Uydumuz Ay ve Gaz Devi Jüpiter Nasıl Oluştu?

Amerikalı ve İsviçreli bilim insanlarına göre, Jüpiter’e çarpan Uranüs büyüklüğündeki bir gezegenimsi, gaz devinin iç güneş sistemine göç etmesine neden oldu. Bu süreçte Jüpiter Güneş’e yakın süper dünyaları yok etti. Bunların kalıntılarından ise Dünyamız oluştu ve Theia adlı gezegenimsinin Dünya’ya çarpmasından sonra da uydumuz Ay meydana geldi. Peki bütün bunlar nasıl oldu?

Uydumuz Ay doğal afetle doğdu

Theia eski Dünya’ya çarpınca bugünkü Yer 2.0 ve uydumuz Ay meydana geldi. Sonra yeni oluşan Satürn, Jüpiter’i bugünkü yerine çekti. Jüpiter de Satürn, Uranüs ve Neptün’ü öteleyince bildiğimiz Güneş Sistemi oluştu.

İnanılmaz bir olaylar zinciri değil mi? 😮 Oysa şu anda Samanyolu’nda oluşmakta olan 100 milyonlarca bebek yıldız sisteminde bu sürecin benzerleri defalarca tekrarlanıyor ve tekrarlanacak. Siz de Güneş Sistemi’nin çalkantılı ilk günlerine hoş geldiniz. Şimdi gezegenlerin nasıl oluştuğunu göreceğiz.

İlgili yazı: Küresel Isınmayı Yavaşlatmak İçin Eti Azaltın

 

Uydumuz Ay ve Jüpiter’in doğuşu

Merhaba bilim yolcuları… Derler ki bir hikayeyi anlatırken çok uzatma. Hele Dünya bir toz bulutuydu diye hiç başlama. Ancak merak etmeyin. Dünya’nın toz bulutu ile çakıl taşlarından nasıl oluştuğunu daha önce yazmıştım ve gezegenimizin 4,5 milyar yıllık tarihini de burada tekrarlayacak değilim.

Öte yandan, bugünkü yazının konusu olan gezegenlerin oluşumu çok ilginç bir hikaye; çünkü 4,54 milyar yıl önce Güneş Sistemi’nde muhtemelen 20 gezegen vardı. Sonra bunlar aralarında bilardo topları gibi çarpıştılar. Kazananlar ise günümüzün 8 gezegenli Güneş Sistemi’ni oluşturdu.

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

 

Peki bütün bunlar nasıl oldu?

Her şeyden önce Güneş Sistemi’nin en büyük ve en kütleli gezegeni Jüpiter olup bunun sebebi çok basittir. İlk oluşan gezegen olunca civardaki malzemeyi en çok Jüpiter kaptı. Güçlü yerçekiminin etkisiyle en hızlı ve en çok o büyüdü. Belki de Satürn’den sadece birkaç yüz bin yıl önce oluştu; ama bu, eski Güneş Sistemi’nde kıyamet koparıp birçok gezegeni yok ederek bugünü yaratmasına yetti.

Nasıl derseniz bol bol çarpışarak: Genç Güneş Sistemi’nin en büyük ve kütleli gezegeni iseniz zaman aynı zamanda ağır ağabey oluyorsunuz. Bu da karizmatik olmanız ve üstünüze çok sayıda kuyrukluyıldız çekmeniz demek. Şaka bir yan, Jüpiter o kadar çok kuyrukluyıldızı kendine çekti veya beceremeyince de uzaya savurdu ki bütün bu süreçte fazlasıyla enerji kaybetti.

Jüpiter kendisine çarpan kuyrukluyıldızlarla momentum kazanırken, uzaya savurduğu cisimler yüzünden de momentum kaybetmeye başladı. Sonuçta uzaya savurduğu cisimler galip geldi ve Jüpiter’in yörünge hızı yavaşladı. Bu da Güneş’in yerçekimine kapılıp iç Güneş Sistemi’ne doğru göç etmesine yol açtı. Böylece uydumuz Ay ve Dünya’nın oluşumuna yol açan olaylar zincirini başlattı:

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Göçmen Jüpiter ve uydumuz Ay

Samanyolu galaksisindeki öte gezegenlere baktığımızda, hayata elverişli Dünyamızı barındıran Güneş Sistemi’nin oldukça aykırı kaldığını görüyoruz. Yabancı yıldız sistemlerinde genellikle Güneş’e çok yakın dönen sıcak Jüpiterler var. Bunlar da güneşe göç ederken diğer kayalık gezegenleri yok ediyor veya daha oluşum aşamasında iken bu gezegenleri doğuracak olan materyali çalıyorlar.

