Milyonlarca yılda gerçekleşen çeşitli jeolojik süreçler Dünya’da katmanların oluşmasına sebep olmuştur. Bu katmanların yapılarını anlamak, Dünya'nın jeolojik yapısını ve buradaki yaşamı nasıl etkilediğini anlamak için son derece önemlidir.

Dünyanın katmanları bileşimsel ve mekanik olmak üzere iki farklı grupta ele alınır.

Dünya'nın Bileşimsel Katmanları

Bileşimsel katmanlar, Dünya’nın yapısındaki kimyasal bileşen farklılıklardan dolayı ortaya çıkmıştır. Üç ana bileşimsel katman vardır; kabuk, manto ve çekirdek. Bu katmanlar, kendilerini oluşturan elementler ve mineraller temel alınarak sınıflandırılır. Dünyayı bir şeftali gibi düşünürsek kabuk kısmı şeftalinin kabuğu, manto kısmı şeftalinin yenebilen kısmını ve çekirdek kısmı da şeftalinin çekirdeği olarak düşünülebilir.

1. Dünya’nın Dış Kabuğu

Kabuk, Dünya'nın en dış katmanıdır. Yürüdüğümüz yol, tırmandığımız dağ, daldığımız deniz bu katmanı oluşturur. Dünya’nın toplam hacminin yaklaşık %1’lik kısmı bu tabakadır. Kabuk kıtaların altında yaklaşık 32, okyanusların altında ise 8 kilometre kadar derinlere uzanır. Dünya’nın kabuk tabakası, kıta ve okyanus kabuğu olmak üzere iki tür kayadan oluşur. Bu ayrımın sebebi iki kaya türünün yapıca birbirinden farklı olmasıdır. Sertliği az olan kıta kabuğu granit ve kayalardan oluşan bir yapıya sahipken, okyanus kabuğu magmatik kayaçlar (bazalt gibi) gibi daha yoğun malzemelerden meydana gelir.

2. Dünya’nın Mantosu

Manto, Dünya’nın toplam kütlesinin %67’sini oluşturan en büyük katmandır. Mantonun kalınlığı 700 km ile 2900 km arasında değişkenlik gösterebilir. Bu katman Dünya’nın toplam hacminin %84’ünü oluşturur. Manto kısmında bulunan peridotit ve piroksen gibi silikat kayaçlar 1000- 2000°C arası sıcaklıktadır ve bir sıvı gibi akışkandır. Mantoda bulunan sıcak kayaçlar yükselirken soğuk kayaçlar batar ve katman içinde farklı akımlar gerçekleşir. Bu akımlar doğrultusunda manto tabakası, üst manto ve alt manto olmak üzere iki kısma ayrılmıştır.

Üst manto, kabuğun bittiği yerden başlar ve yaklaşık 670 km kadar derinliğe uzanabilir. Bu alan akışkan (viskoz) olarak kabul edilse de aslında peridotit kayaçlarından oluşur. Alt manto ise üst mantonun bitişi ile başlayarak çekirdeğe kadar uzanır ve derinliği 2900 kilometreyi bulabilir.

3. Dünya’nın Çekirdeği

Dünya’nın en iç katmanı olan çekirdek alt mantonun bitişi ile başlar ve Dünya’nın merkezine kadar uzanır. Yarıçapı 3.486 kilometre olan çekirdek Dünya’nın toplam hacminin %16’sını, demir ve nikel gibi ağır metallerden oluştuğu için Dünya kütlesinin %31’ini oluşturur. Çekirdek, iç ve dış çekirdek olmak ikiye ayrılır. İki kısım da aynı maddelerden oluşmasına rağmen basınç farkından dolayı bu maddelerin fiziksel halleri farklılık gösterir.

Dış çekirdekte bulunan maddeler yüksek sıcaktan dolayı erimiş bir haldedir. Çünkü sıcaklık 2200 ile 5500 C arasında değişmektedir. Sıcaklığın yanında yüksek basınç altında olan dış çekirdek “Süperkritik Akışkan” hal alır. Bu hal ile maddeler bir gaz gibi katıya nüfuz edebilirken aynı zamanda bir sıvı gibi davranarak maddelerin çözülmelerini sağlarlar. Dış çekirdekte meydana gelen sıcaklık ve basınç farkları sıvının hareketlenmesine sebep olur. Bu hareket sayesinde elektrik akımı üretilir ve manyetik alanlar oluşur. Manyetik alanların aynı yönde hareket etmesi sonucunda atmosferi Güneş rüzgârına karşı koruyan genel jeomanyetik alan oluşur.

