Ay’ın Suyunu Çıkardık >> Astronomlar Ay’ın güney kutbunda su buzu buldu. Doğruysa Ay’a yerleşmek kolay

Ay’da su var mı? Kayda değer bir atmosferi bile olmayan ve geceleri tam iki hafta süren doğal uydumuz Ay’da su olduğunu düşünmek şaşırtıcı. Ancak, Ay’ın güney kutbundaki Shackleton Krateri’ni gözlem uydularıyla inceleyen bilim adamları Ay’da su buzu bulduklarını düşünüyor.

NASA’nın Ay Yörünge Keşif Uydusu LRO, Shackleton Krateri’nin iç kısmını kızılötesi lazer ışınlarıyla aydınlattı ve kraterin tabanıyla kavisli duvarlarının Ay’daki diğer kraterlerden çok daha parlak olduğunu gördü. Bunun nedeni kraterin su buzuyla kaplı olması olabilir.

Planetery Resources şirketi gelecekte Ay yörüngesine park edilen asteroitleri kazarak maden çıkarmayı hedefliyor ve Popular Science Türkiye Şubat 2014 sayısında yazdığım gibi Çin de Ay toprağından maden çıkarmaya hazırlanıyor. Ay’da su varsa insanların Ay’a yerleşmesi kolay olacak, çünkü Dünya’dan su getirmek zorunda kalmayacaklar.

 

 

Çayda çıra Ay’da su

Bilim adamları Ay’da su bulmanın birinci koşulunun Güneş’ten kaçmak olduğunu biliyor. Ay’da atmosfer yok. Bu yüzden Ay yüzeyinde hava basıncı yok. Bu da Ay’da akarsu ve göl bulunamayacağı anlamına geliyor, çünkü sıvı haldeki su Ay yüzünde basınç yokluğundan anında buharlaşırdı.

Öte yandan donmuş su,  yani “su buzu” güneş görmeyen soğuk ve karanlık Ay kraterlerinde buharlaşmadan kalabilir. Dediğimiz gibi bunun şartı Güneş’ten uzak durmak :). Güneş, kraterlerdeki buzu kısa sürede buharlaştırıyor.

Nitekim Ay yörüngesindeki uyduların çektiği fotoğraflara baktığımızda, Ay kraterlerinin oldukça parlak olduğunu görüyoruz. Ay’da atmosfer olmadığı için kontrast yüksek ve kraterler güneş görünce hızla ısınıyor. Bu nedenle bilim adamları sadece gölgede kalan kraterlerde su buzu arıyor.

 

 

Krater değil, sanki buzdolabı

Ay’ın tam olarak güney kutup noktasında bulunan Shackleton Krateri 19 km çapında ve 3 km derinliğinde ki bu da Dünya’daki okyanusların ortalama derinliğine eşit. Kısacası bu krater Ay’da su buzu aramak için yeterince derin, yeterince gölgeli ve yeterince soğuk. Bir nevi açık hava derin dondurucusu.

Ancak bir sorun var: Bugüne kadar Hindistan, ABD ve Japonya’nın Ay’a gönderdiği uydular güney kutbunda su olup olmadığına dair çelişkili sonuçlar elde etti. Bunun sebebi ise Ay’a insanlı araştırma ekipleri göndermek yerine, yörüngeden resim çekmekle yetinmemiz (Ay’a gitmek pahalı).

 

 

 

Ay depremleri

Tabii Ay’da doğrudan su aramıyoruz. Bunun yerine uzaydan fotoğraf çekiyor ve güney kutbundaki kraterlerin ne kadar parlak olduğuna, yani güneş ışığını ne kadar güçlü yansıttığına bakıyoruz. Sonuçta Dünya’daki buzulların güneşin altında güçlü spot ışıkları gibi parladığını biliyoruz.

Ancak, Ay kraterlerinin parlak olmasının tek nedeni su buzu değil. Ay’a sürekli olarak irili ufaklı asteroitler çarpıyor. Bu göktaşı çarpışmaları ile Dünya’nın kütleçekim kuvvetinin Ay üzerinde yol açtığı gelgit etkisi, uydumuzda depremlere neden oluyor.

