Güneş Sisteminde Gezegenlerin Arası Neden Açıktır?
Güneş Sistemi’ndeki 8 gezegen neden yan yana dönmüyor? Neden gezegenlerin arasında milyonlarca ve milyarca kilometre uzaklık var? Neden iç gezegenler kayalıkken dış gezegenler gaz devidir? Peki neden asteroitlerin kimyasal bileşimi bile iç ve dış güneş sisteminde büyük farklılık gösteriyor? Sadece buzlu olup olmak açısından değil, mıknatıslı metalik elementlerin oranı açısından da farklılık gösteriyor? Güneş Sistemi’nin 4,54 milyar yıl önce gerçekten nasıl şekillendiğini bu yazıda görelim. Gezegenler arasındaki açıklığı Güneş’in manyetik alanını kullanarak açıklayalım.
Gezegenlerin arasını açan şey nedir?
Öncelikle yerçekimi var. Nitekim Güneş Sistemi’ne bakarsanız gezegenlerin çok düzenli sıralandığını görürsünüz. Kepler yasaları uyarınca gezegenler, Güneş Sistemi tutulum düzlemi üzerinde ve Güneş’e eşit uzaklıkta, birim zamanda eş alanlar tarar. Kısacası Güneş’e yakın gezegenler daha hızlı ve uzak gezegenler daha yavaş devinir. Bu da gezegenlerin arasının açılmasına neden olur. Özellikle de Mars’la Jüpiter arasındaki Asteroit Kuşağı’nı Jüpiter’in yerçekimi yüzünden hiç oluşamamış bir gezegenin döküntüleri olarak kabul ederseniz öyledir. Bu durumda her gezegenin Güneş’e kendinden bir önceki gezegenden 1,4 ila 1,8 kat daha uzak olduğunu görürsünüz.
Biz de bu yazıda gezegenlerin arasının neden açıldığını göreceğiz ama sadece yörüngeler ve yerçekimi açısından değil. Aynı zamanda Güneş’e yakın asteroitlerin, neden Güneş’e uzak asteroitlerden daha az ağır element içerdiğine de bakacağız; çünkü tersi olması gerekir. Güneş’e yakın bölgeler sıcaktır ve bu yüzden uzak gezegenlerin daha fazla uçucu madde içermesini bekleriz… ki Jüpiter ve Satürn’ün gaz devi, Uranüs’le Neptün’ün de buz devi olmasına bakarsak öyledir!
Oysa bu durumda Asteroit Kuşağı’ndaki uzay kayalarının Jüpiter’e yakın ve hatta Satürn’ün ötesinde devinen asteroitlerden daha çok ağır element içermesi gerekir. Bunun tersi söz konusudur. Demek ki gezegenlerin arasındaki uzaklığı yalnızca yerçekimiyle açıklamayız. Güneş Sistemi 4,54 milyar yıl önce oluşurken var olan gezegen öncesi gaz ve toz diskinin yapısıyla şeklini incelemek lazım. Hem kimyasına hem sıcaklığına hem de manyetik alan etkileşimlerine bakmamız lazım. Haydi Güneş Sistemi’nin oluşumunu yepyeni bir gözle görelim!
İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili
Gezegenlerin sıra dışı dağılımı
Güneş Sistemi ikiye ayrılır. Güneş’e yakın kayalık gezegenlerden oluşan iç güneş sistemiyle uzak gaz ve buz devlerinden oluşan dış güneş sistemi… Üstelik bu büyük bir ayrılıktır! Dünya ve Mars gibi gezegenlerin Güneş’e uzaklığını milyonlarca km ile ölçeriz. Buna karşın Jüpiter’le ondan sonra gelen gezegenlerin uzaklığını yüz milyonlarca, hatta milyarlarca km’yle ölçeriz. Bilim insanları bu farkı yakın zamana dek yerçekimiyle açıkladılar. Oysa Güneş’e uzak asteroitlerin daha çok metal içerdiği ortaya çıkınca yerçekiminin yetersiz bir açıklama olduğunu anladılar.