Öyleyse bizim Güneş Sistemimiz nasıl meydana geldi? Sonuçta Güneş’e yakın Merkür, Venüs, Dünya ve Mars gibi kayalık gezegenler var. Ardından gaz devi Jüpiter ve Satürn, sonra da buz devleri Uranüs ile Neptün geliyor. Mars ve Jüpiter arasında ise Asteroit Kuşağı yer alıyor.

İşte bütün bunların mimarı Jüpiter’dir ki en büyük kütleye ve enerjiye sahip gezegen olarak Güneş Sistemi’nin şekillenmesinde önemli rol oynaması çok normal. Anormal olan, şimdiki özel gezegen düzenini kurmasını sağlayan ve sonuçta Dünya’da hayatı oluşturan süreçler.

İlgili yazı: Mars’ta Bulunan Metan Gazı Hayat İzi mi?

 

Bütün bunlar nasıl oldu derseniz

Jüpiter daha baştan Güneş Sistemi’ne yakın oluştu. Belki Merkür kadar yakın değil; ama Mars’ın hemen ötesinde. Sonra yukarıda belirtilen süreçle Güneş’e göç etti. Bu sırada Güneş çevresinde oluşan ve Dünya’dan 2 ila 4 kat büyük olan, bu sebeple de asla karmaşık hayat barındıramayacak olan süper dünyaları Güneş’e savurdu (Bkz. En Şaşırtıcı Sıcak Buz ve Süper Sıvı Dünyası).

İşte bu süper dünyalar yıldızımıza çok yaklaşınca gelgit etkisiyle parçalandılar. Ancak, kalıntıların bir kısmı Güneş’e düşerken Satürn oluşumunu tamamladı ve Jüpiter’i de Güneş’e çok yaklaşıp parçalanmadan önce yerçekimiyle kendine çekmeye başladı. Sonra olaylar çok enteresan bir hal aldı:

Jüpiter, bugünkü asteroit kuşağından geçerken bölgedeki materyali dağıttı veya kendine çekti. Böylece burada bir gezegen oluşmasını önledi. Sadece güdük küçük gezegen Mars, Asteroit Kuşağı’nın Güneş’e bakan tarafında oluştu.

Jüpiter bugünkü yörüngesine otururken, Satürn’ü ve onunla birlikte Uranüs ile Neptün’ü de dış Güneş Sistemi’ne itti. Nitekim Jüpiter’in Güneş’e ortalama uzaklığı yaklaşık 778 milyon km, Satürn’ün uzaklığı 1,43 milyar km, Uranüs’ün 2,87 milyar km ve Neptün’ün uzaklığı da 4,49 milyar km’dir. Bunlar rezonans halindeki yörüngelerdir.

Uydumuz Ay ve dışlanan gezegenler

Oysa bu gezegenlerin yaklaşık 4,55 milyar yıl önce, Asteroit Kuşağı’nın hemen ötesinde, Güneş’e 440 ila 800 km mesafede oluşmuş olması gerekiyordu. Her durumda Uranüs ve Neptün’ün ötelenmesi, onların dış güneş sistemindeki buzlu materyali üstüne çekerek buz devlerine dönüşmesine neden oldu.

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Uydumuz Ay ve Dünya’ya gelince

Eski Dünya’da olaylar çok farklı gelişti. Bizzat Dünya, Jüpiter’in yok olmasına yol açtığı süper dünyaların kalıntılarından meydana geldi. Ancak, karmaşık hayata elverişli olacak kadar büyük ve ağır değildi. Büyük olasılıkla solunabilir atmosferini parçalayacak olan güneş rüzgarına karşı güçlü bir koruma sağlayabilecek manyetik alanı ve bunu doğuracak ağır bir demir-nikel çekirdeği yoktu.

Ancak, süper dünya kalıntılarından oluşan biricik gezegenler Merkür, Venüs, Dünya ve Mars değildi. Bunların dışında birkaç gezegenimsinin daha oluşması gerekiyordu. Oluştular da ve tam boy gezegene dönüşmek için Dünya ile diğer gezegenlerle rekabet etmeye başladılar.

