Titan Satürn’den Eski mi? >> Cassini sondası Titan atmosferinin Satürn’den yaşlı olduğunu saptadı

Bir uydu düşünün çevresinde döndüğü gezegenden yaşlı olsun. Olabilir, burası Güneş Sistemi ve Güneş Sistemi milyarlarca yıllık geçmişimiz hakkında bize her gün yeni sürprizler sunuyor.

NASA ve Avrupa Uzay Ajansı ESA, Cassini uzay sondasının yardımıyla Satürn’ün uydusu Titan’ın atmosferindeki azot gazını inceledi. Sonuçlar azotun Neptün’ün ötesinde yer alan Kuiper Kuşağı kuyrukluyıldızlarından değil de Oort Bulutu’ndan geldiğini ortaya koydu.

Eskiden Titan ile Dünya’nın kimyasal olarak birbirine benzediğini sanıyorduk. Güneş’ten ortalama 1 milyar 221 milyon km uzakta yer alan Titan, -180 derecelik soğuğu ile Dünya’nın 4,5 milyar yıl önceki halini gösteren donmuş bir zaman kapsülü gibiydi.

Cümlenin ikinci kısmı doğru çıktı.¹ Titan gerçekten de bir zaman kapsülü; ama Titan atmosferindeki gazlar Dünya’nın geçmişini değil, Güneş Sistemi’ni oluşturan moleküler gazın güneş rüzgarından uzak kalarak büyük ölçüde korunmuş olan orijinal kimyasını, yani Güneş’in hammaddesini gösteriyor.

 

 

Antika uydu

Oort Bulutu, Güneş Sistemi’ni terk ettiği öne sürülen Voyager 1 sondasının ötesinde yer alıyor ve Güneş’in kütleçekim alanının dış sınırında en az 1,5 ışık yılı mesafeye kadar uzanıyor.

Güneş’ten 27 Haziran itibariyle 18,6 milyar km uzakta olan Voyager 1, güneş rüzgarının yıldızlar arası gaz ve toz bulutlarına çarptığı helyosfer kılıfının (heliosheath)dışına çıkmış bulunuyor. Ancak, bizden saatte 50 bin km’den daha hızlı uzaklaşıyor olmasına rağmen Oort bulutuna girmesi 300 yıl, buluttan ve Güneş Sistemi’nden tümüyle çıkması ise yaklaşık yıl 7000 alacak.

NASA’nın PR kampanyasının büyüsüne kapılmazsak, Güneş Sistemi’nin gerçek sınırının bugün ulaşamayacağımız kadar uzakta olduğunu görüyoruz. Titan atmosferinin kimyasal bileşenlerinin 4,6 milyar yıl önce Satürn’ü doğuran gaz ve toz bulutundan değil de Oort bulutundan geliyor olması, Titan’ın Güneş Sistemi’nde Satürn’den daha uzakta oluştuğunu ve sonradan Satürn tarafından yakalandığını gösteriyor olabilir.

 

 

Güneş Sistemi’nin aykırı çocuğu

Bilim adamları sıvı metan gazından gölleri olan, azot atmosferinden metan yağmurları dökülen, yüzeyi kayadan sert bir buz tabakasıyla kaplı olan, metan göllerinin dibindeki volkanik çatlaklarda belki hayat barındıran ve aynı zamanda buzun altında Dünya okyanuslarından 3 kat büyük bir global yeraltı okyanusu bulunan Titan’ın, Dünya gezegeninin 4 milyar yıl önceki haline benzediğini düşünüyor (elbette Titan’ın amonyaklı, yani doğal antifrizli suyunda bizim gibi canlılar yaşayamaz).

Evet, Titan Güneş Sistemi’nin uzak köşelerinde az ışık aldığı için buz kesmiş olan antik bir dünya. Yeryüzü gibi geniş çaplı volkanik etkinlikler görülmediği için, en azından atmosfer kimyası açısından ilk günden bu yana pek değişmeden kalmış bir uydu.

Titan bu nedenle Yeryüzü’nün çocukluğuna da ışık tutuyor olabilirdi, ama Titan atmosferinin Dünya atmosferinden farklı bir şekilde oluştuğunu anladığımız zaman işler değişti.

 

 

Oort Bulutu ve Kuiper Kuşağı

Güneş Sistemi’ndeki gezegenlerin ve uyduların ham maddesi, yani bu gezegenleri milyarlarca yıl önce oluşturan inşaat malzemesi bugün uzayda üç ayrı bölgede yer alıyor. Bunlardan biri Asteroit Kuşağı:

Bu kuşaktaki asteroitler Jüpiter’in çekim kuvveti nedeniyle asla birleşip 9. bir gezegen oluşturamadı. Zaten oluştursa bile bu gezegen kurak bir dünya olurdu. Asteroit kuşağı Güneş’e çok yakın. Buradaki asteroitler az su içeriyor.

