Satürn Halkaları Neden Hızla Yok Oluyor?

Güneş sisteminin incisi Satürn halkaları hızla yok oluyor. Hızla derken, gezegeni saran 7 halka astronomik ölçeğe göre çok kısa bir sürede ve 300 milyon yılda yok olacak. Oysa bu durum, halkaların da sadece 100 milyon yaşında olduğu anlamına geliyor. Peki Satürn halkaları nasıl oluştu ve neden yok oluyor?

Buzdan halkalar

Satürn halkaları, Galileo’nun teleskopla yaptığı ilk gözlemlerden bu yana, astronomide en iyi bilinen ve Mars’la birlikte en popüler olan gökcisimleri arasında yer alıyor. Nasıl dikkat çekmesin ki? Satürn, Güneş Sistemi’nin ikinci büyük gezegeni ve bu dev gezegen kendinden büyük halkalarla çevrili.

Öte yandan, Satürn halkaları bilim insanlarına yeni bir sorun çıkardı ve Cassini sondasının 2004-2017 yıllarında çektiği o güzel fotoğraflardan bu yana ilk kez astrofizikçilerin dikkatini çekti; çünkü halkalar hızla yok oluyor. Gezegen bilimcilerin halkalar için belirlediği en kötü durum senaryosu gerçek oluyor:

Satürn halkaları sadece 300 milyon yılda dağılıp gidecek ve bu da halkaların en fazla 100 milyon yaşında olabileceğini gösteriyor. Peki halkaların kalan ömrü ile kaç yaşında olduğu arasında neden doğrudan ilişki var? Bu sorunun cevabı Satürn halkaları nasıl oluştu sorusunda gizli.

İlgili yazı: Mini Füzyon Roketi ile 3 Ayda Mars’a Gidin

 

Biz de ilk ipucundan başlayalım

Satürn’ü saran 7 halka grubu var. Bunların en içteki ilk dördü ışığı iyi yansıtan beyaz halkalar ki Galileo Satürn’e teleskopla baktığı zaman bu halkaları görmüştü. Dıştaki diğer üçü ise ancak son yıllarda saptadığımız soluk ve koyu halkalar.

Bu da iç ve dış halkaların birbirinden farklı malzemelerden meydana geldiğini ve dolayısıyla farklı şekillerde oluştuğunu gösteriyor. Nitekim Satürn’e 7000 ila 30 bin km uzakta yer alan iç halkaların beyaz olmasına bakarak neden yapıldığını anlıyoruz: Su buzundan.

Sonuçta bunların toplam kütlesi de 15,4 milyon milyar ton ile 0,40 Mimas kütlesine denk. Mimas küçük bir Satürn uydusu olduğu ve halkaların yüzeyi de Dünya yüzölçümünün 80 katı olduğuna göre, burada süper ince bir halka sisteminden söz ediyoruz. Halkaların beyaz ve hafif olmasına bakarak su buzundan oluştuğu sonucuna varıyoruz.

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

 

Neden su buzu halkaları?

Sonuçta halkaları oluşturan malzemenin bir yerden gelmesi gerek ki Satürn buz içermeyen bir gaz devi; ama 60 kadar buzlu uydusu da var. Öyleyse içteki 4 halka, ara sıra çarpışarak birbirinden buz koparan veya tümüyle parçalanan buzlu ayların döküntülerinden oluşmuş olabilir.

Nitekim buz parçaları merkezkaç kuvvetinin etkisiyle Satürn çevresinde eş merkezli diskler oluşturuyor ve bunları Satürn’ün 7 halkası olarak grupluyoruz. Ben de bu senaryoyu önceki yazıda ele aldım ve Satürn doğurdu yazısında, halkaların içinde zaman zaman yeni uydular oluştuğunu belirttim.

Gerçekten de halkaların içindeki buz parçaları belirli sürelerle hamur gibi topaklanarak yeni uydular oluşturuyor; ama bu uydular kısa ömürlü oluyor ve Satürn’ün 4,5 milyar yıllık ağır ağabeyleri olan eski kalıcı uydularının yerçekimi yüzünden parçalanıyor.

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Yine de üzülmeyin!

