Okyanusun neden tuzlu olduğu düşünüldüğünde, en temel açıklama, suyun Dünya çevresinde sürekli olarak dağılma yöntemi olan su döngüsüne odaklanır.
Su döngüsü hiç bitmeyen bir süreçtir. Bir yerden başlamamız gerektiğine ve herhangi bir döngünün, tıpkı bir tekerlek gibi gerçekten bir başlangıcı veya sonu olmadığına göre, okyanuslardan başlayalım.
Okyanusta su sürekli olarak yüzeyden buharlaşır. Bu, suyun olduğu her yerde olur, tıpkı evinizin önündeki sokaktaki bir su birikintisinin zamanla buharlaşması ve sonunda sokağı kuru bırakması gibi. Bu su buharı atmosfere girer; atmosferimizin her yerinde buharlaşmadan gelen bir miktar su buharı vardır. Bazı yerlerde çok fazla su buharı var ve insanlar ne kadar nemli olduğundan bahsediyor. Diğer yerlerde çok az su buharı var ve “ama bu kuru bir sıcaklık” hakkında yorumlar duyuyorsunuz. Ancak, en kurak çöllerde bile havada hala bir miktar su buharı vardır.
Ancak su buharı havada sonsuza kadar kalmaz, sonunda aşağı iner.
Doğru su buharı yoğunluğu, sıcaklık ve hava akışı koşulları ve diğer birçok bileşen göz önüne alındığında, su buharı küçük damlacıklar halinde yoğunlaşır ve bulutları oluşturur. Damlacıklar yeterince büyürse yağmur veya kar olarak düşerler. Yağmur ve kar atmosferden bazı çözünmüş katılar içerecek olsa da (su buharının yoğunlaşması için aslında toz parçacıklarına ihtiyaç vardır) bu çözünmüş katıların konsantrasyonları çok düşüktür.
Yağmur ve kar yere düştükten sonra yokuş aşağı amansız bir akış başlar. Bir şey bu akışı geçici olarak durdurup bir gölet ya da göl oluşturmadıkça, su alabildiği en düşük noktaya ulaşana kadar akacaktır, dünyanın çoğu için bu denizdir. Bu su aktıkça daha fazla malzeme çözülür veya süspansiyon halinde toplanır. Yüksek dağ akarsuları genellikle oldukça berrak ve temizken, daha düşük kotlardaki büyük, durgun nehirler genellikle çamurlu ve kirlidir. Çünkü su aktıkça toprağı karıştırır ve çözebileceklerini alıp bu malzemeleri de beraberinde denize taşır. Su ne kadar uzağa giderse, beraberinde o kadar çok malzeme taşınır. Mississippi gibi büyük nehirler, nehir tarafından taşınan tüm tortu yükü nedeniyle “Büyük Çamurlu” gibi takma adlar alır.
Bununla birlikte, bir nehir denize girdiğinde bile, bu nehirlerin çoğu hala nispeten “taze”dir veya nispeten düşük konsantrasyonlarda çözünmüş tuzlara sahiptir. Su güçlü bir çözücü olduğundan, hemen hemen her şeyi bir dereceye kadar çözecektir, tüm suda çözünmüş maddeler bulunur, ancak bu tuzlar okyanusta yoğunlaşana kadar çoğu nehir ve göl taze olarak kabul edilir. Öte yandan “tuz nehirleri” var. Bazı nehirler, içinde çok tuz bulunan toprakların üzerinden akar ve nehirler bu tuzu çözerek denize akışlarında beraberlerinde taşırlar.
Bir nehirdeki su denize ulaştığında, suyun buharlaşarak atmosfere yağması, yağmur veya kar olarak düşmesi ve bir kez daha denize akmasıyla döngü baştan başlar.
Ancak nehrin karadan aldığı şeylerin çoğu suyla birlikte buharlaşmaz ve okyanuslarda kalır. (Okyanuslardaki tuz seviyelerini oldukça sabit tutmaya yarayan başka mekanizmalar, aslında başka döngüler vardır, ancak bunlar bu makalenin kapsamı dışındadır.)
Bunun bize söylediği bir şey var ki, asla unutmamalıyız, tüm sular sonunda denize akar. Ve suya koyduğumuz her şey okyanuslarda yoğunlaşıyor. Kullandığımız suyu nasıl kullandığımıza dikkat etmeliyiz.
Ama neden tuz? Suda çözünen birçok başka şey var, o halde neden tüm çözünmüş şekerden oluşan “tatlı” okyanuslarımız yok?
Bu, birçok temel kimya, fizik ve biyolojiye bağlıdır.
Kesinlikle şeker gibi organik kimyasallar suda çözülür. Ancak, bu karmaşık kimyasallar okyanustaki organizmalar tarafından tüketilecek ve daha temel kimyasallara dönüştürülecek, böylece okyanuslarda alışık olduğumuz formda kalmayacaklar. Zooplankton çözünmüş organik kimyasalları tüketecek ve bu kimyasalları büyüme ve enerji için kullanacaktır. Bir molekül şeker okyanusa ulaşacak olsaydı, mikroskobik organizmalar bunu tüketir, bir kısmını karbondioksit ve suya dönüştürür ve bir kısmını büyüme için kütle olarak kullanırdı. Daha büyük ve daha büyük organizmalar daha sonra bu mikroskobik organizmalarla karbon döngüsü adı verilen başka bir döngüde beslenir. Okyanustaki organik kimyasallar yaşam biçiminde birbirine bağlıdır.
