Bir damla suyun hikâyesi

Üç yazıdır hayatın üç harfini anlattık: hidrojen, oksijen, karbon. Şimdi o harflerin kurduğu ilk ve en değerli kelimeye geçiyoruz. İki hidrojen, bir oksijen. Kimya kitaplarının en kısa formülü, gezegenin en uzun hikâyesi: su.

Su evrenin en yaygın moleküllerinden biridir, çünkü yapı taşları bol bulunur. Hidrojen Büyük Patlama'dan, oksijen yıldızların ocağından gelir. İkisi uzayın soğuk, karanlık gaz bulutlarında, eksi 250 derecede toz tanelerinin yüzeyinde buluşur ve buz olarak birikir. Güneş sistemimiz de böyle bir bulutun çöküşünden doğdu. 2014'te Science dergisinde yayımlanan bir çalışmaya göre, Güneş sistemindeki suyun önemli bir kısmı Güneş'ten önce o bulutta oluşmuştu. Bardağınızdaki suyun bir kısmı, 4,6 milyar yaşındaki Güneş'ten daha yaşlı olabilir.

Dünya'ya su nereden geldi?

Bu sorunun kesin bir cevabı yok. Genç dünya bir lav topuydu ve suyun buraya nasıl ulaştığına dair birkaç teori var. Biri, okyanusları sonradan çarpan kuyrukluyıldızların ve buzlu asteroitlerin taşıdığını söyler. Bir diğeri suyun en baştan Dünya'nın yapı taşlarında bulunduğunu savunur. 2020'de Fransız araştırmacıların incelediği bazı göktaşları bu ihtimali güçlendirdi. Muhtemelen iki yol da pay sahibi. Ama bunlar bugün elimizdeki teoriler. Yeni bulgular tabloyu değiştirebilir. Kısacası suyun Dünya'ya nasıl geldiğini henüz tam olarak bilmiyoruz.

Mucizevi bağ

Suyun sırrı molekülün biçimindedir. Su molekülünü iki kulaklı bir oyuncak ayı kafası gibi düşünün. Oksijen kafa, iki hidrojen kulaklardır ve kulaklar düz değil, yaklaşık 104,5 derecelik bir açıyla durur. Oksijen elektronları kendine çeker. Bu yüzden kafa hafif eksi, kulaklar hafif artı yüklüdür. Her su molekülü minik bir mıknatıstır. Bir molekülün artı kulağı, komşusunun eksi kafasına tutunur. Buna hidrojen bağı denir.

Tek tek zayıf bağlardır, ama bir bardak suda trilyonlarca kez trilyon molekül birbirinin elinden tutar. Kalabalık bir meydanda el ele tutuşmuş insanlar gibi. Kimse kimseyi uzun süre tutmaz, eller sürekli bırakılır ve yeniden tutulur. Ama kalabalık hiç dağılmaz. Bunun izlerini her gün görürüz. Musluktan düşen damla yuvarlaktır, çünkü moleküller birbirini içeri çeker. Ağzına kadar dolu bir bardağa birkaç damla daha eklersek su taşmadan bardağın üstünde kabarır. Su üstünde yürüyen böcekler, bu görünmez zarın üzerinde dolaşır. Aynı bağlar suyu bir ağacın köklerinden 100 metreyi aşan tepesine kadar tırmandırır. DNA'nın iki sarmalını bir fermuar gibi birbirine bağlayan da hidrojen bağlarıdır.

Benzer büyüklükteki moleküllere bakarsak suyun eksi 80 derece civarında kaynayan bir gaz olması gerekirdi. Hidrojen bağları sayesinde 100 derecede kaynar. Gezegenimizin sıvı okyanuslara sahip olması bu görünmez el sıkışmalara bağlıdır.

Neredeyse her madde donarken büzülür ve katısı sıvısının dibine çöker. Su öyle yapmaz. Donarken moleküller açık bir kafese dizilir ve buz sudan yaklaşık yüzde 9 daha hafif olur. Dondurucuya unutulan cam şişenin çatlaması bu yüzdendir. Su en yoğun hâline 4 derecede ulaşır. Kışın göllerin yüzeyi donar, dipte 4 derecelik su kalır. Buz bir yorgan gibi gölü örter ve balıklar baharı bekler. Buz batsaydı göller dipten yukarı donar, hayat ilk buzul çağında biterdi.

Suyun ısı kapasitesi de olağanüstüdür. Bir gram suyu bir derece ısıtmak, aynı miktarda demiri ısıtmaktan yaklaşık on kat fazla enerji ister. Okyanuslar yazın ısıyı emer, kışın geri verir. Kıyı şehirlerinin iklimi bu yüzden yumuşaktır. Terlediğimizde ciltten uçan her gram su da beraberinde bol ısı götürür ve bizi serinletir.

Hayat suda başladı. En güçlü ihtimallerden biri, ilk canlıların okyanus dibindeki sıcak hidrotermal bacaların çevresinde ortaya çıkmasıdır. Hayatın en büyük icadı da suyla ilgiliydi. Yaklaşık 2,4 milyar yıl önce siyanobakteriler güneş ışığıyla suyu parçalamayı öğrendi. Bugün soluduğumuz oksijenin kaynağı işte bu parçalanan sudur. Su, hayatın hem beşiği hem nefesi oldu. Astronomlar başka gezegenlerde hayat ararken bu yüzden önce suyun izini sürer.

