Bu Uydu Uzaya Maden Suyu Püskürtüyor >> Cassini sondası Satürn’ün uydusu Enceladus’ta yeraltı denizi buldu

Jüpiter’in uydusu Europa’nın ardından, Satürn’ün uydusu Enceladus’ta da yeraltı denizi bulundu. Volkanik açıdan boyundan beklenmeyecek kadar aktif olan küçük Enceladus’un güney kutbundaki dev buz gayzerleri uzaya maden suyu püskürtüyor.

NASA’nın Satürn’e gönderdiği yörünge uydusu Cassini’nin sağladığı verilere göre, Enceladus’un güney kutbundaki buz şapkasının altında, ABD-Kanada sınırındaki Superior Gölü büyüklüğünde bir maden suyu denizi bulunuyor.

Aslında son 20 yılda yapılan araştırmalar, Güneş Sistemi’ndeki birçok donmuş uyduyu örten kalın buz kabuğunun altında yeraltı okyanusları olduğunu gösteriyor. Güneş Sistemi’nin ikinci büyük uydusu olan Titan’ın da bir yeraltı okyanusuna, daha doğrusu “buz altı” okyanusa sahip olduğu düşünülüyor.

 

 

Uzayda su bulmak Dünya’da su bulmaktan kolay

Uzayda su bulmak 60 yıldır bilim adamlarının hayallerini süslüyor. Çünkü su bulmak hayat bulmak demek ve Güneş Sistemi’ndeki bir uyduda su bulunması da uzayda hayat ihtimalini artırıyor.

Eskiden okyanuslar, denizler ve göllerin Dünya’ya özgü olduğunu sanıyorduk. Güneş Sistemi’ndeki diğer gezegenler ve uyduların ise üstünde bir damla su olmayan çorak kaya topları olduğunu düşünüyorduk. 1970’lerde Voyager ve 2000’lerde Cassini uzay sondalarının sağladığı görüntüler bu fikri değiştirdi.

Özellikle 2004 yılında Satürn’e ulaşan Cassini gözlem uydusunun çektiği fotoğraflar, Jüpiter ile Satürn’ün çevresinde dönen uydularda bol miktarda su olduğunu gösterdi. Callisto ve Ganymede gibi dış görünüş itibariyle kayalık olan büyük Jüpiter uydularında bile önemli oranda su buzu bulduk.

 

 

 

Uzaydaki kartopları

Bilim adamları önce Europa’yı kaplayan buz tabakasının altında dev bir okyanus keşfettiler. Öyle ki Dünyamızın uydusu Ay’dan daha küçük olan Europa’nın buz altı okyanusunda, Dünya’daki okyanuslardan 3 kat fazla su bulunuyordu. Güneş Sistemi’ndeki diğer küçük uydular da aslında kayalık bir çekirdeği saran kalın buz katmanıyla kaplı donmuş birer kartopuydu.

Ancak bütün bunların içinde en ilginç olanı Enceladus, çünkü Enceladus’un güney kutbundaki geniş çatlaklardan uzaya maden suyu fışkırıyor.¹ Gerçi Enceladus’u örten buz katmanının altında bütün uyduyu kaplayan global bir yeraltı okyanusu yok; ama 500 km çapıyla yaklaşık İngiltere büyüklüğündeki bu gökcisminin güney kutbunun altında küçük bir buz altı denizi bulunuyor.

 

 

 

Buz volkanları

Dünya’dan 9 kat büyük ve 95 kat ağır olan Satürn’ün yol açtığı güçlü gelgit etkisi, Enceladus’u tenis topunu avucumuzda ezer gibi sıkıştırarak esnetiyor. Bu da Enceladus’un kayalık çekirdeğinin sürtünme kuvvetiyle ısınmasına ve uydunun güney kutbunun derinliklerindeki buz katmanlarının erimesine yol açıyor.

İşte bu nedenle Enceladus’un güney kutbunun altında, ABD’nin Superior Gölü kadar büyük bir yeraltı denizi oluşmuş durumda. Güney kutbundaki maden suyu denizi, buzun altında 28 ila 38 kilometre derinlikte yer alıyor ve bu denizin derinliği 8 km.

 

 

Buz gayzerleri

Uzayda hava basıncı olmadığından, Enceladus’un çatlaklarından fışkıran su jetleri vakumla temas eder etmez buharlaşıyor ve uzay boşluğu soğuk olduğu için, su damlaları anında donarak buz kristallerine dönüşüyor.

