Enceladus Uydusunda Neden Sıcak Su Var?

Bilim insanları Satürn yörüngesindeki Enceladus uydusunda 4,5 milyar yıldır sıcak su olduğunu buldular. Aslında Enceladus 20 km kalınlığında buzla kaplı; ama buzun altında sıcak okyanus var ve bu su gayzerlerle uzaya püskürüyor. Peki Güneş’e 1,44 milyar km uzakta olan soğuk uydunun içi neden ısınıyor? Yeni bulunan cevabı birlikte görelim.

Alttan ısıtmalı uydu

Dünya’ya sırasıyla ortalama 800 milyon ve 1,44 milyar km uzakta olan gaz devleri Jüpiter ile Satürn’ün toplamda 120’den fazla uydusu var. Üstelik buzlarla kaplı uyduların büyük kısmı en az Dünya okyanusları kadar, hatta çok daha fazla su içeriyor. Satürn’ün uydusu Enceladus da bunlardan biri.

Peki çoğunluğu Dünya’dan en az 5 kat küçük olan bu uydularda neden yeryüzünden daha fazla su bulunuyor?

Doğrusu bunu yanıtlamak, Satürn’ün uzak ve soğuk uydusu Enceladus’un içinde neden bir global sıcak su okyanusu olduğunu açıklamaktan çok daha kolay. Ne de olsa Güneş Sistemi’nin buzlu uyduları alttan ısıtmalı; ama buna geçmeden önce en basit soruyu yanıtlayalım:

İlgili yazı: Güneş’e en yakın yıldız sistemi Alpha Centauri’de hayat var mı?

 

Uzaydaki bol suyun kaynağı

Satürn ve Jüpiter gezegenleri 4,55 milyar yıl önce, Güneş’e Dünya’dan çok daha uzak yörüngelerde oluştu. Genç Güneş de küçük ve soluk bir yıldızdı. Uzaktaki uyduları fazla ısıtmadı, böylece yerçekimiyle üstüne çektikleri su buharlaşmadı.

Bunun yerine soğuktan donan uyduları kalın bir buz tabakası kapladı. Böylece küçük ve uzak uydular en az Dünya kadar su tutmayı başardılar. Suyun bir kısmı yüzeyde buz tuttu, kalanı ise buzun altında 10-100 km derinliğinde global bir okyanus oluşturdu.

Güney kutbundan uzaya gayzerler halinde su püskürten Enceladus uydusunun da içinde bütün uyduyu saran derin ve sıcak bir okyanus var. Tabii Enceladus’un içi doğal gaz yakarak ısınmıyor (zaten doğal gaz pahalı olduğu için faturayı ödeyemezdi). Peki Enceladus okyanusu nasıl ısınıyor?

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Futbol sahası gibi alttan ısıtmalı uydular

Bildiğiniz gibi Vodafone Arena gibi büyük stadyumların çoğu alttan ısıtmalı. Bu yüzden kışın çim sahaların üstü kar tutmuyor. Güneş Sistemi’ndeki uyduların da buz ve okyanusun altında yer alan kayalık bir çekirdeği bulunuyor. Bu sıcak çekirdek uyduların içini soba gibi ısıtıyor.

Neden sıcak çekirdek?

Gezegen bilimcilerin en çok merak ettiği sorulardan biri bu ve iki açıklaması var: 1) Buzlu uyduların çekirdeğinde toryum ve uranyum gibi radyoaktif elementler bulunuyor. Bunlar bozunarak daha dengeli ve hafif elementlere dönüşürken ısı üretiyor ki bu da çekirdeği ısıtıyor.

Ancak, Enceladus gibi uydular dışarıdan bakınca çok küçük olsalar da bunların çekirdeği radyoaktif elementlerle ısınamayacak kadar büyük. Şansımıza uyduların çekirdeğini ısıtan ikinci bir mekanizma daha var. O da 2) Gelgit etkisi:

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Güçlü yerçekimi

Örneğin, Jüpiter’in güçlü yerçekimi ve diğer ayları Jüpiter’in uydusu olan Europa’ının çekirdeğini gelgit etkisiyle yumurta gibi çekip eziyor. Uydu, Jüpiter çevresinde dönerken çekirdeğinin Jüpiter’e bakan yüzünün daha güçlü yerçekimine maruz kalması şiddetli gelgitlere yol açıyor.