Ay depremleri güney kutbundaki Shackleton Krateri’nin milyarlarca yıl öncesinden kalan eski duvarlarının yıkılmasına yol açmış olabilir. Bu durumda kraterin dibine çöken eski duvarların altından yeni kaya katmanları çıkacaktır. İşin ilginci bu kuru ve çıplak kayalar da en az buzlu kayalar kadar parlak olabilir.

 

 

Shackleton’ın karanlık yüzü

Krater duvarları zamanla yıpranarak kararıyor ve bu da eski kraterlerin yörüngeden çekilen fotoğraflarda daha koyu görünmesine yol açıyor. Yeni krater duvarları ise yıpranmamış açık renkli kayalardan oluşuyor. Bu kayalar da güneş ışığını tıpkı buz katmanları gibi güçlü bir şekilde yansıtıyor.

Astronomlar bu yüzden parlak bir krater gördüklerinde su buzu bulduklarından emin olamıyorlar. Sonuçta kraterlerin parlak olmasının tek sebebi buz değil. Üstelik krater duvarlarının parlaması, kraterlerin çok ışık alması ve kraterlerdeki su buzunun da hızla buharlaşması anlamına geliyor.

Bu yüzden astronomlar Ay’da su ararken aydınlık krater duvarlarına değil, karanlık krater tabanına bakıyor. Elbette karanlık kraterleri güneş ışığıyla görmek imkansız. Kraterleri güneş aydınlatsaydı bunlar aydınlık olurdu, ama Ay yüzeyini kızılötesi ışınlarla tarayan insan yapımı özel uydular var :).

 

 

Su avcıları

NASA’nın geliştirdiği LRO uydusu, Shackleton Krateri’nin gölgeli tabanını kızılötesi lazer ışınlarıyla taradı ve kraterin lazer ışınlarını uzaya güçlü bir şekilde yansıttığını gördü. Şimdi de bilim adamları kraterin gerçekten buzla kaplı olduğundan emin olmaya çalışıyor ama bu zor bir iş.

Örneğin Japonya’nın Kaguya uydusu Shackleton Krateri’nde buz izlerine rastlamadı; ama NASA’nın LCROSS sondası, Ay’ın güney kutbuna yakın Cabeus Krateri’ni analiz etti ve krater tabanındaki toprağın (regolit) yüzde 5 oranında su içerdiğini buldu.

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden Maria Zuber’a göre Ay’da su olma ihtimali çok yüksek. Zuber, kraterde “Yüzde 20 oranında su buzu olduğunu” düşünüyor. Ancak Shackleton Krateri hiç su içermiyor da olabilir. Belki de LRO uydusunun lazer ışınlarını uzaya yansıtan parlak bölgeler aslında su buzu değil, krater tabanındaki açık renkli kayalardır.

 

 

Ay’da suyun kısa öyküsü

1) Eski Ay taşları

Bazı keşifler, ilgili keşif seferinin tamamlanmasından 30 yıl sonra yapılıyor: 2008 yılında, bilim adamları Ay’a giden Apollo 15 astronotlarının getirdiği Ay kayalarını tekrar incelediler.

Brown Üniversitesi’nden jeolog Alberto Saal ve ekibi yeni bir analiz yöntemi kullanarak, volkanik Ay kayalarında ve camlaşmış eski taşlarda su izleri buldu. Analiz sonuçları, ilk oluştuğu günden beri Ay’da su olduğunu gösteriyordu ama burada bir problem var:

 

 

4 milyar yıldan uzun bir süre önce, Dünya’ya Mars büyüklüğünde bir gezegen çarptı ve bu gezegen ile Dünya’nın kabuğu uzaya savrularak bildiğimiz tek büyük Ay’ı meydana getirdi.

İşte bu nedenle Ay’da ilk andan beri su olduğunu düşünmek zor: Dünya’nın kabuğu dev gezegen çarpışmasının ardından tamamen erimiş ve gezegenimizin eski okyanusları tümüyle buharlaşmıştı. Ayrıca Ay da ilk oluştuğunda dev bir erimiş kaya damlasıydı.