Hangi suyu içiyoruz?

Gökten düşen yağmur suyu neredeyse saftır, çünkü buharlaşma suyu damıtır. Ama yere değdiği andan itibaren yolculuk başlar. Su topraktan ve kayalardan süzülürken çözücü gücüyle kalsiyum, magnezyum, sodyum, potasyum ve bikarbonat toplar. Kaynak suyu, bu yolculuğun kısa bir hikâyesini taşır. Maden suyu ise yerin derinliklerinde uzun süre kalıp çok daha fazla mineral çözmüş sudur. Bazıları karbondioksiti de çözdüğü için doğal olarak gazlıdır. İstanbul'da çaydanlığın dibinde biriken kireç, sudaki kalsiyum karbonattır. Pamukkale travertenlerini yapan madde ile aynıdır.

Bu mineraller hayat için önemlidir. Kalsiyum kemiklerimizde, magnezyum kaslarımızda ve yüzlerce enzimde, sodyum ve potasyum her sinir sinyalinde iş görür. Bunların bir kısmını doğrudan içtiğimiz sudan alırız. Asıl kaynak besinlerdir, ama bitkiler de o mineralleri topraktaki sudan çeker. Yani taştaki mineral ya bardağımızdan ya tabağımızdan, her durumda suyun taşımasıyla bedenimize ulaşır.

Bedenimizdeki su

Bir yetişkinin vücudu ağırlığının yaklaşık yüzde 60'ı kadar sudur. Su kanın taşıyıcısıdır, besinleri hücreye götürür, atıkları böbreğe taşır. Eklemleri kayganlaştırır, vücut sıcaklığını terle dengeler. Ağırlığımızın yüzde 1-2'si kadar su kaybettiğimizde susarız, dikkatimiz düşer.

Su yalnızca içtiğimiz bardaktan gelmez. Oksijen yazısında anlattığımız gibi, hücrelerimizde besinler yakılırken oksijen hidrojenle birleşip su olur. Bu "metabolik su" kana karışır ve içtiğimiz sudan hiçbir farkı kalmaz. Yetişkin bir insan günde yaklaşık 250-350 mililitre su üretir. Günlük hesap kabaca 2,5 litre giriş, 2,5 litre çıkıştır. Bunun 1,5 litresini içer, 0,7 litresini yiyeceklerden alır, 0,3 litresini kendimiz üretiriz. Çıkışın 1,5 litresi idrarla, yarım litresi terle gider. Yaklaşık 400 mililitresi ise nefesle atılır. Kışın soğuk camı buğulayan şey, tam da bu nefes suyudur. Dengeyi böbrekler kurar.

Yumuşak ve güçlü

Su aynı zamanda en yumuşak ve en güçlü maddedir. Çözücülüğü onu evrensel temizleyici yapar. Kirin büyük kısmını çözer, gerisini sabunla birlikte çözeriz. Ama sıkıştırıldığında kayayı keser. Sanayide 6.000 barı aşan basınçla bir iğne deliğinden fışkırtılan su, içine katılan kum taneleriyle 30 santimetreden kalın çeliği kesebilir. Doğada aynı işi zaman yapar. Kapadokya'nın vadilerini yağmurla akan su oydu.

Bugünkü uygarlık da suyun gücüyle döner. Kömür, doğalgaz ve nükleer santrallerin neredeyse tamamı aslında dev su kaynatıcılarıdır. Suyu buhara çevirir, buharla türbin döndürürler. Dünya elektriğinin yarısından fazlası bu yolla üretilir. Barajlarda akan su ise 2024'te dünya elektriğinin yüzde 14,3'ünü, Türkiye'de yaklaşık yüzde 22'sini sağladı.

Bitmeyen yolculuk

Doğada su durmadan dolaşır. Okyanuslardan buharlaşır, bulut olur, yağmur ve kar olarak geri döner, nehirlerle yeniden denize akar. Havaya çıkan bir su molekülü ortalama dokuz gün sonra yere iner. Ama bir buzulda ya da derin bir akiferde on binlerce yıl bekleyebilir. Bugün içtiğiniz su, belki bir dinozorun içtiği sudur. Su yok olmaz, yalnızca yer değiştirir.

Ama bu bolluk yanıltıcıdır. Dünyadaki suyun yaklaşık yüzde 97'si tuzludur. Tatlı suyun da büyük kısmı buzullarda ve yer altında kilitlidir. İnsanın kolayca ulaşabildiği göl ve nehir suyu, toplamın yüzde birinden çok daha azıdır. Bir damla suyun hikâyesi burada kimyadan çıkıp siyasete girer. Kimin kuyusu, kimin barajı, kimin nehri? Bir sonraki yazıda suyun bu yüzüne bakacağız: savaşlara, pazarlıklara ve tatlı suyun gerçek değerine.