Örneğin, Merkür’e Mars büyüklüğünde bir gezegen çarparak gezegenin kabuğunu neredeyse tümüyle yok etti. Böylece geriye beklenenden çok daha küçük olan ve neredeyse çırçıplak manto tabakasından oluşan bir cüce kaldı (Titan’dan küçük bir gezegen). Merkür bugün de devasa çarpışmanın izlerini taşıyor ve Güneş’e en yakın gezegen olarak tıpkı sıcakta kuruyan biber gibi gittikçe büzülerek çöküyor.

Dünyamıza, daha doğrusu eski Dünya’ya gelince o çoktan yok oldu. Nitekim jeolojik ve radyoaktif kanıtlar Dünya’nın 4,54 milyar yıl önce oluştuğunu gösteriyor. Oysa bu eski Dünya daha 95 milyon yıl yaşındayken, gezegenimize Mars büyüklüğünde başka bir gezegenimsi, yani Theia çarptı. Theia’nın kütlesi Dünya’nın yüzde 10’u kadardı, ama gezegenimizin kabuğunu parçalamaya yetti.

İlgili yazı: Renk Körlüğünü Düzelten Gözlük EnChroma

 

Ve uydumuz Ay geliyor

Theia’nın ağır demir çekirdeği, çarpışmanın etkisiyle Dünya’nın içine batarak çekirdeğiyle birleşti. Böylece eskisinden yaklaşık yüzde 10 daha ağır ve yüzde 16 daha büyük olan yeni bir Dünya oluştu. İsmet İnönü’nün zamanında ABD’ye dediğine benzer şekilde, yeni bir dünya düzeni kuruldu ve sonra hayat gelip bu düzende yerini aldı.

Bu çarpışma aynı zamanda Dünya’nın kendi çevresinde çok hızlı dönmeye başlamasına yol açtı. Öyle ki çarpışmadan hemen sonra bir gün sadece 5 saat sürüyordu. Bu arada Theia ve Dünya’nın eriyen kabuğunun önemli bir kısmı, Dünya çevresinde yörüngeye girerek geniş bir halka oluşturdu (bunun için yazıdaki videoları izlemenizi öneririm. Bir de dip not: Theia çarpışması 24 saat sürdü).

Kısacası Dünya sadece 100 yıl için bile olsa Satürn gibi halkalı bir gezegendi. Sonuçta bu halka kendi içinde birleşince uydumuz Ay oluştu. Ay ilk oluştuğunda Dünya’ya çok yakındı ve kütlesi Dünya’nın sadece 6’da birine eşit olsa da o kısa mesafeden, gezegenimizde belki de 1 km yüksekliğinde gelgit dalgaları oluşturuyordu (Interstellar filmindeki Miller gezegenini düşünün).

Açıkçası Ay bize hep bu kadar yakın olsaydı, bırakın 1 km yüksekliğinde dalgalarla kıtaları aşındırıp düzleştirmeyi, anakaraların (granitin) oluşmasını en baştan önlerdi. Muhtemelen dönemin sığ okyanuslarını da fazla ısıtarak karmaşık hayatın oluşmasına engel olurdu. Bunun için okyanusların kaynamasına da gerek yok. Avustralya’daki mercan resifleri küresel ısınmayla ölmeye başladı.

İlgili yazı: Kuantum Darwinizm: Evren Doğal Seçilimle mi Oluştu?

 

Uslu uydumuz Ay

Ancak Ay aslında hayata yardım etti. Gelgit etkisi çelimsiz Ay’ın enerjisini çaldı ve Dünya’nın dönüşünü yavaşlatarak 1 milyar yılda günlerin uzunluğunun 8 saate ulaşmasını sağladı. Bunun bedeli ise Dünya’nın yavaşlamayla kaybettiği enerjiyi, yine enerjinin korunumu yasası gereği olarak, momentum transferiyle Ay’a aktarmasaydı.

Kısacası Dünya’nın kendi çevresinde dönüşü yavaşlarken Ay bizden uzaklaşmaya başladı. Sonuçta günümüzün 24 saatlik günlerine ve bir yüzü hep bize bakan Ay’a kavuştuk. Üstelik asıl bu süreç, gezegenimizde ökaryot hücrelerin (DNA’sı çekirdek zarının içinde olan hücreler) ve çok hücreli canlıların ortaya çıkmasını sağladı.