Satürn halkalarını biraz da eski uydulara borçluyuz. Şöyle ki Satürn’ün uyduları kararlı yörüngelerde bulunuyor ve böylece gezegene çok yaklaşarak gelgit etkisiyle parçalanmaktan korunuyor. Bu sayede, diğer uyduların yerçekimi etkisiyle yörüngeden çıkıp Satürn’ün üstüne veya uzayın derinliklerine savrulmaktan da kurtuluyor.

Satürn halkaları da bu uyduların denetiminde bulunuyor. Satürn’ün uyduları tıpkı birer çoban köpeği gibi davranarak Satürn çevresinde kararlı yörüngeler oluşturuyor. Satürn’ün 7 halkası işte bu yörüngelerin içinde oluşuyor ve dağılmadan kalıyor.

Halkaların arasındaki aralıkları da uyduların yerçekimi yaratıyor. Bu bölgelerde parçacıklar iki yandaki halkalara dağılarak halka sistemi üzerinde Cassini boşluğu gibi aralıklar oluşturuyor. Uyduların yerçekimi Satürn halkalarında yüksekliği 4 km’ye varan dalgalar oluşmasına da yol açıyor.

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Satürn halkaları ömrüyle ne ilgisi var?

Öncelikle Satürn gezegeni Güneş Sistemi ile yaşıt, yani 4,54 milyar yaşında. Bu durumda halkaların da Satürn’le yaşıt olmasını bekleriz. Ancak, yukarıda anlatılanlara dikkat edecek olursak Satürn yörüngesinin çok kaotik olduğunu ve yörüngelerde sürekli trafik kazaları yaşandığını görüyoruz:

Eski uydular yok oluyor, yeni uydular oluşuyor. Satürn yörüngesine giren asteroitler, gezegen sistemine acemi uydular olarak katılıyor ve en eski uydular da antik çarpışmaların yara izlerini taşıyor. Tamam anladık, Satürn yörüngesi çok hareketli. 🙂 Peki bu kadar dinamik bir ortamda Satürn halkaları nasıl 4,54 milyar yıldır bozulmadan kalabilir? Nasıl o kadar yaşlı olabilir?

Şimdi diyeceksiniz ki “Ama hocam yukarıda anlattınız zaten: Halkalar yeni oluşmuş sayılır ve sadece 100 milyon yıl yaşında. Üstelik 300 milyon yıla kalmadan yok olacaklar.” Ancak bir sorun var: Halkalar o kadar hızlı oluşup yok oluyorsa, bu 7 halkanın oluşumunu sadece uydu çarpışmalarıyla açıklayamayız. Evet, Satürn ayları arası sıra çarpışıyor ama her yıl da çarpışmıyor ki canım! 😮

Kafanız karışmasın

Bu son problem bizi yazının ana fikrine getirdi: 1) Satürn halkaları sadece uydu çarpışmalarıyla değil, farklı şekillerde de oluşuyor ve 2) Büyük sürpriz: Satürn halkaları muhtemelen gezegenin ilk ve tek halkaları değil. Satürn’ün 4,54 milyar yıllık ömründe birçok halka oluştu ve yok oldu. Gelecekte de pek çok halka oluşacak.

İlgili yazı: Yapay Zeka Nedir ve Nasıl Çalışır?

 

Şimdi kaç tane oldular?

Doğrusu bu sonuç bana Cem Yılmaz’ın şu ünlü “Buyur!” gif’ini anımsatıyor. Bizler Satürn’ün 7 halkasının nasıl oluştuğunu çözdük derken, son 4,5 milyar yılda belki 450 kez halka oluştuğu ortaya çıkıyor! Öyleyse en az 1000 halkanın nasıl meydana geldiğini açıklamamız gerekiyor.

Ancak bilimin güzelliği de burada yatıyor: Satürn sisteminin nasıl oluştuğunu ve halkaların temel dinamiklerini çözersek hem geçmiş hem de gelecekteki halka oluşumlarını açıklayabiliriz. Özetle bu anlattıklarım bilimsel soruların nasıl sorulduğu ve cevaplandığı üzerine güzel bir örnek oluşturuyor.

Nitekim halkaların oluşumuna dair ilk güçlü ipuçlarını bize Satürn’e intihar dalışı yapan Cassini sondası sağladı. NASA, kullanım süresi biten Cassini’ye özel manevra yaptırarak Satürn’ün üstüne savurdu ve atmosfere çarpan Cassini parçalandı.

