Yazan: Asya Demirkol
Düzenleyen: Ümit Sözbilir
Uzaydaki yerel konumumuz Güneş Sistemi; Güneş, sekiz gezegen, asteroid, kuyruklu yıldız ve pek çok cüce gezegenin yanı sıra uyduları da içerisinde barındırıyor. Peki uydu olarak adlandırılan gök cisimleri tam olarak nedir?
Ulusal Astronomi Birliğine göre uydu; bir gezegenin, bir cüce gezegenin ya da küçük gezegenlerin yörüngesinde dolanan katı cisimlerdir. Uydular pek çok şekilde, tipte ve boyutta olabilir ve çok azı bir atmosfere sahiptir. Yapılan bilimsel analizler sonucunda, şu anda Güneş sisteminde yaklaşık olarak 173 tane uydu bulunuyor. Cüce gezegenlerin sahip olduğu uyduları da hesaba katarsak bu sayı 182 civarına çıkıyor.
İç güneş sisteminde bulunan karasal gezegenleri incelediğimizde Merkür ve Venüs’ün herhangi bir uydusunun bulunmadığını görüyoruz. Öte yandan dış güneş sisteminde gaz devlerine baktığımızda oldukça kalabalık bir uydu sistemi ile karşılaşıyoruz. Bunun sebebi ise gaz devi gezegenlerin geniş çekim alanlarından dolayı küçük nesneleri yakalayabilme kabiliyetlerinin çok daha fazla olmasından kaynaklanıyor.
Astronomide, çoğu cisim oyunu kurallarına göre oynar. Örneğin çoğu gök cismi saatin dönme yönünün tersi yönde dolanır, belli bir açıyı baz alarak kendi etrafında döner ve daha pek çok benzeri kurala uyarak kaos içerisindeki konumunu korur. Ancak, evren kocaman bir deniz ve bu denizde istisna olan oldukça fazla cisimler de mevcut. Hatta bazıları çok da uzakta değil, Güneş Sistemimizde!
Gökyüzündeki Gümüş Bilye: Ay
Belki de “Ay’ın nesi bu kadar ilginç?” diye düşünebilirsiniz. Ancak Ay, gördüğümüzden ve bildiğimizden çok daha derin ve inanılmaz. “Bu, bir insan için küçük bir adım, insanlık içinse dev bir sıçramadır.” Neil Armstrong’un Ay’daki Sessizlik Denizi’nin çıplak kayalıklarına ilk ayak bastığı an söylediği bu söz belki de hiç unutulmayacak. İnsanlık olarak , o an nihayet Ay’ın bütün sırlarını çözdük gibi bir kanıya kapılmıştık. Ancak çok yanılmışız; Ay hâlâ sürprizlerle dolu.
Yer’in tek doğal uydusu olan Ay’ın nasıl oluştuğu oldukça tartışmalı bir konu olup, hakkında pek çok teori mevcuttur. Bu teorilerden biri, 1898 yılında George Darwin tarafından “parçalanma kuramı” ismiyle ortaya atılmıştır. Bu kurama göre, ekseni etrafında dağılma hızı civarında dönen genç Yer küre’nin ekvatorundan kopan dış katman parçaları zaman içerisinde birleşerek Ay’ı oluşturmuştur. Kuramı değerlendirdiğimizde, Yer’in ekvatorundan dışarı fırlatılan parçalarla oluşacak Ay’ın ekliptik düzlemi ile 23,5 ° açı yapan bir yörünge üzerinde dolanması gerekir. Ancak Ay’ın yörüngesi ekliptiğe çok yakındır ve 5,15°’lik açı yapar. Ayrıca kurama göre, Yer ve Ay kayalarının benzer kimyasal bileşimler göstermesi de gerekir, Ay’dan toplanan kaya örnekleri ise bu durumun tersini söyler.
