Vezüv'ün MS 79 patlaması, kayaları tarihleme yönteminin cetveli oldu

Rakamlar küçük görünüyor olabilir. Ama bu yöntem normalde milyonlarca, on milyonlarca yıllık kayalara uygulanıyor; iki bin yıllık bir örnekte on üç yıllık bir belirsizliğe inmek, aletin ne kadar keskinleştiğinin göstergesi. Ve bu keskinlik, dinozorların sonunu getiren gök cismi çarpmasından Doğu Afrika'daki insan fosillerine kadar her şeyin tarihini etkiliyor.

Kayanın içindeki atom saati

Volkanik kayanın kristallerinde potasyum var. Potasyumun bir biçimi olan potasyum-40 kararsız; belirli bir hızla bozunuyor ve ürünlerinden biri argon-40, yani bir soy gaz. Magma sıvıyken bu gaz kaçıp gider. Kaya soğuyup katılaştığı anda kristal kapanır ve o andan sonra üretilen argon içeride sıkışıp kalır. Yani her kristal, katılaştığı andan itibaren çalışmaya başlayan bir kum saati taşıyor: içinde ne kadar argon birikmişse, o kadar zaman geçmiş demektir.

Argon-argon yöntemi bu fikrin daha ustalıklı bir sürümü. Ölçümden önce numune bir reaktörde nötronla ışınlanıyor; ışınlama, kayadaki radyoaktif olmayan potasyum-39'u argon-39'a çeviriyor. Böylece hem “saatin ilerlemiş kısmı” (argon-40) hem de “kayadaki potasyum miktarı” (argon-39'a dönüşmüş potasyum-39) aynı cinsten, aynı cihazla ölçülebilen iki gaz haline geliyor. Numune yüksek vakumda lazerle ya da fırınla ısıtılıp gazı salıyor, kütle spektrometresi oranı okuyor. Phys.org'un araştırmayı anlatırken özetlediği gibi: argon-39'a kıyasla argon-40 ne kadar çoksa, örnek o kadar yaşlıdır.

Cetveli ölçmek için başka bir cetvel gerekiyor

Burada yöntemin can alıcı zayıflığı çıkıyor ortaya. Argon-39, doğada bulunan bir şey değil; laboratuvarda üretiliyor. Reaktörde numuneye kaç nötron çarptığını doğrudan bilemezsiniz, dolayısıyla ne kadar argon-39 üretildiğini de doğrudan bilemezsiniz. Çözüm şu: yaşı önceden bilinen bir standart örnek, bilinmeyen numuneyle aynı ışınlamaya konur. Standardın verdiği sonuçtan “J parametresi” denen dönüşüm katsayısı çıkarılır ve bilinmeyen örneğin yaşı bu katsayıyla hesaplanır.

Yani argon-argon yöntemi, kendi başına mutlak bir ölçüm değil; bir referansa yaslanıyor. Referans ne kadar iyi bilinirse yöntem o kadar iyi. İşte “yaşı bağımsız olarak bilinen bir örnek” bu yüzden altın standart: elinizde doğru cevabı zaten bildiğiniz bir kaya varsa, aletin sapmasını ölçebilirsiniz. Böyle bir kaya bulmak ise kolay değil — tarihi yazıyla kayda geçmiş, üstelik potasyumca zengin mineral içeren bir püskürme çok az.

İkinci sorun, bozunma hızının kendisi. Potasyum-40'ın argon-40'a dönüşme hızı bugüne dek nükleer fizik deneylerinden geliyordu ve belirsizliği yüksekti. Berkeley ekibi Vezüv ölçümünden yararlanarak bu hız için iyileştirilmiş bir değer türetti: yarı ömür 12,044 ± 0,088 milyar yıl, yani önceki değerin iki katı hassasiyetle.

Bir de yöntemler arası uyuşmazlık var. Jeolojinin iki büyük kronometresi — argon-argon ve uranyum-kurşun — yıllardır aynı kayaya farklı yaşlar veriyordu. Çalışmanın kıdemli yazarı Paul Renne, Berkeley'in bültenine bunu şöyle anlattı: ekibin doktora sonrası araştırmacısı Jack Carter'ın öncülüğünde, lisansüstü öğrencileri Caroline Hasler, Anthony Fuentes ve Andy Tholt “elimizdeki bu en önemli iki jeokronometreyi — yıllardır bize tutarlı sonuçlar vermeyen iki yöntemi — birbirine kalibre eden bir Bayes şeması kurdular; 2025'te yayımlandı.”