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Cassini sondasının son dalışı

Elbette bunun nedeni NASA mühendislerinin kötülük yapmak istemesi değil. Cassini’nin üzerinde taşıyabileceği bakterilerin yanlışlıkla bakir Satürn uydularına bulaşmasını istemediler. Sonuçta Cassini 1 milyon veya 300 milyon yıl sonra bir uyduya çarpar da ona bakteri bulaştırırsa uzayda hayat arayışımız zarar görürdü.

İkinci olarak Cassini sondası Satürn atmosferine dalınca atmosferin yapısıyla ilgili birçok değerli bilgi sağladı. Ancak, en önemlisi de Satürn’e çarpmadan önce halkaların içinden geçmesiydi. Böylece Satürn halkalarının detaylı fotoğraflarını çektik ve nasıl oluştukları hakkında daha net bir fikrimiz oldu.

Halka yağmuru

Güneş’te nasıl yağmur yağıyor yazısında, yıldızların 6000 derecelik yüzeyinde bile yağmur yağdığını anlatmıştım. Şimdi bilim insanları diyor ki Satürn halkalarında da yağmur yağıyor. Daha doğrusu Satürn’ün en iç halkası gezegenin üstüne yağmur gibi yağıyor. Bu veri Hawaii’nin Mauna Kea uyuyan yanardağının tepesinde bulunan Keck Teleskopları tarafından doğrulandı.

İlgili yazı: Evrenin En Büyük Yıldızı UY Scuti mi?

 

Satürn’de nasıl yağmur yağıyor?

Her şeyden önce 1) Halkaları oluşturan buz parçaları birbiriyle çarpışıyor ve enerji kaybedince Satürn’ün yerçekimine kapılıyor. 2) Satürn’ün manyetik alanı halka parçalarını yavaşlatarak gezegene çekiyor (bakınız yukarıdaki resim).

Aslında bu sürece dair ipuçlarını 1980’den beri topluyoruz; ama ilk direkt gözlemleri yapan Cassini sondası oldu ve bilim insanlarını asıl şaşırtan da Satürn’e sağanak yağmur yağmasıydı. Öyle ki halka parçalarının Satürn’e düşme oranı saniye 5 ila 45 tonu buluyordu. Böylece Satürn halkalarının 300 milyon yılda neden yok olacağını bulduk. İç halkaları Satürn yutuyor ve gerçekten hızlı yutuyordu.

Öte yandan, halkaların sadece 100 milyon yaşında olduğunu gösteren tek ipucu uydu çarpışmaları değil: İç halkalar bembeyaz ve bu kadar temiz olmalarının tek yolu ise çok genç olmaları. Aksi takdirde uzaydaki kayalık döküntüler ve tozlar halkaları beyaz tabanlı spor ayakkabı gibi kirletirdi.

Asi beyaz ördek yavrusu

Sürprizlerle dolu Satürn halkalarına siyah çirkin ördek yavrusu muamelesi yapabiliriz; ama Güneş Sistemi’ne aykırı olmak bağlamında, bu halkalara asi beyaz ördek demek daha doğru. Bir kere Jüpiter ve Uranüs’ün de halkaları var fakat bu kadar büyük değil. Ayrıca halkaların beyaz buzdan oluşması da ilginç. Öyle ilginç ki çarpışan Satürn aylarından oluştukları senaryosunu da zora sokuyor:

İlgili yazı: Kara Delik Motorlu Uzay Gemileri

 

Neden derseniz

Satürn uyduları buz içeriyor ve hatta kalın bir buz tabakasıyla kaplı oluyor; ama hepsi böyle değil. Genellikle uydular buz, kaya ve metalden oluşur. Bunlar uydunun kabuğunu da kirletir. Güneş Sistemi’ndeki 8 Okyanus Dünyası yazısında anlattığım gibi, Europa ve Enceladus’un bembeyaz yüzeyi göz alıcı olabilir; ama bir de Ganymede’ye bakın… Her buzlu uydu bembeyaz olacak diye bir kural yok.