Bu sorunu çözmek isteyen astrofizikçiler geçenlerde yayınladıkları bir makalede gezegenler arasındaki açıklığın 4,5 milyar yıl var olan gezegen öncesi diskten kaynaklandığını öne sürdüler. Ben de gezegen öncesi diskin mekaniğiyle temel özelliklerini gökbilimciler üç cisim problemini çözdü, elmas gezegenler ve Göçmen Jüpiter yazılarında anlattım. Konumuz açısından, bir yıldız sisteminde gezegenlerin oluşmasını istiyorsanız gezen öncesi diske ihtiyacınız olduğunu bilmeniz yeterli. Bu da Güneş’i saran disk şeklindeki bir gaz ve toz bulutudur.
Venüs gibi kayalık gezegenlerden Jüpiter gibi gaz devlerine kadar bütün gezegenler, cüce gezegenler, asteroit ve kuyrukluyıldızlar bu diskten oluşmuştur. Oysa Güneş Sistemi’nin oluşumunu açıklamak için en iyi kaynak asteroitlerdir. Bunlar zaman kapsülleri gibidir ve son 4,5 milyar yılda hiç değişmemiştir. Gezegenler de on milyarlarca asteroitin birleşmesiyle oluşur ama kendi ağırlığıyla ezilirken ısınır. Asteroit çarpışmalarıyla da ısınır. Milyarlarca yıl süren jeolojik olaylar neticesinde asteroitler yüksek sıcaklık ve basınçta ezilerek başkalaşım geçirir. Bugün Dünya’daki kayaların pek azı bebek Güneş Sistemi hakkında doğrudan bilgi verir. Yine de asteroitler bize son yıllarda epey sorun çıkarıyor:
İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?
Gezegenlerin kaderini belirleyen manyetizma
Bilim insanları iç güneş sistemindeki asteroitlerin dış güneş sistemindeki uzay kayalarından daha az krom, nikel ve titanyum içerdiğini buldular. Bu çok garipti; çünkü metaller Güneş’e yakın gezegenlerin sıcağında su gibi buharlaşmaz. Ayrıca metaller birim hacimde daha ağırdır. Bu yüzden tıpkı suya atılan taşın dibe çökmesi gibi metalik asteroitlerin de Güneş’e yakın yörüngelere *çökmesi* gerekir. Jüpiter gibi gaz devleri için bu sorun olmaz. Jüpiter’in kayalık çekirdeği 10 Dünya kütlesindedir ve güçlü yerçekimiyle üstüne çok fazla gaz çekmiştir. Bu yüzden gaz katmanlarının kütlesi çekirdek kütlesini aşar.
Öte yandan asteroitler çıplak uzay kayalarıdır. Güneş’e yakın olanların daha az metal içermesi için bir sebep yoktur. Özellikle de gaz devlerinin yörüngesindeki uyduların genellikle buzlu dünyalar olduğunu düşündüğümüzde… Öyleyse gezegenlerin arasını sadece yerçekimi değil, başka faktörler de açıyor olmalı. Bunun etkilerini uzayda tek başına devinen asteroitlerde görüyoruz. Evrende yerçekiminden sonra en uzun menzilli kuvvet elektromanyetik kuvvettir. Aslında ikisinin de menzili sonsuzdur ama yerçekiminden sonra, uzaklığa göre en yavaş zayıflayan kuvvet elektromanyetizmadır.