Sonuçta çelimsiz Ay’ın küçük kütlesinin yarattığı yerçekimi çıpa etkisi olmasaydı, Dünya’nın eksen eğikliği 4 milyar yıl boyunca 23,5 derecede sabitlenmezdi. Mars ve diğer gezegenlerin yerçekimi, Dünya’nın eksen eğikliğinin 600 milyon yıllık sürelerle 10 dereceye kadar artması veya azalmasına yol açardı (13,5-33,5 derece).

Bu durumda Dünya’da hayat belki oluşurdu; ama karmaşık hayat ya oluşmaz ya da sınırlı canlı türlerinden oluşurdu. Her milyar yılda neredeyse göbeği üzerine yatan ve ekvatoru kutup dairesine denk gelirken hacıyatmaz gibi devamlı sallanan bir Dünya, bildiğimiz Dünya’dan kesinlikle çok farklı olurdu!

Uydumuz Ay ve buzul çağları

Üstelik Ay’ın yerçekimi çıpasının Dünya’nın eksen eğikliğini sabitlemesine rağmen, gezegenimizin ekseni 100 bin yıllık sürelerle az da olsa değişiyor. Dünya az da olsa yalpalıyor ki bu son kez olduğunda gezegen buzul çağına girdi. Son buzul çağında Neandertal ve Denisova insanlarının soyu tükenirken, türümüz Homo sapiens gezegendeki tek zeki canlı türü olarak varlığını sürdürdü. Uydumuz Ay candır!

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Yeni oluşum teorileri

Müthiş bir hikaye değil mi? Oysa bu süreçte uydumuz Ay ve Jüpiter’in oluşumu için yanıtlamamız gereken birçok soru var. Bunları kısaca sıralayacak olursak:

• Ay’ın uzak yüzündeki yer şekilleri neden farklı?
• Ay neden gelgit kilidi yedi ve neden bize hep aynı yüzü bakıyor (kütleçekim kilidi)?
• Ay kabuğunda neden hafif elementler yok?
• Ay kabuğunda neden hemen hiç su yok?
• Ay’daki oksijen ve diğer elementlerin oranı neden yerkabuğuyla aynı?
• Ay kabuğundaki elementlerin izotop oranı neden Dünya’ya çok benziyor ama az farklı?
• Jüpiter’in iç güneş sistemine göç etmesine tam olarak ne yol açtı?
• Neden Jüpiter’in çekirdeği, gezegenin manto tabakasına yarı erimiş küp şeker gibi dağılmış bulunuyor?
• Süper dünyaların yok oluşu ile Dünya’nın oluşumu, geçekten de Jüpiter’in iç güneş sistemine göç etmesine denk geliyor mu?

İşte bu yazıda ve ikinci bölümünde, Colorado Üniversitesi’nde araştırmalarını sürdüren yerbilimci Stephen Mojzsis’le birlikte bütün bu soruları aydınlatmaya çalışacak ve Güneş Sistemi’nin oluşumunu bilinen tüm detaylarıyla anlatacağız. Dünya’da hayatı ortaya çıkaran olaylar zincirini Jüpiter başlattığına göre, önce Jüpiter’i yerinden eden kök sebebe ineceğiz:

İlgili yazı: Dünyada 12 Metrelik Eksen Kayması Oluştu

 

Uydumuz Ay öncesinde Jüpiter vardı

Jüpiter bir gaz devi ve büyük ölçüde hidrojenle helyumdan oluşan atmosferinde eserek burgaçlı bulut kuşakları oluşturan rüzgarların hızı da saatte 360 km’ye ulaşıyor. Bu da Jüpiter rüzgarlarının Dünya’da görülen en güçlü kasırgadan 15 km/saat daha hızlı olması demek; çünkü 2015’te görülen Patricia Kasırgası’nın hızı sadece (!) saatte 345 km ile sınırlıydı.