NASA’nın geliştirdiği Cassini uzay aracı 2005 yılında Enceladus’un resimlerini çektiğinde, bilim adamları uzaya fışkıran su buharı jetlerini gözlemlemişlerdi. Evet, Enceladus’un içi Dünya kadar sıcak değildi ve minik uydunun lav püskürten yanardağları yoktu; ama güney kutbundaki çatlaklarda yer alan buz volkanları ve gayzerler uzaya soğuk su püskürtüyordu.

 

 

 

 

Yeni keşif

Bilim adamları Enceladus’un altında Europa gibi bir okyanus olduğunu düşündüler, ancak uzun yıllar boyunca bundan emin olamadılar. Enceladus küçük bir uyduydu, büyük bir kütleye sahip değildi ve bu nedenle de kayalık çekirdeğinin (Satürn’ün gelgit etkisine rağmen) uyduyu saran buz örtüsünü alttan tümüyle eritecek kadar ısınması zordu.

Cassini’nin sağladığı son veriler bu muammayı kısmen çözdü ve uydunun güney kutbunun derinliklerinde buz tabakasının kısmen erimiş olduğunu, böylece yeraltında küçük bir deniz oluştuğunu gösterdi. Enceladus’un zengin mineraller içeren kayalık tabakasıyla temas halindeki buz altı denizi büyük olasılıkla maden suyundan oluşuyordu.

Satürn’ün gelgit etkisinin yol açtığı mekanik sürtünme hem kayalık çekirdeği hem de güney kutbundaki buz tabakasını etkiliyor, aynı zamanda yeraltı denizini de dalgalandırarak kutuptaki buzların çatlamasına ve bu çatlaklardan uzaya basınçlı su fışkırmasına sebep oluyor.

 

 

Maden suyunda hayat

Uzayda hayat arayan astrobiyologlar, Dünya’daki siyanür havuzlarıyla asitli göllerde yaşayan özel bakteri türleri olduğunu biliyor ve bir gün Enceladus’a sonda gönderip buz tabakasını delerek, uydunun yeraltı denizini araştırmak istiyorlar.

Ancak sırada Jüpiter’in uydusu Europa var. Europa Dünya’ya Satürn’den daha yakın ve Europa’da küçük bir deniz değil, dev bir yeraltı okyanusu bulunuyor. Bilim adamları, Enceladus’un yeraltı denizini uzaylıları aramak için dev bir test tüpüne dönüştürmeden önce bütün bu testleri Europa’da yapmak istiyor.

 

NASA astrobiyoloji programında çalışan kıdemli araştırmacılardan Mary Voytek, astrobiyologların ne hissettiğini şu sözlerle açıklıyor: “Mars’ı seviyorum, ama Enceladus ve Europa’da hayat bulma şansının daha yüksek olduğunu düşünüyorum.”

Voytek gibi birçok araştırmacı, önce hangi uyduya araştırma aracı göndermek gerektiği konusunda kararsız kalmış durumda. Europa Dünya’ya daha yakın olduğu için, Jüpiter’e yolculuk nispeten kısa sürecek ve çok daha ucuza mal olacak. Bu yüzden NASA çevrelerinde Europa’yı araştırmanın ağır basacağı konuşuluyor.

 

 

Enceladus’un içindeki denizi nasıl gördük?

Enceladus bize ortalama 1 milyar 200 km uzakta. Peki, Cassini uzay aracıyla bu uydunun içini görmeyi nasıl başardık? Herhalde 500 km çapındaki bir gökcismini uzayın derinliklerinde portakal kabuğu gibi soymadık.

Bilim adamları Enceladus’un yeraltı deniziyle ilgili kanıtları dolaylı yollardan elde ettiler. Örneğin uzaya basınçlı su buharı püskürten buz volkanları ve gayzerler, Enceladus’un derinliklerinde yeraltı denizi olduğuna işaret ediyordu.

 

 

 

 

 

Uzayda bir detektiflik öyküsü

Buna ek olarak Cassini uzay sondası Enceladus’un kütleçekim kuvvetini ölçtü ve güney kutbunda, tam da buz gayzerlerinin olduğu bölgede kütlesel bir anormallik saptadı. Cassini 10 yıldır Enceladus’un yakınından geçiyor ve Enceladus’un kütlesi hem Cassini’nin uçuş rotasını hem de radyo sinyallerinin uydudan Cassini’nin antenine yansıma süresini etkiliyor (Einstein’ın söylediği gibi, kütle uzay-zamanın dokusunu büküyor).

Enceladus’un güney kutbundaki kütleçekim anormalliğini açıklamanın tek yolu, bu bölgede bir yeraltı denizi olduğunu kabul etmekti. Milyarlarca ton buzun altında yüksek basınçla sıkışan bu tür bir sıvı su haznesi, Enceladus’un yüzeyindeki buz katmanından yüzde 7 daha yoğun olacaktı (sıvı suyun özgül ağırlığı buzdan daha yüksektir, su buzdan yoğundur).