Oort Bulutu ise söylediğimiz gibi Güneş Sistemi’nin en uzak bölgesi. Dünyanın Suyu Uzaydan Geliyor başlıklı yazımızda, bilim adamlarının Dünya’daki okyanusları oluşturan suyun Oort bulutundaki kuyrukluyıldızlardan geldiğini düşündüğünü fakat yeni verilerin bu görüşü desteklemediğini belirtmiştik.

 

 

İhtiyaçtan doğan keşif

Dünyanın en ünlü astronomlarından Hollandalı Jan Oort, Oort Bulutu’nun var olduğunu mecburen düşündü desek yeridir. Hollandalı gökbilimci, Güneş Sistemi’nin ötelerinden gelip gökyüzünde aniden ortaya çıkan uzun dönemli kuyrukluyıldızların nereden geldiğini merak ediyordu.

Jan Oort uzun ömründe Halley Kuyrukluyıldızı’nı iki kere gören nadir astronomlardan biriydi. Bu tür kuyrukluyıldızların çok uzaktan geldiğini ama bazılarının Jüpiter tarafından yakalandığını ve böylece yeni yörüngesinde iç Güneş Sistemi’ni daha sık ziyaret etmeye başladığını düşünüyordu.

 

 

Bugün bu kuyrukluyıldızların geldiği bölgeyi Oort Bulutu olarak adlandırıyoruz. Güneş’e çok uzak olduğu için yıldızımızın kütleçekim etkisiyle Asteroit Kuşağı gibi disk şekli almayan ve dolayısıyla Güneş Sistemi’ni tümüyle kuşatan dev yuvarlak formunu koruyan Oort Bulutu’nda 10 trilyon kuyrukluyıldız bulunduğu tahmin ediliyor.

Oort Bulutu Güneş’e 300 milyar km mesafede başlıyor ve en az 1,5 ışık yılı uzağa ulaşıyor (bazı modellere göre 3,16 ışık yılı mesafeye erişerek Dünya’ya en yakın yıldız olan kırmızı cüce Proxima Centauri’ye komşu oluyor).

Güneş Sistemi Samanyolu Galaksisi’nin çevresinde dönerken yakından geçen komşu yıldızlar bulutu etkileyerek bazı kuyrukluyıldızların Güneş Sistemi’ne doğru savrulmasına ve Jüpiter’in çekimine yakalanmasına neden oluyor.

 

 

Kuiper Kuşağı

Ancak, Dünya’nın suyunun Oort kuyrukluyıldızlarından gelmediğini söyledik. Çünkü Oort cisimlerindeki su buzunda bulunan ağır su ve yarı ağır su oranının (döteryum oksit ile HDO) Dünya okyanuslarında eser miktarda bulunan ağır sudan farklı olduğunu gördük.

Öte yandan, bilim adamları Kuiper Kuşağı’ndan gelen kuyrukluyıldızların ağır su ve yarı ağır su oranının Dünyamıza benzediğini buldular. Asteroit Kuşağı gibi disk şeklinde olan Kuiper Kuşağı Neptün’ün yörüngesinin ötesinde, Güneş’ten 4,5 milyar km uzakta başlıyor ve 7,5 milyar km mesafeye uzanıyor.

Bir zamanlar Güneş Sistemi’nin dokuzuncu gezegeni olarak kabul edilen cüce gezegen Plüton da Kuiper Kuşağı’nda yer alıyor. Kuşakta 4 trilyon kuyrukluyıldız olduğu tahmin ediliyor. Ancak Kuiper Kuşağı’nı ve Oort Bulutu’nu Yıldız Savaşları’nda Han Solo’nun girdiği asteroit kuşağı gibi kalabalık bir yer sanmayın. Uzay engindir ve iki kuyrukluyıldız arasında yüz binlerce, hatta milyonlarca km olabilir.

 

 

Titan, Satürn ve Kuiper Kuşağı

Bilim adamları Dünya’nın suyunun ve atmosferindeki gazların bir kısmının Kuiper Kuşağı kuyrukluyıldızlarından geldiğini düşünüyordu. Satürn gezegeni ile uydusu Titan’ın da bugünkü Kuiper Kuşağı’nı doğuran gaz ve toz diskinden oluştuğunu varsayıyorlardı.

Ancak, Cassini yörünge sondasının Titan atmosferi üzerinde yaptığı incelemeler Titan’daki azot 14 ve azot 15 izotopları oranının Satürn ve Dünya’dan farklı olduğunu gösterdi. Bu durumda Titan uydusu da bebek Satürn’ü çeviren sıcak gaz diskinde değil, Oort Bulutu’nun iç sınırlarında oluşmuştu.