İç çekirdek katı metal bir topa benzer çünkü yüksek basınç bu katmanı sahip olduğu yüksek sıcaklığa rağmen kristal halde tutar. Dünyanın katı mantosu ile herhangi bir bağı olmayan iç çekirdeğin diğer katmanlardan daha hızlı döndüğü düşünülmektedir.

4. Dünya'nın Mekanik Katmanları

Mekanik katmanlar Dünya’nın sertlik ve strese dayanma gücünün sınıflandırılmasıyla oluşmuştur. Bu şekilde dıştan içe doğru litosfer, astenosfer, mezosfer ve barisfer olmak üzere bazı katmanlar ortaya çıkmıştır. Litosfer Dünya’nın en dış katmanıdır. Kabuk ve üst mantonun bir kısmının da dahil edildiği bu katmanın kalınlığı okyanus ve karasal bölge arasında farklılıklar olsa da 40-280 kilometre arasında değişkenlik gösterir. Litosfer sürekli değildir. Plaka adı verilen bölümlere ayrılmış halde bulunur. Yine üst mantoda yer alan astenosfer ise litosferin altında bulunan hareketli bir katmandır. Yerkürenin çekirdeğinden gelen ısının oluşturduğu konveksiyon akımları nedeniyle akışkan bir hal alır. Sismik dalga sonuçlarına göre astenosfer litosferin aksine kırılmamıştır. Mezosfer tabakası ise litosferin altından çekirdeğe kadar uzanan manto tabakasıdır. Yüksek basınç ve sıcaklıklara maruz kalan bu tabaka sert ve hareketsizdir. Barisfer tabakası ise bileşimsel katmanlarda bahsedilen çekirdeğin ta kendisidir.

Dünya’nın Kayaç Yapısını Nasıl Öğreniyoruz?

Gezegenimizin sadece yerkabuğu kısmını görebilirken hiç göremediğimiz çekirdeğin sıcaklığını ölçebiliyoruz. Gezegenimizin katmanlarını analiz etmek için kullanılan yöntem ise şöyledir: Örnek alınıp incelenmesi mümkün olmadığı, Dünya’nın derinliklerindeki kayaçlar hakkındaki bilgiyi sismik dalgalar sayesinde ediniriz.

Bir deprem meydana geldiğinde tüm gezegene basınç dalgaları yayılır. Bu dalgalar derinlere indikçe geçtiği her yerden bilgiler toplar ve katmanlar arasında taşır. Bilgi taşıyan bu dalgaların incelenmesi ile katmanların fiziksel özellikleri anlaşılabilir. Çünkü bazı dalgalar katılarda yayılabilirken bazıları hem katı hem sıvıda yayılır. Bu şekilde katmanın katı olup olmadığı sonucuna ulaşılır. Bunun dışında tomografi analizine benzer bir analiz ile de ışınlar incelenebilir. Işınlar içinden geçtiği ortamın kimyasal ve fiziksel özelliklerine göre bükülür, yansır ve dalganın hızı da ortamdan etkilenir. Bu şekilde de katmanın yoğunluğu hakkında bilgi sahibi olunabilir. Hangi yöntem kullanılırsa kullanılsın tüm bu bilgiler sismoloji bilimi sayesinde keşfedilmiştir.

Dünya'nın bileşimsel ve mekanik katmanları hakkındaki bu bilgiler, gezegenimizin yapısını anlamamıza ve kaynaklarını daha iyi yönetmemize yardımcı olacak önemli bir kaynak sunmaktadır. Dünya'nın bileşimsel ve mekanik katmanları hakkında sahip olduğumuz bilgiler, sismoloji alanındaki incelemelerle günümüze kadar gelmiştir ve Dünya'nın oluşumu ve yapısını anlamamıza yardımcı olmaktadır.