4 milyar yıllık zirkon kristalleri yaşamın sırrını verebilir
[Biyolojik Hareket ve Evrim - Sinem Özmen]
Yüksek dayanıklılıkları sayesinde Dünya üzerinde çeşitli kayaçlarda 4,1 milyar yıl yaşında zirkon mineralleri tespit edilmiştir. Bu uzun ömürleri sayesinde adeta zaman kapsülü sayılabilecek zirkon mineralleri, yaşamın başlangıcının oluştuğu çevre ile ilgili araştırmalara yaklaşımlarda bilgi sağlayabilir.
Yaşamın kökenine dair araştırmalardan çıkan ortak fikir 4,4 milyar ila 2,7 milyar yıl öncesi arasında ilk yapıların/moleküllerin oluşmuş olabileceğidir. Peki bu oluşum evresinde dünya nasıl görünüyordu? Bilim insanları son derece sert olan zirkon mineralleri yapısında bazı ipuçları tespit ettiler.
ZAMAN KAPSÜLÜ GİBİ
Zirkon kristalleri neredeyse yok edilemez ve bugün bazıları yaklaşık 4,4 milyar yıllık yaşlarıyla fazlasıysa eski zamanlara ait kimyasal izleri taşımaktadır. Bununla ilgili çalışma yürüten Rochester Üniversitesinden Dustin Trail zirkonların gezegenimizin gelişme evresindeki tek ipucu olduğunu söylüyor. Bilim insanları yavaş yavaş bu bu kimyasal ipuçlarını çözerek yaşamın ilk zamanlarını yansıtan ortamları anlamaya çalışıyor.
Burada esas olan, abiyogenez ile (canlı yaşamın başka bir canlıdan üremesi anlamına gelen biyogenezin zıddı) yaşamın biyokimyasal reaksiyonlar sonucu maddenin değişimi ile ortaya çıktığı teorisinin kabulüdür. Böylece bir sonraki aşamaya taşınması çabasıdır. Bu biyokimyasal reaksiyonların yarattığı ortamın neye benzediği, büyük ve önemli bir soru olarak durmaktadır.
Trail ve arkadaşları Proceeding of the National Academy of Science’da yayımladıkları çalışma ile ilkin dünya ortamı hakkındaki bilmeceyi çözmeye çalışıyor. Zirkonlardaki kimyasal izleri kullanan ekip en eski biyokimyasal reaksiyonların gerçekleşmek üzere olduğu ilksel dünyada muhtemel bir dizi tortular tanımladı.
[ASTER uydusu tarafından, Avustralya'nın Jack Hills bölgesinde henüz çıkarılmayan ve yaklaşık 4,4 milyar yıl öncesine kadar uzanan zirkon içeren, Dünya kabuğunun en eski parçası görüntülendi.]
HER ŞEY GİDER ZİRKON KALIR!
4,5 milyar yıl önce Dünyamız oluşurken, bugünkünden farklı olarak, sürekli meteor saldırıları altında ve volkanik patlamalar sebebiyle lavlarla dolu bir yüzeye sahipti. Bu ortam bilim insanları tarafından, mitolojideki Yunan tanrısı Hades’ten esinlenerek, Hadean olarak adlandırılmıştır. Sürekli olarak plaka tektoniği ile eski kayaçları yenilerine dönüştüren ve lav akışları ile yeni kara parçalarını sertleştiren Dünyamız nihai bir geri dönüşümcüdür. Dolayısıyla dünyanın ilk birkaç yüz milyon yılından hiç kanıt kalmadığı için bilim insanları çeşitli varsayımlara dayanarak çalışıyordu.
Çok sert yapıda olmaları sebebiyle bu geri dönüşüm sürecindeki yüksek basınç ve sıcaklığa dayanan zirkon kristallerinin, Dünyanın ilk oluşum ortamı ile ilgili ipuçları taşıdığı bulundu. Zirkon, oksijen izotoplarını yapısında hapsederek gezegenimizin bazı kısımlarının 4,3 milyar yıl önce sıvı su ile çevrili olduğunu ortaya çıkardı. Araştırmacılar yüzeyin, gezegenin oluşumundan sadece birkaç yüz milyon yıl sonra soğuduğu düşünüyor.
Geçtiğimiz yıllarda ise araştırmacılar 4,1 milyar yıllık zirkonlarda karbonca zengin kalıntılar buldular ve yaşamın kökeni sorusuna eğildiler. Ucla Üniversitesi’nden bir grup jeokimyacının yaptığı araştırmada Batı Avustralya’dan elde edilen 10 bin zirkon üzerinde çalıştılar. Araştırmacılar bu zirkonlardan 656 tanesinin kara leke içerdiğini gördüler ve 79 tanesini özel yöntemlerle analiz ettiler. Yaptıkları kimyasal incelemeler sonucunda bu 79 zirkondan bir tanesinin iki bölgesinde grafit ve saf karbon tespit ettiler. Ekip grafitin yaşını henüz tahmin edebilmiş değil, fakat bildikleri şey zirkon 4,1 milyar yaşında ve grafit ondan daha yaşlı.
CANLI YAŞAMIN ORTAYA ÇIKIŞ KOŞULLARI ZİRKON KRİSTALLERİNDE SAKLI DURUYOR
Trail ve çalışma arkadaşları kullanışlı özelliklere sahip ve bugün dünyadaki kayaçların yüzde 75’inde bulunan silisyuma ve oksijene ilkin Dünya koşullarını anlamak için yöneldi. Zirkonların içerdiği oksijen ve silisyumun analizinde son derece hassas ölçüm metotlarını kullandılar. Test örnekleri Batı Avustralyadaki Jack Hills bölgesinden, her biri kabaca insan saçı genişliğinde, 4 milyar yıllık zirkonları topladılar. Ekip bu eski mineralleri, kimyasını anlamak için daha belirgin kökene sahip, daha genç zirkonlarla karşılaştırdı.
Farklı ortamlarda su ve kayaçlarla etkileşimlerini açığa çıkarmak için test edilen zirkonlardan bazıları, su tarafından yıpratılarak oluşturulmuş kayaçların kimyasal izlerini içeriyordu. Diğer zirkonlar kuvarslı bir kaya türü olan kert ya da okyanus ve göllerde bağlı demir oluşumunda kristalize olmuş minerallerin izlerini içeriyordu. Bazı zirkonlar ise suyun magnezyum ve demirce zenginleşmiş kayalar ile reaksiyona girerek kendisini bu yapılara dâhil ettiği bir sürecin (Serpantinleşme denir) izlerini içeriyordu.
En önemlisi ise zirkondaki izleri tespit edilen bu süreçlerin her birinin, yaşamın başlangıcı olan ilk biyokimyasal reaksiyonların gerçekleştiği çevresel oyuk oluşturma olasılıklarıydı. Bu sonuçlar daha önce Ucla Üniversitesi’nde Elizabeth Bell ve çalışma arkadaşlarının bulgularını destekliyor.
4 milyardan daha fazla yıl önce Dünya koşullarının nasıl olduğunu bulmaya başladığımızı düşündüren bu çalışma oldukça heyecan verici.
Kaynakça
https://www.nationalgeographic.com/science/2018/09/news-earth-rocks-sediment-first-life-zircon/
RAMAZANOĞLU, Ş. (2002). Zirkonyum ve Zirkon . Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi , 185-189.