SUYUN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİNDEKİ İNCE AYARLAR
Ünlü biyokimyacı Prof. A.
E. Needham, 'The Uniqueness of Biological Materials'
(Biyolojik Materyallerin Benzersizliği) adlı kitabında,
yaşamın oluşması için mutlaka sıvı maddelerin varlığının
zorunlu olduğunu anlatır. Eğer evrenin kanunları
sadece maddenin katı ve gaz haline izin vermiş olsa,
hayat hiçbir zaman var olamayacaktır. Çünkü katı
maddelerde atomlar birbirleri ile çok içiçe ve durgundurlar
ve canlı organizmaların gerçekleştirmek zorunda
oldukları dinamik moleküler işlemlere kesinlikle
izin vermezler. Gazlarda ise atomlar hiçbir istikrar
göstermeden serbestçe uçuşurlar ve böyle bir yapı
içinde canlı organizmaların karmaşık mekenizmalarının
işlemesi mümkün değildir.
Kısacası, hayat için gerekli işlemlerin gerçekleştirilmesi
için, sıvı bir ortamın varlığı zorunludur. Sıvıların
en ideali—daha doğrusu tek ideal olanı—ise
sudur. Suyun hayat için olağanüstü derecede uygun
özelliklere sahip olduğu, eskiden beridir bilim
adamlarının dikkatini çekmiştir. Suyun genel doğa
kanunlarına aykırı gibi görünen bazı termal özellikleri
de, bu maddenin yaşam için özel yaratıldığının bir
kanıtıdır.
Bilinen tüm maddeler ısıları düştükçe büzüşürler.
Bilinen tüm sıvılar da yine ısıları düştükçe büzüşür,
hacim kaybederler. Hacim azalınca yoğunluk artar
ve böylece soğuk olan kısımlar daha ağır hale gelir.
Bu yüzden sıvı maddelerin katı halleri, sıvı hallerine
göre daha ağırdır. Ama su, bilinen tüm sıvıların
aksine, belirli bir ısıya (+4 oC'ye) düşene kadar
büzüşür, ama sonra birdenbire genleşmeye başlar.
Donduğunda ise daha da genleşir. Bu nedenle suyun
katı hali, sıvı halinden daha hafiftir. Yani buz,
aslında "normal" fizik kurallarına göre suyun dibine
batması gerekirken, su üstünde yüzer.
Suyun yukarıda anlatılan özelliği, Dünya üzerindeki
denizler açısından çok önemlidir. Eğer bu özellik
olmasa, yani buz suyun üzerinde yüzmese, Dünya üzerindeki
suyun çok büyük bir bölümü tamamen donar, göllerde
ve denizlerde hiçbir yaşam kalmazdı. Bu gerçeği
biraz detaylı olarak inceleyelim. Dünya'nın pek
çok yerinde soğuk kış günlerinde ısı 0 oC'nin altına
düşer. Bu soğuk elbette denizleri ve gölleri de
etkiler. Bu su kütleleri giderek soğurlar. Soğuyan
tabakalar dibe doğru çöker, daha sıcak kısımlar
yüzeye çıkar, ama bunlar da havanın etkisiyle soğur
ve yine dibe doğru çöker. Ancak bu denge sıcaklık
4 oC'ye gelince birden değişir, bu kez ısının her
düşüşünde, su genleşmeye ve hafiflemeye başlar.
Böylece 4 oC'lik su en altta kalır. Daha yukarıda
3 oC, onun üstünde 2 oC, böylece devam eder. Suyun
yüzeyi ise 0 oC'ye vararak donar. Ama sadece yüzey
donmuştur. yüzeyin altında kalan 4 oC'lik bir su
tabakası, balıkların ve diğer su canlılarının yaşamlarını
sürdürmeleri için yeterlidir.
Eğer böyle olmasa ne olurdu? Su "normal" davransaydı,
tüm diğer sıvılar gibi onun da ısı kaybına paralel
olarak yoğunluğu artsaydı, yani buz suyun dibine
batsaydı ne olurdu?
Bu durumda okyanuslar, denizler ve göllerde, donma
alttan başlayacaktı. Alttan başlayan donma, yüzeyde
soğuğu kesecek bir buz tabakası olmadığı için, yukarı
doğru devam edecekti. Böylece Dünya'daki göllerin,
denizlerin ve okyanusların çok büyük bölümü dev
birer buz kütlesi haline gelecekti. Denizlerin yüzeyinde
sadece birkaç metrelik bir su tabakası kalacak ve
hava sıcaklığı artsa bile, dipteki buz asla çözülmeyecekti.
Böyle bir Dünya'nın denizlerinde hiçbir canlı yaşayamazdı.
Denizlerin ölü olduğu bir ekolojik sistemde kara
canlılarının varlığı da mümkün olamazdı. Kısacası
Dünya, eğer su "normal" davransaydı, ölü bir gezegen
olacaktı.
Suyun neden "normal" davranmadığı, yani 4 oC'ye
kadar büzüştükten sonra neden birdenbire genleşmeye
başladığı ise, hiç kimsenin cevaplayamadığı bir
sorudur.
Suyun bu kendine özgü termal özellikleri sayesinde,
kış ile yaz ya da gece ile gündüz arasındaki sıcaklık
farkı daima insanların ve diğer canlıların dayanabileceği
bir sınırda kalmaktadır. Dünya üzerindeki su miktarı
karalara oranla daha az olmuş olsaydı, gece ile
gündüz sıcaklıkları arasındaki fark çok artacak,
karaların büyük kısmı çöle dönecek ve yaşam imkansızlaşacak
ya da en azından çok zorlaşacaktı. Ya da suyun termal
özellikleri farklı olsaydı, yine yaşama son derece
elverişsiz bir gezegen ortaya çıkacaktı.
Harvard Üniversitesi biyolojik kimya bölümü profesörü
Lawrence Henderson, suyun tüm bu termal özelliklerini
inceledikten sonra şu yorumu yapar:
Özetlemek gerekirse, suyun bu özelliği üç yönden
büyük önem taşımaktadır. Öncelikle, Dünya'nın ısısını
düzenlemeye ve dengelemeye yarar. İkincisi, canlıların
bedenlerinin ısı dengesinin mükemmel bir biçimde
korunmasını sağlar. Üçüncüsü, meteorolojik çevirimleri
destekler. Tüm bu etkiler, olabilecek en yüksek
uygunlukta gerçekleşmektedir ve başka hiçbir madde
bu yönden su ile karşılaştırılamaz.
|
|