Peki gaz devi Jüpiter’in enlemlerinde birisi aydınlık, biri karanlık kuşaklar halinde uzanan burgaçlı fırtına sistemlerinin kökeni nedir? Sonuçta Dünya’da kuşaklar halinde fırtınalar görülmüyor. Peki Jüpiter’de neden görülüyor? Bunun en büyük sebebi Jüpiter’in dev bir gaz topu olmasıdır; yani yüzeyinde fırtınaların hızını kesecek ve parçalayacak karalarla dağlar yok.

Bunun dışında Jüpiter kendi çevresinde dönüyor. Rüzgarları bile şekillendirecek çok güçlü bir manyetik alan üretiyor ve Güneş Sistemi’nin en kütleli gezegeni olarak, aşırı yüksek basınçta ezilen çekirdeğinin açığa çıkardığı ısıyla kendi bulutlarını kışkırtıyor. Yine de bunlar yüzeysel sebepler sayılır.

İlgili yazı: Jüpiter’in Sobası Büyük Kırmızı Leke

 

Bir de Jüpiter’in iç kesimleri var

Örneğin, gezegenin çekirdeğini yüksek basınç nedeniyle sıvılaşan derin bir metalik hidrojen ve helyum okyanusu sarıyor. Aynı zamanda, Jüpiter’in manto tabakası olan metalik hidrojen-helyum sıvısı gezegenin güçlü manyetik alanını üretiyor.

Jüpiter derinliklerindeki bu egzotik okyanus hem gezegenin fırtınalarına kuşaklar halinde çeki düzen veriyor, hem de bulut kuşaklarını döndüren enerjiyi sağlıyor. Nasıl sağlıyor derseniz: Jüpiter’in süper sıcak çekirdeğinin çıkardığı ısı, süperiletken olan metalik hidrojen okyanusunda termal çalkantılara yol açıyor. Bu çalkantılar yine termal taşınım döngüleriyle yüzeye çıkarak Jüpiter fırtınalarını besliyor.

Oysa fizikçiler 40 yıldır Jüpiter bulutlarıyla fırtınalarını gezegenin çekirdek enerjisine bağlayan bu taşınım hareketlerinin matematiksel modelini çıkarmayı başaramadılar. Kısacası Jüpiter’in katı bir çekirdeği varsa fırtınaların görülenden farklı bir hızda ve farklı burgaçlı kuşaklar halinde esmesi gerekiyordu.

Şimdi diyeceksiniz ki “Ama hocam, madem katı çekirdek Jüpiter fırtınalarını açıklamaya yetmiyor, öyleyse Jüpiter’in katı bir çekirdeği olamaz.” Ne yazık ki özellikle de bir gaz devi söz konusu olduğunda katı bir çekirdekten vazgeçmek mümkün değil. Bunu başka türlü açıklamamız lazım.

İlgili yazı: Jüpiter Çevresinde 12 Yeni Uydu Bulundu

 

Sayılarla çekirdek problemleri

Sonuç olarak Jüpiter gibi bir gaz devinin oluşması için en az 10 Dünya kütlesindeki çok ağır bir süper dünyanın çekirdek işlevi görmesi gerekiyor. Nitekim sadece en cüsseli süper dünyalar, güçlü yerçekimiyle gazları üzerine çekerek Jüpiter gibi bir gaz devi oluşturabilir. Kısacası gezegenler asteroit ve kuyrukluyıldız çarpışmalarıyla büyürler. Ancak, 10 Dünya kütlesine ulaşan bir gezegen, uzaktaki uyduları bile aktif olarak üzerine çekerek kütlesini artırıp hızla bir gaz devine dönüşecektir.

Büyük kütle ise çekirdekteki basınç ve sıcaklığın aşırı atması demek. Nitekim Jüpiter’in çekirdek sıcaklığı 24 bin derece olup (Güneş yüzeyinden 4 kat sıcak) basıncı da 25 ton/metreküptür. Bu da Vücudunuzun her santimetrekaresine 70 bin otomobil yüklemeye denktir. Dahası Jüpiter’in çekirdeği 32 bin km çapında (Dünya’nın çapının 2,6 katı) ve yaklaşık 137 milyar kere trilyon ton ağırlığında.