Öyleyse iç halkaların beyaz olmasını açıklamanın en iyi yolu, Europa gibi bembeyaz bir buzlu uydunun, tek bir uydunun parçalanmasıyla oluştuklarını varsaymaktır. Bu uydu Satürn’e çok yaklaşmış ve yerçekimi gelgit etkisiyle parçalanmış olabilir. Halkaların kaynağı tek uydu olursa saf buzdan oluşmaları da kolaylaşır.

Ancak, bu uydunun tamamen parçalanması da söz konusu olamaz; çünkü uyduların kayalık bir manto tabakası veya kayalık çekirdeği bulunuyor. Bu durumda uydu Satürn’e sadece kabuğu parçalanacak kadar yaklaşmış olmalı. Buzdan dayanıklı olan çekirdeğinin ise parçalanmadan günümüze kalması gerekiyor. Peki halkaları doğuran bu talihsiz uydunun çekirdeği bugün Satürn yörüngesinde nerede?

İlgili yazı: Biyonik Böbrek ile Diyaliz Derdine Son

 

Bilmiyoruz

O yüzden böyle bir uydu olmayabilir. Bildiğimiz tek şey, buzlu kabuğu Satürn’e bu kadar yakınken parçalan bir uydunun oluşturduğu halkaların da çok kısa sürede ve halka yağmuru ile Satürn’e yağarak yok olacak olması. Kısacası bu senaryo uzun ömürlü halkalar yaratamaz. Dahası Satürn’e o kadar yakın oluşan halkaların da 300 milyon yıl yerine, belki 20 milyon yılda yok olması gerekir.

Oysa Satürn’ün iç halkaları, gezegenin güçlü yerçekimiyle buzlu uydu kabuklarını parçalamayacağı kadar uzakta dönüyor. Biz de halkaların 100 milyon yaşında olduğunu çoktan tespit etmiş bulunuyoruz. Halkalar zamanla Satürn’den uzaklaşmadığına göre tek uydu senaryosu sıkıntılıdır.

İkinci senaryo daha mantıklı: Buna göre, 100 milyon yıl önce Satürn sistemine giren dev bir asteroit ya da kuyrukluyıldız, neredeyse tümüyle buzdan oluşan Mimas gibi küçük bir uyduya çarpıp tümüyle parçaladı ve halkaları oluşturdu.

Ancak, bu varsayım da sorunlu; çünkü böyle büyük çarpışmalar Güneş Sistemi’nin döküntülerle dolu olduğu 4,5 milyar yıl önce yaygındı. Günümüzde büyük serseri asteroitlerden neredeyse tümüyle temizlenmiş olan sakin Güneş Sistemi’nde bu dev çarpışma nasıl gerçekleşti? Aslında olabilir, özellikle de 1994’ta Jüpiter’e çarpan Shoemaker-Levy kuyrukluyıldızına bakarsak; ama yine de zor bir senaryo.

Satürn halkaları için iki çare var

Birincisi 100 milyon yıl önce Güneş Sistemi’nin yakınından geçen bir yıldız, sistemin en dış cismi olan Oort Bulutu’ndaki bir kuyrukluyıldızı Satürn’e savurmuş olabilir. O da gidip Mimas gibi bir uyduyu parçalamıştır; ama bu, sokakta yürürken başınıza asteroit düşmesi gibi düşük bir olasılık. Öyleyse daha gerçekçi bir senaryo, 100 milyon yıl önce Satürn yörüngesinde çarpışan iki minik uydudur.

İlgili yazı: Uranüs Gezegenine Dev Bir Cisim Çarptı

 

Uranüs’ün halkaları

Nitekim bilim insanları Uranüs’ün belli belirsiz ince halkalarının bu şekilde oluştuğunu düşünüyor. Sonuçta Satürn sisteminde uydu kazaları sık oluyor dedik. Buna ek olarak Satürn’ün küçük uydularının önemli bir kısmı da büyük ölçüde saf buzdan oluşuyor. Ancak, bu sefer de bilgisayar simülasyonları işimizi zora sokuyor.

Bilgisayar simülasyonlarına göre, Satürn’ün en içteki 4 halkasını tek bir uydu çarpışmasının oluşturması mümkün değil. Halkalar bunun için çok büyük bir kütleye sahip. Ayrıca halkaların Satürn’e oluşma uzaklığı ile yarıçapı, yani bir disk olarak yörüngeye yayılma (düzleşme) oranı da Satürn’e uygun uzaklıktaki bir veya birden fazla uydu çarpışmasını desteklemiyor.