Tabii uydunun kayalık çekirdeği yumurta gibi deforme olurken sürtünme kuvvetinden etkileniyor ve sürtünme çekirdeği ısıtıyor.

İlgili yazı: Renk Körlüğünü Düzelten Gözlük EnChroma

 

Enceladus böyle ısınmıyor mu?

Şimdi diyeceksiniz ki “ama hocam, madem gelgit etkisi uyduların çekirdeğinin neden sıcak olduğunu açıklıyor, Enceladus’un buz altı okyanusunun sıcak olmasına neden şaşırıyorsunuz?” Doğrusu ben de bu kadar kolay bir açıklama bulmamızı isterdim; ama kazın ayağı öyle değil:

Enceladus gelgit etkisiyle ısınamayacak kadar küçük bir uydu. Europa’dan çok daha küçük bir çekirdeği var ve çekirdeğin demir oranı da düşük. Öyle ki ek ısı kaynağı olarak radyoaktif elementleri hesaba katsak bile uydunun içini yeterince ısıtamıyoruz.

İlgili yazı: Stephen Hawking ve Sandalyesi Nasıl Çalışıyor?

 

Oysa uzaya sıcak su püskürtüyor

Cassini uydusu 13 yıl Satürn yörüngesinde dönerek gaz devinin 60’tan fazla uydusunu gözlemledikten sonra, Ekim ayında Satürn atmosferine dalarak kendini yok etti.

İntihar dalışı yapmasaydı Satürn yörüngesinde kaderine terk edilecek olan Cassini’nin yöneticileri uzay aracını bilerek Satürn’e yönlendirdiler. Böylece Cassini’nin enkazının ileriki yüzyıllarda Satürn uydularına mikrop bulaştırarak uzayda hayat arayışına zarar vermesi riskini ortadan kaldırmış oldular.

Ancak, Cassini birkaç yıl önce Enceladus’un fotoğraflarını çekerek uzaya su püskürttüğünü keşfetti. Ardından da uydunun çok yakınından ve gayzerlerin hemen üstünden geçerek Enceladus’tan su örneği aldı. Biz de Enceladus’un buz tabakasının altında sıcak su okyanusu olduğunu kanıtladık.

İlgili yazı: Dünya’daki hayatın kökeni Mars mı?

 

Enceladus’un büyüklüğü

Burada yaklaşık 500 km çapındaki bir kartopundan söz ediyoruz. 20-25 km kalınlığındaki buz tabakasının altında ise global okyanus yer alıyor. Ancak, güney kutbundaki gayzerlerin hemen altında buzun kalınlığı sadece 5 km ve bu yüzden güney kutbunda su daha derin.

Dahası küçük Enceladus’un okyanusu neredeyse uydumuz Ay kadar büyük olan Europa’nın okyanusundan daha sıcak! Bu bağlamda Fransa’daki Nantes Üniversitesi’nden Gaël Choblet ve meslektaşları, Enceladus’u ısıtmak için 20 milyar Watt enerji üretmek gerektiğini hesapladılar.

Ancak, bilgisayar simülasyonlarına göre uydu çok az ısı üretiyordu ve 4,55 milyar yıl önce oluştuktan sadece 30 milyon yıl sonra tümüyle donmuş olması gerekiyordu. Bu yüzden sıcak su okyanusuna sahip olamazdı.

İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi

 

Oysa sıcak okyanusu var

Fransız araştırmacılar çelişkiyi çözmek için Enceladus çekirdeğinin içyapısını incelediler. Nitekim Choblet diyor ki: “Enceladus’un sürekli aktif olmak için gereken gücü nereden bulduğu her zaman için bir sırdı. Oysa uydunun kayalık çekirdeğinin yapısıyla bileşimini detaylı incelemiş bulunuyoruz ve artık çekirdeğin içyapısının gereken enerjiyi üretmekte başrol üstlendiğini söyleyebiliriz.”

Yumuşak çekirdek

Eğer bir çekirdek kil gibi ıslak ve yumuşak olursa güçlü gelgit etkisiyle bile yeterli sürtünme kuvveti üretemez, yeterince ısınamaz. Çekirdek çok sert ve ağır; ama aynı zamanda küçük olursa bu kez de fazla esnemeyeceği için yeterince ısınamaz.