Kozmik manyetizma yazısında anlattığım gibi Dünya’nın manyetik alanı diğer galaksilere bile dolaylı olarak bağlıdır! Peki gezegen öncesi diskte ne tür manyetik etkileşimler gerçekleşiyordu? Bir kere bebek güneşlerin güçlü bir manyetik alanı vardır. Bu yıldızlar henüz iç dengesini kurmadığı için şiddetli manyetik fırtınalara yol açar. Ayrıca onları saran diskteki gaz ve toz bulutları güneşin manyetik alanını güçlendirerek uzaya yayar. Kısacası bebek güneş sistemleri ölümcül elektromanyetik ve iyonize edici radyasyon üretir. Bunlar tatile çıkmak isteyeceğiniz yerler değildir. 😊
Metalik asteroitlere gelince
Bunlar da adı üstünde büyük miktarda metal içerir. Dolayısıyla Güneş’in manyetik alanı tarafından ferromanyetik olarak mıknatıslanmış olmaları gerekir. Bütün asteroitler daha küçük parçaların çarpışmasıyla oluşur. Özellikle metalik asteroitlerin yüksek yoğunluğu sebebiyle oluşum esnasında kısmen veya tamamen erimesine bekleriz. Bu da mıknatıslanmalarını kolaylaştırır. Kısacası metalik asteroitler bebek Güneş’in manyetik kutbunu gösteren dev bir pusula iğnesine benzer. Bilim insanları gezegen öncesi diskin iç ve dış kesimlerindeki metal farkını açıklamak için asteroitlerin manyetik özelliklerine baktılar. Böylece Mars ile Jüpiter arasındaki açıklığı da açıklamayı umdular:
İlgili yazı: Dünyadaki Bütün Virüsleri Yok Edersek Ne Olur?
Gezegenlerin kökeni asteroitlerin kökenidir
Araştırmacılar bundan önce Güneş’e en fazla 3 astronomik birim uzakta yer alan asteroitlerin manyetik alanını incelediler. Bunların oluşumundan kalan mıknatıslanma izlerini içlerindeki mikroskobik metalik kristallerde aradılar. Karşılaştırma açısından: 1 astronomik birim (AU) 150 milyon km olup Dünya’nın Güneş’e ortalama uzaklığına eşittir. 3 astronomik birim ise Mars’ın ötesinde olup yaklaşık olarak Asteroit Kuşağı’nın Güneş’e ortalama uzaklığıdır.
Hatta Mars–Dünya uzaklığı 401 milyon km’ye kadar çıkabilir! Bu da Mars’ın zaman zaman Asteroit Kuşağı yörüngesine yaklaşması demektir. Nitekim bilim insanları Jüpiter’in güçlü yerçekiminin Asteroit Kuşağı kayalarını kendine çektiğini düşünüyor. Bu da asteroitlerin Mars’la birleşmesini önlemiş ve kızıl gezegenin güdük kalmasına yol açmıştır. Yine de bu aşamada gezegenler arasındaki kimyasal açıklığa odaklanıyoruz. Bu bağlamda araştırmacılar, Güneş’e 450 milyon km’ye kadar uzak olan asteroitlerin manyetizmasının Dünya kayalarından pek farklı olmadığını buldular.
Oysa iç ve dış güneş sistemi asteroitlerinin metalik bileşimi farklıydı. Böylece bilim insanları araştırmalarını genişletmeye karar verdi. Sonuç olarak 3 ila 7 astronomik birim arasındaki asteroitleri taradılar. Güneş’e 1 milyar km uzaktaki asteroitleri de araştırmaya kattılar. Tabii bunun için uzaya gitmek yerine farklı mesafelerden gelip Dünya’ya düşen meteor taşların analiz ettiler. 😉 Bu kez manyetik alanda büyük fark vardı. Uzak asteroitler çok daha güçlü bir manyetik alanda oluşmuştu:
İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt
Şimdi diyeceksiniz ki
“Ama hocam, manyetik alan gezegenlerin arasını nasıl açabilir? Gezegenler çok ağırdır.” Tabii ama biz burada gezegen öncesi gaz ve toz diskinden söz ediyoruz. Bu disk toz tanelerinden oluşuyordu ve henüz gezegenler ortaya çıkmamıştı. Güneş’in manyetik alanı bu diski ikiye bölecek kadar güçlüydü. Böylece iç ve dış gezegenler de daha baştan birbirine uzak iki grup halinde oluştular. Buna diğer bir itiraz da Jüpiter’in yerçekimidir. Truva Asteroitleri Jüpiter çevresinde neredeyse üçgen bir grup halinde döner ama yine aynı mantık geçerli.