Özetle 100 milyon atmosferlik basınç altında inim inim inleyen Jüpiter çekirdeğinin; merkezdeki muazzam basınç, sıcaklık ve yüksek voltajlı metalik hidrojenin aşındırma etkisi nedeniyle çoktan eriyip yok olduğunu düşünebilirsiniz. Kısacası Jüpiter’in çekirdeği sonradan yok olduysa gezegenin fırtınalarını çekirdeksiz Jüpiter modeliyle açıklayabiliriz. 😀

Gezegenbilimciler de öyle düşündüler ve bunun için bilgisayar simülasyonu yapmaya başladılar. Ancak başarısız oldular. Jüpiter fırtınalarının sıra dışı şekli ve düzenini çekirdeksiz model de açıklayamadı. Bu durumda geriye bir tek şey kalıyordu: Jüpiter’in 10 Dünya kütlesindeki çekirdeği kısmen erimiş ve gezegenin iç kesimlerinde metalik hidrojen okyanusuna karışmıştı. Peki neden?

Jüpiter ve Juno

NASA bu soruya yanıt vermek ve yarı erimiş çekirdek modelini test etmek için Juno uzay sondasını tasarlayıp fırlattı. İsmini Roma efsanelerindeki baş tanrı Jüpiter’in (Zeus) eşi olan Juno’dan (Hera) alan uzay sondası 2015 yılında gaz devinin yörüngesine girdi. Böylece aynı zamanda Güneş Sistemi’nde güneş panelleriyle enerji üreten en uzak uzay aracı oldu. Peki sonra?

İlgili yazı: Europa ve Enceladus Okyanusları Neden Hayata Elverişli

 

Uydumuz Ay için tombala!

Juno yaptığı yerçekimi ölçümleriyle Jüpiter çekirdeğinin kısmen erimiş olduğunu ortaya çıkardı ve çekirdeğin termal taşınım hareketleriyle burgaçlı fırtına kuşakları arasında gayet güzel bir bağ kurdu. Yarı erimiş çekirdek modeli kanıtlanmıştı; ama çekirdeğin neden kısmen erimiş olduğu gizemini korumaya devam etti.

Sonuçta metalik hidrojenle eriyen bir çekirdeğin erimiş kısmının yüzdesi ile Jüpiter’in alt katmanlarına dağılım oranını gösteren bilgisayar simülasyonları Juno gözlem verileriyle uyuşmuyordu. Böylece bilim insanları başa dönmüş oldular; ama bu sorunu çözmek için fazla beklemeleri de gerekmedi.

Juno’nun ilk gözlem sonuçlarının açıklanmasından 3 yıl sonra; yani daha birkaç gün önce, Texas’taki Rice Üniversitesi’nden Andrea Isella ve meslektaşları ilginç bir iddia ortaya attılar: Jüpiter 4,55 milyar yıl önce yeni oluşurken, gezegene Uranüs büyüklüğünde bir cisim çarpmıştı. Bu cisim yeteri kadar kütleli ve hızlı gidiyorsa Jüpiter’i delip içine girerek çekirdeğini kısmen parçalamış olabilirdi.

Jüpiter’in içi ağdalı metalik hidrojen sıvısından oluştuğu için, çekirdeği oluşturan kaya ve demir parçaları son 4 milyar yılda dibe çöküp tekrar birleşerek katılamamıştı. Böylece Jüpiter’in çekirdeği, bal kıvamında akan süper sıvının içinde yarı erimiş durumda asılı kalarak günümüze kalmıştı.

Jüpiter’e çarpan gezegen

Böylelikle bilim insanları Juno’nun yerçekimi ölçüm verilerine geri döndüler. Sonuçta yarı erimiş çekirdek homojen bir yerçekimi alanı yaratmıyordu. Bu da Jüpiter’in iki kutbu çevresinde dönen Juno’nun hızını değiştirerek uzay aracının gezegene gönderdiği radyo dalgalarında, size yaklaşan ambulans sireninin tizleşmesine benzeyen Doppler kaymalarına yol açıyordu. Peki Jüpiter’e çarpan gezegen teorisini Juno’nun yarı erimiş çekirdeği gösteren ölçümleriyle bağdaştırabilir miydik?

İlgili yazı: Plüton Okyanusu Neden Donmuyor?

 

Bunu yapmak hiç kolay olmadı

Sonuçta bir gezegeninin yerçekimi alanındaki salınımların yol açtığı hız değişimi etkileri çok zayıftır. Öyle ki bunları güneş rüzgarı ve bizzat güneş ışığının Juno’yu hızlandırmasından ayırt etmek zordur. Her durumda Rice Üniversitesi ekibi bunu başardı ve Juno verileriyle uyumlu olan bir yarı erimiş çekirdek modeli tasarladı. Böylece işin en heyecan verici kısmı da başlamış oldu.