Yirmi yedi yıl rafta bekleyen pomza

Ölçümün malzemesi, Pompeii'nin değil onun banliyösü Oplontis'in kayaları. 1998'de Padova Üniversitesi'nden Andrea Marzoli buradan potasyumca zengin pomza topladı. Örnekler yıllarca bir rafta durdu; laboratuvardaki lisansüstü öğrenciler Hasler, Fuentes ve Tholt bunlara bakılmasını önerene kadar kimse dokunmadı.

Ölçülen mineral sanidin: yüksek sıcaklıkta oluşan, potasyum içeren bir feldspat. Sekiz sanidin örneği analiz edildi. Oplontis'in avantajı, kül biriminin en altından, yani püskürmenin ilk anlarından malzeme vermesi; potasyumca zengin magma ilk yüzeye çıkan kısımda toplanıyor.

Renne'nin ekibi aslında aynı patlamayı 1997'de de ölçmüştü ve o zaman hassasiyeti %1'in altına indirebileceklerini öngörmüştü. Aradaki farkı Renne sadeleştiriyor: “Gerçekten sadece daha iyi örnekler, cihaz avantajı ve daha derli toplu bir çabanın birleşimiydi.”

Tablodaki değerler Berkeley Jeokronoloji Merkezi'nin bülteninden ve çalışmanın özetinden alındı.

İşin ironisi: cetvelin çentiği de tartışmalı

Bütün bu kurgu, Plinius'un verdiği tarihin doğru olmasına yaslanıyor. Ve o tarih beş yüzyıldır tartışılıyor.

Mektuplar bize elle kopyalanarak geldi; Roma'nın tarih yazım sistemi de kopyalama hatalarına açık. Metin uzmanları Plinius'un özgün olarak yazmış olabileceği dört ayrı tarih sayıyor: 24 Ağustos, 30 Ekim, 1 Kasım ya da 23 Kasım. 1508'de basılan bir kopya 24 Ağustos'u standart hale getirdi ve çoğu araştırmacı beş yüz yıldan fazla süre bu tarihi kabul etti.

Sonbahar lehine kanıt az değil:

• 2018'de Pompeii'de bir evin duvarında kömürle yazılmış bir not bulundu: “Kasım kalendlerinden on altı gün önce”, yani 17 Ekim. Yazının kırılgan olması, uzun süre korunamayacağı yönünde okundu — ama notun patlama gününe mi, geçmiş ya da gelecek bir tarihe mi işaret ettiği belirsiz.
• 1990 ve 2001 kazılarında nar gibi güz meyveleri, kalın giysili kalıntılar ve şarapla dolu büyük küpler çıktı; hasat sonrası bir mevsimi düşündürüyor. Daha 1797'deki kazılarda bile mangal kalıntıları kaydedilmişti.
• 2007'de yayımlanan bir çalışma, püskürme malzemesinin güneydoğuya doğru dağılımının sonbahar rüzgârlarıyla uyumlu, Ağustos'la uyumsuz olduğunu savundu.

Ağustos lehine en çok konuşulan kanıt ise sikkeler. Pompeii'nin Altın Bilezik Evi'nde İmparator Titus'un saltanatının başına ait iki sikke bulundu; bir numismatik uzmanı, en yenisinin 24 Haziran'da ya da sonrasında, 1 Eylül 79'dan önce basıldığı sonucuna vardı. Kimi tarihçiler aynı sikkeden Eylül'e uzanan bir tarih çıkarmıştı; Berkeley ekibindeki Hasler sikkeyi çağdaş Roma sikkeleriyle karşılaştırdı ve büyük olasılıkla Eylül'den önce basıldığı sonucuna vardı.

Ekip sonunda kestirme bir cevap vermek yerine belirsizliği hesaba yazdı: zaman çizelgesi analizine iki aylık bir pencere koydular. Bu, önceki tahminlerin yaklaşık iki katı keskinlik anlamına geliyor. Renne'nin aktardığına göre bu pencere, sonuçta potasyum-40'ın yarı ömrünü saptamak kadar belirleyici olmadı. Yine de tablo şu: jeolojinin yeni referans çentiği, kendisi iki ay oynayan bir tarihe oturuyor — ve bu, elimizdeki en iyi durum.