7 astronomik birimlik araştırma menzili Jüpiter ötesindeki asteroitleri de kapsıyor. Bunların manyetik alanı da Güneş’e yakın asteroitlerden güçlü. Onlar oluşurken gezegenlerin var olmadığını hesaba katarsak bu farkın, Jüpiter’in en yoğun ve ağır asteroitleri kendine çekmesinden kaynaklanmadığını görürüz. Belli ki gezegenlerin arası hem mesafe olarak hem de kimyasal açıdan daha gezegenler oluşmadan önce açılmış. Eh, şimdiye kadar gezegen öncesi disk dinamiklerinde öncelikle sıcaklık ve yerçekimini hesaba katıyorduk. Diskin toz tanelerinden oluştuğunu unutmuş gibiydik.
Oysa başka yıldızların çevresinde yeni oluşan öte gezegen öncesi diskler görüyoruz. Bu diskler de tıpkı bizim Güneş Sistemimizin bebekliği gibi iç içe geçmiş yassı gaz ve toz halkalarından oluşuyor. Bu halkaların arasındaki açıklığı açıklamak için manyetik alanının estirdiği yıldız rüzgarını hesaba katmak gerekiyor. Ha sonra Jüpiter iç güneş sistemine göç etti ve oradaki gezegenleri darmaduman ettikten sonra bugünkü yörüngesine yerleşti, o ayrı. Jüpiter’den önce asteroitler ve manyetik alan vardı!
İlgili yazı: Yıldızlar Ne Kadar Yaşar ve Nasıl Ölür?
Gezegenlerin sonsözü
Buraya dek anlattıklarımızı toparlarsak… Bebek Güneş’in yabanıl manyetik alanı yüklü parçacıklarından oluşan güneş fırtınaları estirdi. Bunlar aynı zamanda kendi manyetik alanını da üreterek gezegen öncesi diski kasıp kavurdu ve diski oluşturan halkaların arasını aştı. Gezegenler bu halkaların topaklanmasıyla oluştuğundan gezegenlerin arası daha açılmadan açılmış oldu. Gezegenler oluştuğunda ise halkalardan geriye kalan asteroit döküntülerini kendine çekmek için bir yarışa girdiler. Böylece gezegenlerin arasındaki açıklığı elektromekanik olarak açıklayabiliriz.
Öte yandan Güneş’e yakın asteroitlerin beklenenden daha az metal içermesini ancak antik manyetik alanla açıklayabiliriz. Bonus bilgi olarak Güneş’e yakın asteroitler altın gibi metallerden bol miktarda içerir. Oysa diğer metalleri içeren asteroitlerin kökeni olan gaz ve toz halkaları manyetik alandan etkilenecektir. Metalürji uzmanı arkadaşlarımız, asteroit bileşenlerinden kromun oda sıcaklığında anti ferromanyetik olduğuna dikkat çekecektir ama asteroitlerin yüksek sıcaklıkta oluştuğunu unutmayalım.
Siz de kendi gezegenlerini yutan yamyam yıldızları ve güneşi olmadan uzayda dolaşan başıbozuk gezegenlerde hayat olup olmadığını şimdi okuyabilirsiniz. Öte gezegenlerin röntgenini nasıl çektiğimizi ve gökten sıvı cam yağan hipersonik gezegenleri görebilirsiniz. James Webb uzay teleskopunun nihayet fırlatıldıktan sonra uzayda nasıl hayat arayacağına ve varsa Dünya dışı zekanın fiziksel özelliklerine bakabilirsiniz. Hızınızı alamayarak Mars gezegenini Dünyalaştırmak ekonomik mi ve yoksa Güneş Sistemi’nde hayatı Mars’tan önce Ganymede uydusunda mı arayalım diye sorabilirsiniz. Kendinizi cesur hissediyorsanız ters psikoloji yapıp yer fıstığı şekilli yıldızların nasıl gezegene dönüştüğünü de araştırabilirsiniz. Bilimle ve sağlıcakla kalın.
Kaynaklar
1Paleomagnetic evidence for a disk substructure in the early solar system
2The formation of the solar system
3Bifurcation of planetary building blocks during Solar System formation