Juno, Jüpiter yörüngesinde kuzey kutbundan güney kutbuna giderken gezegenin yerçekimi alanının şiddetlendiğini fark etti. Daha sonra yapılan araştırmalar ise bunun Jüpiter yüzeyinde esen rüzgarların hızındaki değişiklikten kaynaklandığını gösterdi.

Şimdi diyeceksiniz ki “Ama hocam rüzgar dediğiniz şey hava akımlarıdır. Peki hava akımları bir gezegeninin yerçekimi nasıl etkileyebilir?” Dünya gibi gazı az, demirle kayası bol bir gezegen olsa haklısınız; ama Jüpiter bir gaz devi. Dolayısıyla büyük ölçüde gazdan oluşuyor ve Jüpiter’in içerdiği gaz ve metalik sıvının toplam kütlesi Dünya’nın yaklaşık 307 katına ulaşıyor!

Dolayısıyla Jüpiter’in sert rüzgarları gezegende büyük miktarda kütlenin yer değiştirmesine yol açabilir ve böylece yerçekimi alanını da değiştirebilir. Ancak, yüzeyde esen rüzgarların bunu başarması imkansızdır. Dolayısıyla Juno’nun gözlemlediği yerçekimi değişikliklerinin tek açıklaması, söz konusu rüzgarların çok derinlerde esmeye başlaması ve zamanla yüzeye ulaşmasıdır.

Öyleyse gelsin veriler

Bilim insanları Juno’nun gözlemlediği rüzgarların kaynağının, atmosferden aşağıya doğru 3000 km derinde olduğunu ve basıncın 100 bin atmosfere ulaştığı katmanlarda estiğini tespit ettiler. 100 bin atmosfer basınç da yüksek madde yoğunluğuna ve derinlerdeki hareketliliğin büyük miktarda kütle kaymasına neden olduğuna işaret ediyordu (Bu kayma Jüpiter kütlesinin yüzde 1’ine veya Dünya kütlesinin 30 katına ulaşan bir gaz katmanının yer değiştirmesine yol açıyordu!).

İlgili yazı: Güneş Sisteminde Hayata Uygun 8 Okyanus Dünyası Var

 

Toparlayacak olursak

Jüpiter bulut örtüsünün 3000 km altında metalik hidrojen ve helyumdan oluşan dev bir süper sıvı kütlesi dönüyor. Bu da Jüpiter’in yarı erimiş çekirdeğinin enerjisini üst rüzgar katmanlarına aktarıyor. Yüksek basınç altında oluşan süper sıvının tek bir ağdalı kütle halinde dönmesi; yani Dünya’nın manto katmanı gibi davranması yüzeydeki rüzgarların hızını, etki alanını ve yönünü belirliyor.

Bu da Juno’nun rüzgar özelliklerine bakarak Jüpiter çekirdeğinin hareketleri hakkında dolaylı bilgi toplamasını sağlıyor. Gerçi metalik hidrojenin 100 bin atmosfer basınçta nasıl davranacağını, nasıl çalkalanacağını ve ne tür mekanik hareketler yapacağını iyi bilmiyoruz.

Ancak, nihayetinde süper sıvıdan söz ediyoruz ve bu sıvının 3000 km gibi Jüpiter’in çapına göre çok sığ bir derinlikte oluşmasını sadece yüksek basınçta sıvılaşan gazlar teorisiyle açıklayamayız. Bunun en iyi açıklaması, Jüpiter’e Uranüs büyüklüğünde bir gezegen çarptıktan sonra kısmen eriyen çekirdek olabilir. Öyle ki metalik hidrojen sıvısına en az 5 Dünya kütlesinde demir ve kaya karışmış olmalı.

Bu da süper sıvı yoğunluğunu artırarak sadece 3000 km derinde olması gerekenden daha ağdalı akmasına yol açmalı. İşte metalik hidrojen ve helyum sıvısı bu yüzden tek bir kütle halinde devinerek Jüpiter’in burgaçlı, kuşaklı yüzey rüzgarlarıyla fırtınalarını etkiliyor. Sonuçta katı çekirdekli bir gezegeninin yerçekimi şiddeti yerden yere bu kadar çok değişmez.