 

 

Çarpık uydu

Enceladus uzaydan bakıldığında pek güzel bir uydu değil. Enceladus’un güney kutbu, kuzey kutbundan daha basık ve bu da uyduya çarpık bir görünüm kazandırıyor. Aslında bu durum, yeraltında yoğun sudan oluşan bir deniz olduğu ihtimalini güçlendiriyor.

Roma Sapienza Üniversitesi Uzay Sistemleri Uzmanı Luciano Iess konuyu şöyle açıklıyor: “Uydu kabuğunun kimyasal bileşimini biliyoruz. Su buzundan oluştuğunu biliyoruz. Bu durumda buzun bir kısmının eridiğini düşünmek de gayet mantıklı. Buzu kısmen eritirseniz hacmi daralır ve buzda bir çöküntü meydana gelir”. Kısacası Enceladus’un güney kutbundaki buz şapkası alttan eridiği için üst kısımda çöküyor ve yüzeyde basık, yayvan bir çukur oluşturuyor.

 

 

Son delil

Enceladus’un gayzerlerini açıklamak için yeraltı denizinden söz etmek şart değil. Uydunun gelgit etkisiyle sürtünen buz tabakalarının ısınıp çatlaklar halinde eridiğini de söyleyebiliriz. Bu durumda buz blokları temas noktalarında eriyecek ve yüzeyden yukarı su fışkırtacaktır.

Ancak, Enceladus’un gayzerlerden püsküren su jetlerinin büyük mesafe kaydederek uzaya ulaştığını görüyoruz. Bu da buzdan fışkıran suyun basınçlı olduğunu gösteriyor. Yüksek basınçlı su jetlerini açıklamanın tek yolu, buzun altında bir deniz olduğunu kabul etmek.

 

 

 

Dünya dışı hayatın peşinde

Dünya’da hayat 3,5 – 4 milyar yıl önce sıcak su havuzlarında ortaya çıktı. Enceladus’un maden suyu denizinde de en azından bakteri düzeyinde hayat olabilir mi? Colorado Üniversitesi Felsefe Profesörü olarak çalışmalarını sürdüren ve uzayda hayat konusunda makaleler yazan Carol Cleland konuyu şöyle açıklıyor: “Sıvı su yeterli değil, hayatın ortaya çıkması için sıvı su kesinlikle tek başına yeterli değil. Hayatı termodinamik süreçlerle tetiklemek için bir enerji kaynağına ihtiyacınız var.”

Enceladus’un sürtünme etkisiyle eriyen yeraltı denizi hayatın oluşmasına izin verecek kadar sıcak olabilir. NASA’nın astrobiyoloji ekibinden Chris McKay, sırf bu nedenle Enceladus’a bir uzay seferi düzenlemesi gerektiğini düşünüyor. Sonuçta Enceladus’ta sıvı su var, gelgit kuvvetinin sağladığı içten ısıtma var ve karbonla nitrojen gibi hayatın yapıtaşı olan elementlere ek olarak, besleyici mineraller bakımından son derece zengin olan maden suyu da var.

“Karbonla nitrojen beton ve demir kolon gibidir. Bildiğimiz anlamda hayatı bunlarla inşa edersiniz” diyor McKay ve dünya dışı hayat olduğuna inanmakla birlikte, henüz Dünya’dan başka hiçbir yerde hayat bulamadığımızı da ekliyor: “Astrobiyolojinin mesleki riski bu: Doğru olmasını istediğiniz şeyler için hemen sonuca varmamak lazım. Kendimi ve meslektaşlarımı bunu yapmamaları için sürekli uyarıyorum.”

 

 

Enceladus’un asıl avantajı, tıpkı Europa ve Titan’da olduğu gibi,  yeraltı denizinin zengin mineraller içeren kaya tabakasıyla temas halinde olması. Deniz suyu, kaya tabakasının dış yüzeyini, yani deniz tabanını aşındırarak eritiyor ve suda çözünen zengin minerallerle organik moleküller yeraltı denizini besliyor.

Oysa deniz suyu sadece kalın buz tabakasının içindeki bir rezervuara hapsolmuş olsaydı, yeraltı denizi hayatın yapıtaşı olan mineraller ve organik moleküller bakımından fakir olacaktı. Steril sudan oluşan bir buz altı denizinde asla hayat ortaya çıkmayacaktı. Enceladus’un ılık maden suyu denizi, bu küçük uyduda hayatın ortaya çıkma şansını artırıyor.

 

 

Ya bu deniz kurursa?