Bu durumda Ay’da su varsa, bu su sonradan gelmiş olmalı. 4 milyar yıllık süre içinde Ay’a çok sayıda göktaşı ve kuyrukluyıldız çarptı. Tıpkı çarpışmanın ardından eriyerek katılaşan Dünya’da olduğu gibi, Ay’ın suyunu da kuyrukluyıldızlar getirmiş olabilir.

 

 

2) 2009: Dünya’yı şaşırtan keşif

Hindistan’ın Ay’a gönderdiği Çandrayaan-1 uydusu, Ay’ın Dünya’ya bakmayan karanlık yüzünde genç bir krateri inceledi ve kraterde su izleri buldu. Çandrayaan-1’in taşıdığı NASA Ay Mineralojisi Harita aygıtının çektiği fotoğraflarda bu durum gayet net bir şekilde görülüyor:

Soldaki resim kızılötesi ışıkta çekildi ve resmin kısa kızılötesi dalga boylarında çok parlak olduğu görülüyor. Sağdaki resimde ise su içeren mineraller mavi renkle işaretlenmiş bulunuyor.

Bu krateri oluşturan çarpışma sırasında, çevreye su ve hidroksil bakımından zengin çok sayıda kaya parçası saçıldı. Dolayısıyla Ay toprağının hemen altında su buzu damarları veya su bileşiği içeren katmanlar olabilir.

 

 

3) Güneş’ten gelen hidrojen atomları

Resimde görüldüğü gibi, güneş rüzgarı Ay’a pozitif hidrojen iyonları taşıyor. Bilim adamları Ay’daki hidroksil ve su moleküllerinin bir kaynağının da güneş rüzgarı olduğunu düşünüyor.

Güneş rüzgarı hidrojen atomlarını Ay yüzeyine üflüyor ve Ay kayalarındaki oksijen atomları da hidrojene bağlanarak hidroksil moleküllerini oluşturuyor. Hidroksil molekülü 1 oksijen atomu ile 1 hidrojen atomundan meydana geliyor. Bu durumda oksijen atomu, hidrojen atomuna kovalent bağ ile bağlanıyor.

 

 

 

NASA’nın Ay Yörünge Keşif Uydusu LRO’da bulunan Rus yapımı nötron detektörü LEND, Ay kraterlerinden yansıyan nötronları inceliyor. Uzaya yansıyan nötronların şiddeti, Ay toprağında hidrojen olup olmadığına göre değişiyor.

Çünkü hidrojen atomları uzaya yansıyan nötronların sayısını azaltıyor ve su molekülleri (H₂O) ile hidroksil molekülleri de hidrojen atomu içeriyor. LEND detektörü bu nötronların sayısını ve enerji düzeyini ölçüyor. Nötron şiddetindeki azalma Ay’da su ve hidroksil varlığını gösteriyor.

LRO bugüne kadar Ay’da su olduğuna işaret eden pek çok veri topladı. Ay’ı bombalayan nötronların kaynağı ise Evren’in derinliklerinden gelen kozmik ışınlar.

 

 

 

4) Ay’da milyonlarca ton su var!

Hindistan’ın Çandrayan-1 uydusunda bulunan ve NASA tarafından geliştirilen Mini-SAR aygıtı, Ay’da su buzu içeren 40 küçük krater buldu. Bu kraterlerin büyüklüğü 2 ila 15 km arasında.

Kraterlerdeki buz miktarı kraterin derinliğine bağlı olarak değişiyor, çünkü su buzu ancak kraterlerin güneş almayan tabanında birikiyor ama haberler iyi: En tutucu tahminler bile bu kraterlerde en az 600 milyon ton su bulunduğunu gösteriyor. Resimdeki kırmızı daireler Ay’daki yeni kraterlere karşılık geliyor.

 

 

 

Ay Yörünge Keşif Uydusu LRO Ay’da su izleri buldu: Bu sonuçlar 1994 Clementine ve 1999 Ay Maden Arayıcısı sondalarının topladığı verileri doğruluyor.

 

 

 

 

Shackleton’ın değişken gölgeleri: Kraterin tabanında dev bir buz kütlesi olabilir.