Buna rağmen çalışma, Dünya’nın dönüşünde yüzeyden ölçülebilen birkaç milisaniyelik farkların bile gezegenin ulaşılamayan derinliklerindeki yapı ve hareketler hakkında önemli bilgiler verebileceğini ortaya koyuyor.