Bu, denizde inorganik veya karbon olmayan kimyasallar bırakır. Ancak bu, okyanuslardaki tuzun neden çoğunlukla sodyum klorür (NaCl) veya yaygın olarak sofra tuzu olarak bildiğimiz şey olduğunu açıklamıyor.
Gerçekte, deniz suyunda çözünmüş çok sayıda kimyasal vardır. Aslında, insanoğlunun bildiği hemen hemen her element bir dereceye kadar okyanuslarda çözülür. Bu elementlerin çoğu, bilim adamlarının tuz dediği biçimde çözülür. Bunu anlamak için tuzun ne olduğunu anlamamız gerekir.
Bir tuz, çözündüğünde pozitif ve negatif iyonlara ayrışan iki veya daha fazla elementten oluşan nötr (asidik veya bazik olmayan) bir kimyasal bileşiktir. Tuzlar organik veya inorganik olabilir, ancak daha önce de belirtildiği gibi organik bileşikler genellikle biyolojik işlemlerle parçalanır ve okyanuslarda çözelti halinde kalmazlar.
Tuz oluşturmayan, yani ayrı iyonlar halinde değil, tam kimyasal bileşikler olarak çözünen elementler de vardır. Bir örnek, kuvars veya kum oluşturan silikon dioksittir. Bu inorganik bileşiklerin çoğu suda kolayca çözülmez. Eğer kum suda kolayca çözülürse, hiç sahilimiz olmayacaktı. Okyanusa taşınan bu kimyasallardan herhangi biri, genellikle çözelti değil, süspansiyon halindedir. Bu süspansiyonlar, çözünmedikleri için okyanusların dibine yerleşir.
Bu, okyanuslardaki bileşiklerin büyük çoğunluğunun inorganik tuzlar olacağı anlamına gelir. Ve bu tuzlardan herhangi birinin miktarı birkaç faktöre bağlı olacaktır.
Önemli bir faktör, kimyasalın Dünya üzerindeki yaygınlığıdır. Dünya yüzeyinde ve okyanuslarda en yaygın 10 kimyasal;
Yüzey Okyanus
Oksijen Hidrojen
Silikon Oksijen
Alüminyum Sodyum
Demir Klor
Kalsiyum Magnezyum
Sodyum Sülfür
Magnezyum Potasyum
Potasyum Kalsiyum
Bu elementlerden hidrojen ve oksijenin deniz suyunda en yaygın olduğu açıktır, hidrojen ve oksijen suyun yapıldığı şeydir. Deniz suyunda çok fazla görülmeyen yerkabuğundaki kimyasallara gelince; silisyum, alüminyum ve demir, bunlar çözünür tuz oluşturmayan elementlerdir. Çözeltide değil, askıda taşınan ve yukarıdaki örnekte olduğu gibi denizin dibine düşen elementlerdir.
Kalsiyum, sodyum, magnezyum ve potasyum, yerkabuğunda kolayca çözünür tuzlar oluşturan yaygın elementlerdir.
Ancak, göreceli miktarlarla karşılaştırıldığında ilginç bir şey ortaya çıkıyor. Birincisi, klor deniz suyunda en yaygın dördüncü elementtir, ancak yerkabuğunda en yaygın 19. elementtir. Ve kükürt deniz suyunda en yaygın altıncı elementtir, ancak kabukta en yaygın 16. elementtir.
Bu elementler neden deniz suyunda bu kadar yaygın?
Bunların kalsiyum, sodyum, magnezyum ve potasyum ile tuz oluşturabilen en yaygın elementler olduğu ortaya çıktı. Ve kükürt, yerkabuğunda klordan daha yaygın iken, bu elementlerin kimyasal özelliklerinden dolayı, klor daha çözünür bir tuz oluştururken, kükürt genellikle daha az çözünür olan kimyasal bileşiklerde kabukta bulunur.
Bu kimyasalların nispi miktarlarıyla ilgili ikinci ilginç şey, kalsiyumun yerkabuğunda sodyumdan daha yaygın olması, ancak sodyumun deniz suyunda çok daha yaygın olmasıdır. Bu fark, okyanuslardaki organik kimyasalların miktarını azaltan aynı nedenden kaynaklanmaktadır. Bu sebep hayattır.
Okyanuslardaki kabuklu deniz hayvanları, kabuklarını oluşturmak için kalsiyumu uzaklaştırır. Bu kabuklular öldüklerinde ya dipte kalırlar (eğer yaşadıkları yer orasıysa) ya da dibe batarlar. Suda çözünmüş olarak okyanuslara ulaşan kalsiyum, bu mekanizma ile okyanuslardan dışarı alınır. Daha sonraki değişiklikler, kalsiyumu karaya, daha sonra su tarafından çözülen ve okyanuslara geri dönen kireçtaşı şeklinde başka bir döngüde getirebilir.
Bu, genel olarak tuz, çözünmüş sodyum ve klor iyonları olarak bildiğimiz şeyi, elbette su dışında okyanuslarda en yaygın madde olarak bırakır.