Buradaki en büyük soru, Enceladus’un buz tabakasının ne zaman eridiği ve ne zaman bir yeraltı denizi oluştuğu. Dünya’da hayatın ortaya çıkmasının en az 200 milyon yıl sürdüğünü biliyoruz. Acaba Enceladus’un yeraltı denizi oluştuktan sonra hayatın oluşması için yeterli süre geçti mi?

İkinci önemli soru ise uydudaki denizin ne zaman kuruyacağı. Enceladus sürekli olarak uzaya gayzerler halinde deniz suyu püskürtüyor. Dolayısıyla yeraltındaki su rezervleri azalıyor. Yüzeye çıkan su soğukta donup Enceladus’un üstüne kar olarak yağmuyorsa, buz altı denizindeki suyun bir gün tükenmesi kaçınılmaz. Bu da bugün uyduda hayat olsa bile, hayatın milyonlarca yıl sonra sona ereceği anlamına geliyor.

 

 

Zamanla yarış

Her iki soruyu da önemli bir faktör belirliyor: Uydunun yörüngesi. Satürn’ün gelgit etkisinin Enceladus’u ısıtarak bir yeraltı denizi oluşturduğunu biliyoruz ve hayatın varlığı bu denize bağlı. Ancak Satürn’ün yörüngesinde başka uydular da var ve bunlar Enceladus’un yörüngesini etkiliyor, hatta gelgit etkisini artırarak uydunun daha fazla ısınmasına yol açıyor.

Sözün özü, Enceladus’un denizi gelecekte kuruyacak olmasa bile, denizin zamanla soğuyup donmaması için gelgite bağlı ısınmanın sürmesi gerekiyor. Enceladus’un yörüngesi yüz binlerce veya milyonlarca yıl sonra diğer uyduların etkisiyle değişirse gelgit etkisi azalabilir ve bu da uydunun tümüyle donmasına yol açabilir.

Bu açıdan Jüpiter’in uydusu Europa’nın yeraltı denizinde hayat olma ihtimali daha yüksek. Çünkü Europa’nın yörüngesi daha kararlı ve Europa’nın içini eriterek global bir yeraltı okyanusu oluşturan gelgit etkisi de daha istikrarlı. Öyle ki hayat önce Europa’da ortaya çıkmış olabilir ve biz de uzun ömürlü hayat arıyorsak önce Europa’ya bakmamız lazım.

 

 

Öyleyse hayat nedir?

Uzayda Dünya benzeri hayatı nasıl arayacağımızı biliyoruz. Mavi okyanuslara, yeşil ormanlara, atmosferdeki oksijene, otlanan hayvanlara, kuşlara ve bakterilere bakacağız. Peki ya uzayda hiç aklımıza gelmeyen farklı hayat formları varsa? Has uzaylıları görsek onların canlı olduğunu fark edebilir miyiz?

Princeton Üniversitesi astrofizik profesörü Chris Chyba, dünya dışı hayatla ilgili bütün tartışmaların “Hayat Teorisi” tarafından engellendiğini söylüyor. Evet, hayat konusunda bizin bir bagajımız, yani bir türlü çıkaramadığımız at gözlükleri var. Dünya’daki hayata alışmışız biz. Oysa Chyba’nın dediği gibi: “Hayatı bildiğiniz şekilde tanımlamaya çalışmak nafile bir çabadır.”

 

 

Chyba bu durumu ünlü mucit Leonardo da Vinci’nin beş yüzyıl önce karşılaştığı bir soruna benzetiyor: “Leonardo suyun ne olduğunu bir türlü açıklayamadı, çünkü bunu yapmak için elinde molekül ve atom teorisinin olması gerekiyordu. Bu bilgiye sahip değildi.”

Sözün özü uzaydaki her kartopunda, her donmuş küçük uydu, asteroit ve kuyrukluyıldızda hayat olabilir. Veya Asteroit Kuşağı ile Kuiper Kuşağı’ndaki milyonlarca kaya ve buz parçasının içinden sadece ikisinde hayat olabilir.

Enceladus seferi işte bu yüzden önemli. Europa’da, Titan’da ve Enceladus’ta yeraltı denizleri olduğunu biliyoruz. Üç uyduyu da ilk elden araştırmamız lazım. Kim bilir? Belki de bu arada Mars’ta hayat buluruz. Ne de olsa Mars’ın Dünya’da hayat ortaya çıkmadan önce oksijenli bir atmosfere sahip olduğunu öğrenmiş bulunuyoruz. 🙂

 

 

 

Satürn’ün uydusu Enceladus’un yearltı denizi

 

 

 

¹http://www.nasa.gov/press/2014/april/nasa-space-assets-detect-ocean-inside-saturn-moon/