İlgili yazı: Satürn Halkaları Neden Hızla Yok Oluyor?

 

Uydumuz Ay ve Jüpiter              

Peki Ay’ın oluşumunu anlatırken neden Jüpiter’in oluşumuna sıçradık ve oradan da Jüpiter çekirdeğinin nasıl oluştuğuna değindik? Bütün bunlar birbiriyle ilgili de ondan: Sonuç olarak Dünyamız Jüpiter’in iç güneş sistemine göç ederken yok ettiği süper dünya kalıntılarından oluştu.

Hatta bu kalıntıların biri de yaklaşık 4,45 milyar yıl önce Dünya’ya çarparak Ay’ın oluşmasına yol açan Theia adlı gezegenimsinin ortaya çıkmasını sağladı.

Peki Jüpiter’in iç güneş sistemine göç etmesine, sadece kuyrukluyıldızları uzaya savurduğu için yörüngede dönme enerjisini kaybetmesi mi sebep oldu? Hayır. Yeni araştırmalar gösteriyor ki Jüpiter’e çarpan Uranüs büyüklüğündeki bir gezegen, Jüpiter’in daha baştan yörüngesinden çıkarak Güneş’e yaklaşmasına yol açmış olabilir.

Dahası kendine çarpan gezegeni yutan Jüpiter’in kütlesi arttı ve bu da zaten Güneş Sistemi’nin en büyük gezegeni olan gaz devinin uzaya daha çok kuyrukluyıldız savurmasına ve artan kütlesine rağmen, daha hızlı momentum kaybetmesine de neden oldu. Sonuç olarak Jüpiter daha hızlı bir şekilde iç güneş sistemine kaymaya başladı.

İlgili yazı: Çin Ay’dan Helyum 3 Füzyon Yakıtı Getirecek

 

Uydumuz Ay için şimdilik sonsöz

Biz de böylece Jüpiter’in, yaşadığımız Dünya 2.0 ve Ay’ın oluşumu için gereken olaylar zincirini nasıl başlatmış olduğunu gördük. Peki Jüpiter’in Güneş sistemine göç etme tarihi ile eski Dünya’nın ikinci kuşak gezegen olarak süper dünya kalıntılarından oluşma tarihi birbiriyle çakışıyor mu?

Biz de yazının ikinci bölümünde bunu anlatacağız. Hepsini aynı yazıya özellikle koymadım; yoksa 7000 kelimelik bir makale olurdu! Yine de burada anlattıklarımızdan, uydumuz Ay ve Dünya’nın oluşumuyla ilgili bütün detayları okuduğunuz sonucunu çıkarmayın.

Ay’ın oluşumunu açıklayan Theia çarpışması teorisi 40 yaşına girmiş olsa da gizemini koruyor ve bilim insanlarına gezegenlerin nasıl oluştuğuyla ilgili yeni bilgiler sağlamaya devam ediyor. Bunlardan biri de Ay’ın öte yüzündeki yer şekillerinin neden bize bakan yüzünden farklı olduğu. İkinci konu ise Ay’ın neden gelgit kilidi yiyerek bize sadece tek yüzünü göstermeye başladığı.  

Ancak, bütün yanıtlar için ikinci yazıyı beklemek zorunda değilsiniz. Bu yılın başında Çin Sondası Chang’e 4 Ay’ın Öte Yüzüne İndi ve Ay’ın oluşumuyla ilgili ilginç bilgiler toplamaya başladı. Siz de buna bakabilir ve Uydumuz Ay Hakkındaki En Şaşırtıcı Gerçeklere göz atabilirsiniz. Ne de olsa insanların gelecekte madencilik üsleri kurması için Ay’da Bol Miktarda Su Buzu Bulundu. İstanbul’a yağmurlu havaların geldiği şu günlerde hafta sonu güneşli bir tatil yapmanız dileğiyle iyi okumalar.

Jüpiter’e çarpan gezegen

¹The formation of Jupiter’s diluted core by a giant impact
²The consequences of planetary migration on the minor bodies of the early Solar System
³Migrating Jupiter up to the habitable zone: Earth-like planet formation and water delivery
⁴Measurement of Jupiter’s asymmetric gravity field