Oysa çekirdek mıcır dökülmüş köy yolu ya da şose gibi gevşek taşlar ve kayalarla bunların arasındaki kumlu malzemelerden oluşuyorsa Enceladus okyanusunu alttan ısıtacak kadar enerji üretebilir.

Nasıl derseniz

1) Gevşek bir çekirdek çok ısınıyor. 2) Okyanus suyu sünger gibi gözenekli çekirdeğin içine sızıyor ve sonra ısınıp genleşerek çekirdekten dışarı püskürüyor: Sıcak suyun basıncı artıyor ve çekirdekten okyanus tabanına çıkıp buzdaki çatlaklara doğru yükselerek gayzerlerle uzaya püskürüyor.

İlgili yazı: Mobil İnternette Video İzleme Rehberi

 

Kalorifer boruları gibi ısınıyor

Nasıl ki kalorifer borularının içinden sıcak su geçiyor ve evi ısıtıyor, Enceladus çekirdeğinin içinden geçen su da doğrudan çekirdeğin içinde ısındığı için Europa okyanusundan daha yüksek sıcaklıklara ulaşıyor. Özellikle de Enceladus’un daha küçük olması ve daha az su içermesi ısınmayı kolaylaştırıyor.

Öyle ki çekirdeğin dış kısmı yüzde 20-30 oranında çatlaklar, gözenekler ve mağaralar içeriyor. Buraya girip çıkan su 90 dereceye kadar ısınıyor. Aynı zamanda kayaların içindeki hidrojen gazını emen su, Enceladus’un hayata elverişli olma ihtimalini artırıyor.

Sonuçta hayat Dünya’da evrimden önce ortaya çıktı ve önce hidrojen gazıyla (proton pompalayarak) enerji üretti. Bugün de yemek yiyor ve nefes alıyoruz; ama istisnasız bütün canlı türleri besinleri yakarak proton pompalıyor.

İlgili yazı: Kök Hücrelerle Körlük Tedavisi Ne Zaman Geliyor

 

Çözülmeyen son soru

Bizler yeni araştırma ile 1) Enceladus’un global buz altı okyanusunun kökenini açıkladık, 2) Suyun alttan nasıl ısındığını gösterdik ve 3) Hidrotermal aktiviteye, yani güney kutbundan uzaya neden su püskürdüğüne açıklık getirdik. Ancak, güney kutbundaki buzun neden kuzey kutbundaki buzdan 5 kat ince olduğunu açıklayamadık.

Dolayısıyla gayzerlerin neden sadece güney kutbunda olduğunu bilmiyoruz. Bunun cevabını önümüzdeki yıllarda bulmayı umut ediyoruz; çünkü yeni bulgular güneş sisteminde hayatın nasıl oluştuğu hakkında önemli kanıtlar sağlayabilir.

Örneğin, bizzat kayadaki gözeneklerin içinde ısınan Enceladus suyu, hayatın güneş sisteminde sanılandan yaygın olabileceğini gösterdi. Nitekim Dünya gezegeninde de hayat biyokimya reaktörü gibi çalışan alkalin menfezlerde ortaya çıktı.

4,3 milyar yıl önce eski sığ deniz tabanında oluşan ve mağaralardaki dikitlere benzeyen doğal bacaların içinde tabiat milyonlarca yıl boyunca sayısız organik molekül sentezledi. Üstelik alkalin menfezlerin içinden sıcak su geçiyordu!

İlgili yazı: 5 Soruda Paralel Evrenler

 

Enceladus büyük sürpriz yaptı

Bir uydunun 450 km genişliğindeki çekirdeğinin doğru şartlar altında dev bir alkalin menfez; yani muazzam boyutlardaki bir biyoreaktör olarak çalışabileceğini gördük. Böylece Güneş Sistemi’ndeki buzlu uyduların büyük miktarda organik molekül üreterek hayatı doğurabileceğini ortaya koyduk.

Peki yaşam neden var? Bunun en güncel cevabını evrimin termodinamik kökenleri ve kuyrukluyıldız Dünya’ya nasıl hayat taşıdı? yazılarında bulabilirsiniz. Ancak bazı araştırmacılar da Dünya’ya hayatın Mars’tan gelmiş olabileceğini söylüyor. Gerçeğin arayışında hepinize keyifli okumalar dilerim.

Enceladus suyunda hayatın bileşenleri

¹Powering prolonged hydrothermal activity