Öyleyse cevabını bilmiyoruz

Evet, bilim insanları Satürn halkalarının neden 100 milyon yaşında olduğu ve nasıl oluştuğunu bilmiyor. Sadece 300 milyon yılda halka yağmuru ile Satürn’e yağarak yok olacağını biliyor. Eh, hiç yoktan iyidir diyebiliriz; ama bu halkaların kaynağından çok daha önemli bir soru var: Satürn halkaları sadece 100 milyon yıl yaşındaysa ve 400 milyon yıllık periyotlarla ortaya çıkıyorsa, biz insanlık olarak nasıl oldu da tam son halkanın var olduğu zamana denk geldik? Herkes nerede gibi ciddi bir soru bu.

İlgili yazı: Fizikçiler Schrödinger Kedisini Nasıl Kurtardı?

 

İnsanlık çok daha genç

Satürn halkalarına denk gelecek kadar şanslı, aslında neredeyse rastlantı olamayacak kadar şanslı olduğumuzu göstermek için Gerçek Adem ve Çoklu Adem yazılarını okuyabilirsiniz. Anatomik olarak modern Homo sapiens 195 bin yıl ve modern beyne sahip olan Homo sapiens sapiens (bizler) 50 bin yıl önce ortaya çıktı ve biz de 100 milyon yaşındaki en yeni halkalara denk geldik ha? İlginç.

Şimdi Satürn halkalarını uzaylılar bize selam olsun diye yaptı derseniz buna katılmam. Doğrusu uzaylıların (?) bize merhaba demek için Taksim Meydanı’na uçan daire ile inip “Maraba Televole!” demesini çok daha gerçekçi ve ekonomik buluyorum. Bu da bir bilim blogu olduğu için konuya bilimsel bakmamız gerekiyor.

Neyse ki bilimin buna bir cevabı var: Satürn halkalarına denk gelmemiz gerçekten tesadüf değil; çünkü bu halkalar sürekli oluşup yok oluyor. Bu süreçte insanlığın da son oluşan halkaya denk gelmesi mümkündür. Öyle ki Satürn özellikle de son 1 milyar yılda defalarca yeni halkalar oluşturup yok etmiş olabilir. Bunların bir kısmı ince/kalın ve bir kısmı da siyah/beyaz olabilir. Her halkanın oluşma şekli de farklı olabilir!

Ancak en ilginci ne biliyor musunuz?

Belki de 100 milyon yıl önce asıl Jüpiter’in büyük ve beyaz halkaları vardı. 😉 Biz Satürn halkalarına denk geldik sadece. Her durumda beyaz iç halkalar yok olsa bile, Satürn’ün yerçekimi etkisine uzak olan en dış, kara ve soluk üç halka belki 5, belki de 100 milyar yıl boyunca varlığını sürdürecek. Bu biraz da Güneş’in, beyaz cüce aşamasına girip son nefesini verirken, uzaya ne kadar güçlü güneş rüzgarı üfleyeceğine bağlı. 🙂

İlgili yazı: Evren Simülasyonu Yapan Kara Delik Bilgisayar

 

Satürn halkaları için son söz

Tozlu G halkası ve Phoebe halkası, yakında çarpışan veya birbirine sürtünerek geçen uyduların saçtığı parçalarla sürekli yenileniyor. E halkası ise hayata elverişli buz altı okyanusu olan Enceladus’un yüzeyindeki gayzerlerin püskürttüğü buz parçacıklarıyla tazeleniyor; yani dert etmeyin, bu halkalar çok uzun yaşayacak.

Peki beyaz değil de pembe renkli bir buz dünyası olan Cüce Gezegen Plüton ve Olası 9. Gezegen Nasıl Oluştu? Dahası evrenin en küçük yıldızı neden Satürn boyunda? Bütün bu soruların ve daha fazlasının yanıtını bulacağınız harika bir hafta sonu dilerim.

Satürn halkaları yağmuru

¹Observations of the chemical and thermal response of ‘ring rain’ on Saturn’s ionosphere
²Dust grains fall from Saturn’s D-ring into its equatorial upper atmosphere