Bunun neye yaradığı

Argon-argon yöntemi, tarih öncesini ölçen aletlerin belkemiği. Fosiller genellikle doğrudan tarihlenemez; tarihlenen şey, fosilin altındaki ve üstündeki volkanik kül katmanlarıdır. Doğu Afrika'da en eski Homo sapiens bulgularının yaşı bu yolla tartışılıyor: Etiyopya'daki Omo-Kibish'te Omo I fosilinin üstündeki tüf, Ana Etiyopya Rifti'ndeki Shala yanardağının büyük bir püskürmesiyle eşleştirildi ve fosil için 233 ± 22 bin yıllık yeni bir asgari yaş verildi. Daha önce genellikle 197 bin yıl söyleniyordu.

Renne'ye göre getiri sadece rakamların kesinliği değil, olayları sıraya dizme gücü: “Bu, jeolojik kayıttaki olaylar arasındaki nedenselliği daha kesin çıkarsamamızı sağlıyor — örneğin bir gök cismi çarpma yapısı ile bir toplu yok oluş arasında.” İki olay arasındaki yüz bin yıllık boşluğu ölçebiliyorsanız, hangisinin diğerine yol açtığını söyleyebilirsiniz; ölçemiyorsanız sadece tahmin edersiniz.

Pratik ucu da var. Berkeley'in bülteni, iyileştirmenin yoğun nüfuslu kentlerin yanı başındaki yanardağların geçmiş püskürme geçmişini çıkarmaya yarayacağını belirtiyor: Meksiko, Napoli ve Endonezya'daki Yogyakarta örnek veriliyor. Bir yanardağın ne sıklıkla ve hangi şiddette püskürdüğünü bilmek, tehlike değerlendirmesinin ham maddesi; bu da geçmiş katmanların yaşını yeterince ince ölçebilmeye bağlı.

Türkiye'den bir örnek: Kula'nın ayak izleri

Tarihleme belirsizliğinin ne kadar can sıkıcı olabileceğini Anadolu'dan bir örnek iyi gösteriyor. Manisa'nın Kula yöresindeki volkanik alanda, Çakallar çevresinde külün üstünde donmuş insan ayak izleri var; izler 1960'ların sonunda baraj inşaatı sırasında ortaya çıktı. Yaşları ise onlarca yıl boyunca havada kaldı: tahminler 250 bin yıl ile 25 bin yıl arasında geziniyordu, yani on kat fark.

Bu belirsizlik ancak 2016'da daraltıldı. Heineke, Niedermann, Hetzel ve Akal'ın Quaternary Geochronology dergisinde yayımladığı çalışma, kozmojenik helyum ve berilyum izotoplarını kullanarak izlerin yaşını yaklaşık 11 bin yıl olarak verdi. Ders açık: bir ayak izinin yaşı, üstüne bastığı kayanın yaşı kadar bilinebilir. Kayaların saatini ayarlayan her iyileştirme, arkeolojinin de saatini ayarlıyor.

Sırada ne var

Renne'nin hedefi yöntemleri tek bir matematiğin altında toplamak: “Aynı matematiği, aynı Bayesçi yaklaşımı kullanarak ve o karışıma daha çok veri, daha çok ham gözlem katarak elimizdeki jeolojik tarihleme yöntemlerini olabildiğince birleştirmeyi umuyoruz.”

Açık soru ise hâlâ Plinius'un mektubunda duruyor. Jeologlar artık Pompeii'yi bir cetvel olarak kullanıyor; o cetvelin çentiğini tam yerine koymak metin uzmanlarının, arkeologların ve arkeobotanikçilerin işi. Eğer bir gün 24 Ağustos yerine Ekim sonu kesinleşirse, ekibin bıraktığı iki aylık pencere bunu büyük ölçüde soğuracak. Ama tersi de doğru: daha keskin bir tarih, daha keskin bir cetvel demek. Yirmi asır önce bir gencin ağabey tavrıyla tuttuğu notlar, bugün laboratuvarın en hassas aletinin ayar vidası.

Fotoğraf: Commonists, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons