Sudaki Kusursuz Tasarım

Güneş Sistemi'ndeki diğer 63 gök cisminden hiç birinde yaşamın temel şartı olan suyun bulunmadığını biliyor muydunuz? Oysa yeryüzünün büyük bölümü sularla kaplıdır. Okyanuslar ve denizler Dünya yüzeyinin toplam dörtte üçünü meydana getirir. Öte yandan karalarda da sayısız göl ve nehir vardır. Yüksek dağların zirvelerini kaplayan kar ise suyun donmuş halidir. Dünya'daki suyun önemli bir bölümü de gökyüzündedir; bulutların her birinde binlerce, bazen milyonlarca ton su bulunur. Bu suların bir kısmı da zaman zaman damlalar halinde yere iner, yani yağmur olur. Şu an solumakta olduğunuz havanın içinde de mutlaka belirli miktarda su buharı vardır.


Yağmurlar, denizler, nehirler, akarsular, okyanuslar, musluğu açtığınızda akan içilebilir su İnsanlar suyun varlığına o kadar alışıktırlar ki yeryüzünün büyük bölümünün sularla kaplı olmasının önemini belki de hiç düşünmezler. Oysa su uzayda gerçekten de çok nadir rastlanan bir bileşimdir. Bu nedenle bilinen bütün gök cisimlerinin içinde yalnızca Dünya'da suyun bulunuyor olması, üstelik de bu suların içilebilir nitelikte olması son derece önemli bir konudur.

Susuz bir hayatın var olabilmesi mümkün değildir. Su, hayatın temeli olması için özel olarak tasarlanmış, her türlü fiziksel ve kimyasal özelliği ile hayat için yaratılmış bir maddedir. Yeryüzündeki milyonlarca çeşit canlı su sayesinde hayatlarını sürdürür, yaşam için gerekli olan dengeler de suyun varlığı sayesinde devamlılığını korur.

Suyun Şaşırtıcı Özellikleri


Suyun özellikle ısıyla ilgili (termal) özellikleri dünya üzerindeki canlı yaşamının sürekliliğinde büyük rol oynar. Bunlardan birkaç tanesini şöyle sıralayabiliriz:


Bilinen tüm sıvılar 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°C'ye) düşene kadar büzüşür, daha 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 bu özelliği dünya üzerindeki denizler açısından çok önemlidir. Eğer bu özellik olmasa, yani buz suyun üzerinde yüzmese, dünya üzerindeki suyun çok büyük bir bölümü tamamen donacak, göllerde ve denizlerde hiçbir yaşam kalmayacaktı.

Yağmur damlalarının şekli de özel bir tasarım ürünüdür.

Buz eridiğinde ya da su buharlaştığında, etraftan ısı çekilir. Bunun tersi gerçekleştiğinde ise, dışarıya ısı verilir. Bu, "gizli ısı" olarak bilinen kavramdır. Tüm sıvıların gizli ısıları vardır. Ancak suyun gizli ısısı, bilinen tüm sıvıların en yükseği sayılabilir. Ayrıca suyun "termal kapasitesi", yani suyun ısısını bir derece artırmak için gereken ısı miktarı, bilinen diğer sıvıların çok büyük bölümünden daha yüksektir.


Suyun gizli ısısının ve termal kapasitesinin diğer sıvılara göre çok yüksek olması da denizlerin karalara göre daha geç ısınıp daha geç soğumalarını sağlar. Bu nedenle Dünya'da kara üzerindeki ısı farklılıkları en sıcak yer ile en soğuk yer arasında 140°C'ye kadar çıkarken, denizlerin ısı farklılığı en fazla 15-20°C arasında değişir. Aynı durum gece-gündüz arasındaki ısı farkında da yaşanır. Karada gece ile gündüz arasındaki fark kurak ortamlarda 20-30°C'ye kadar çıkarken, denizlerde en fazla birkaç derecelik bir ısı farkı olur. Sırf denizler değil, atmosferdeki su buharı da çok büyük bir denge sağlamaktadır. Gece-gündüz arasındaki ısı farkının, su buharının çok az bulunduğu çöllerde çok fazla, deniz iklimi yaşayan yerlerde ise çok daha az olması, bunun bir sonucudur.


Bundan başka suyun termal iletkenliği, yani ısıyı iletebilme yeteneği de bilinen diğer herhangi bir sıvıdan en az dört kat daha yüksektir. Buzun ve karın termal iletkenlikleri ise düşüktür. Suyun bu özelliği de çok önemli bir işlev görmektedir. Buz, havadaki soğuğu, altındaki su tabakasına çok az iletir. Böylece dışarıdaki hava -50°C'yi bulsa bile, denizin üstündeki buz tabakası 1-2 metreyi geçmez. Foklar, penguenler ve diğer kutup hayvanları, bu sayede denizin üstündeki buzu delip alttaki suya ulaşabilirler.


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. Okyanusların varlığını düşünelim. Okyanuslar güneş ışınlarını karadan daha az yansıtır, böylece karalardan daha fazla güneş enerjisi alır, ama bu ısıyı kendi içinde karalara göre daha dengeli biçimde dağıtır. Bu sayede okyanuslar daha sıcak olan ekvator bölgelerini serinleterek aşırı sıcak olmalarını, kutup bölgelerinin soğuk sularını da ısıtarak aşırı soğuk olmalarını ve bunun sonucunda da tamamen donmalarını engeller. Eğer böyle olmasa ne olurdu?

Su "Normal" Davransaydı 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. Alltan 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°C'ye kadar büzüştükten sonra neden birdenbire genleşmeye başladığı ise, hiç kimsenin cevaplayamadığı bir sorudur.