 

 

Evet, bir yandan harika bir haberdi bu: Titan, Güneş Sistemi’nin en eski gökcisimlerinden biriydi. Güneş’in ısı ve radyasyonla pek el sürmediği orijinal gaz ve toz bulutuna ait elementler ve molekülleri içeriyordu. Tıpkı Oort Bulutu kuyrukluyıldızlarında olduğu gibi 4,5 milyar yıl öncesinden kalma bir zaman kapsülüydü. Öte yandan…

…Öte yandan, Titan kimyasal detaylar açısından Dünya’ya sandığımız kadar benzemiyordu.

 

 

Dünyanın azotu nereden geliyor?

San Antonio Güneybatı Araştırma Enstitüsü’nden Kathleen Mandt, Güneş Sistemi’nin Titan atmosferindeki gazların orijinal izotop oranını zamanla değiştirecek kadar yaşlı olmadığını söylüyor:

“Bu oranın zamanla nasıl değişeceğine yakından baktığımızda önemli bir değişiklik olamayacağını bulduk. Titan’ın atmosferi o kadar yüksek oranda azot içeriyor ki 4 milyar yıldan eskiye uzanan Güneş Sistemi tarihinde bu izotop izini hiçbir süreç önemli ölçüde değiştiremez.”

 

 

Titan’ın atmosferindeki azotun Oort Bulutu’ndan kaynaklanıyor olması, bir yandan da Dünya atmosferinin yaklaşık yüzde 78’ini oluşturan azotun Oort Bulutu’ndan gelmediğini gösteriyor. Çünkü Titan’ın azot 14/15 oranı hem Satürn’den hem de Dünya’dan farklı.

Bilim adamları Dünya’daki azotun 4,1 ila 3,8 milyar yıl önce yaşanan Geç Ağır Bombardıman döneminde gezegenimize çarpan kuyrukluyıldızlardaki amonyak buzundan geldiğini düşünüyor. Bu durumda söz konusu kuyrukluyıldızlar da Kuiper Kuşağı’ndan geliyor olmalı.

Aslında tutarlı bir hikaye bu: Dünya’nın suyu Kuiper Kuşağı kuyrukluyıldızlarından geldiğine göre, bu cisimlerin gezegenimize amonyak buzu taşımış olması da mümkün.

 

 

Alternatif teoriler

Astrofizikçi Kathleen Mandt bu konuda temkinli: “Bazıları Dünya’ya azotu göktaşları getirdi diyor ve bazıları da azotun doğrudan Güneş’i oluşturan gaz diskinden geldiğini söylüyor. Bu ileride araştırmamız gereken ilginç bir bulmaca.”

Evet oldukça ilginç bir bulmacadan söz ediyoruz, çünkü Asteroit Kuşağı’ndaki asteroitlerin amonyak veya su buzu içermeyen kuru kaya parçaları olduğunu söylemiştik. Elbette Kuiper Kuşağı’nın sadece kuyrukluyıldızlardan değil, aynı zamanda yüksek oranda buz içeren asteroitlerden de oluştuğunu düşündüğümüzde bulmacayı çözmek kolaylaşıyor.

 

 

Reşit taşı

Mandt ve meslektaşları şimdi ESA’nın Rosetta seferinden gelecek verileri bekliyor. Rosetta uzay sondası, yıl sonunda Kuiper Kuşağı kaynaklı 67P/ Churyumov-Gerasimenko kuyrukluyıldızını inceleyecek. Bilim adamları Kuiper Kuşağı üyesi kuyrukluyıldızın izotop oranının Titan’dan farklı çıkacağına emin. Ancak, bu oran Titan’la aynı çıkarsa Güneş Sistemi’yle ilgili teorilerimizi değiştirmemiz gerekecek.

Toparlayacak olursak, NASA’nın California Pasadena’daki Jet İtki Laboratuarı’ndan Cassini Proje Asistanı Scott Edgington yazının ana fikrini şöyle özetliyor: “Bu heyecan verici sonuç, Cassini’nin sağladığı bilimsel verilerin Güneş Sistemi’nin tarihi ve Dünya’nın oluşumu hakkında bize yeni bilgiler sunduğunu gösteren en bariz örnek.”

 

 

Titan’ın metan gölleri

 

 

 

 

Voyager 2012’de güneş rüzgarının dışına çıkarak yıldızlar arası uzaya girdi

 

 

 

 

¹Kathleen E. Mandt, Olivier Mousis, Jonathan Lunine, Daniel Gautier. Protosolar Ammonia as the Unique Source of Titan’s nitrogen. The Astrophysical Journal, 2014; 788 (2): L24 DOI: 10.1088/2041-8205/788/2/L24