Karşıt bir görüş olarak ortaya çıkan “yakalanma kuramı” ise, Ay’ın Güneş etrafında bir yörüngede, Yer’den bağımsız olarak oluştuğunu ve daha sonra Yer tarafından yakalanarak çevresinde bir yörüngeye oturtulduğunu söylemekte. Ancak, Ay boyutlarındaki bir cismin, Güneş etrafındaki yörüngesinden kopartılıp Yer etrafında bir yörüngeye Yer’e çarpmadan oturtulabilmesi için sayısız dinamik koşulun aynı anda sağlanması gerekir. Bununsa olma olasılığı oldukça düşüktür.
Diğer bir kuram “beraber oluşma kuramı”dır. Yer ve Ay’ın aynı zamanda, aynı yerde ancak birbirlerinden bağımsız olarak meydana geldiklerini söyler. Bu kuramın da olma olasılığı düşüktür çünkü aynı materyal içinden sadece gezegenimsilerle Yer, aşırı ısıtılmış kaya artıklarıyla da Ay oluşmak zorundadır ve bu derece bir ayrım mümkün değildir.
Günümüzde varılan bilimsel fikir birliği altında bu 3 kuramın da geçerli olmadığı ortaya konmuştur. Bugün büyük ölçüde kabul edilen kuramsa, 1975 yılında William Hartmann, Donald Davis, Alastair Cameron ve W.Ward tarafından ortaya atılan “çarpma-fırlatma kuramı”dır. Bu kurama göre Mars boyutlarında bir ön-gezegen, yanından geçerken Yer’e çarpmış, çarpışma merkezsel olmadığı için cisim Yer’in üst katmanının bir kısmını sıyırıp soyarak kendi mantosuyla beraber uzaya dağıtmıştır. Bu ön-gezegenin çekirdeği yoğun olduğundan, dağılmadan Yer’in bünyesine katılmıştır. Fırlatılan artık madde ise soğuyarak Ay’ı oluşturmuştur. Kuram bu haliyle Ay’ın ekliptikle yaptığı açının Yer’in yaptığı açıdan küçük oluşunu, Ay’daki kimyasal yapıyı ve Ay’ın çekirdeğinin Yer’inkine oranla çok daha küçük ve ortalama yoğunluğunun daha düşük olmasının nedenlerini, akla yatkın bir şekilde açıklayabilmektedir.
Ay’ın ve Yer’in Kütlesel Oranları Güneş Sistemindeki En İlginç Oranı Veriyor
Yer’in kütlesi Ay’ınkinin 81 katıdır; ancak diğer gezegen-uydu çiftlerine baktığımızda (Plüton hariç) bu farkın çok daha fazla olduğunu görürüz. Örneğin Satürn uydularının en büyüğü olan Titan’ın kütlesi, Satürn’ünkinin 1/4150’si kadardır. Jüpiter ve Ganymede’inkiyse bundan çok daha fazladır. Sonuç olarak, Ay’ın durumu istisnaidir. Bu ilginç oran, Ay’dan kaynaklanan çekimsel gücü açıklar.
Ay’ın Hep Aynı Yüzünü Görüyoruz, Peki Neden?
Çoğumuzun dikkatini kesinlikle çeken bir gerçek vardır ki, o da Ay’ın hep aynı yüzünü görüyor olmamızdır. Bunun ise asıl sebebi, Ay’ın dönme ve dolanma dönemlerinin birbirine eşit olmasından kaynaklanır. Konuyu biraz daha ayrıntılı açıklayalım: Bilindiği üzere, Ay hem kendi etrafında döner hem de Yer etrafında dolanma hareketi yapar. Ay, Yer etrafında 1 tam dolanma yaptığında, kendi etrafında da 1 tam dönme hareketi yapar ve bu hareketleri eş zamanlı olarak tamamlar. Bu nedenle de, diğer yüzünü hiçbir zaman göremeyiz. Bu duruma kütle çekim kilidi denir.
Ay’ın göremediğimiz diğer yüzüne genellikle karanlık yüz deriz ancak bu yanlış bir tabirdir çünkü Ay’ın her iki yüzü de Güneş ışığı görür. Bu nedenle bu yüze “Ay’ın uzak yüzü” demek çok daha doğru olacaktır.
Ay Her Yıl 3,8 cm Uzaklaşıyor
Apollo araçları ile Ay’a inen astronotlar, yüzeye bir dizi yansıtıcı bırakmışlardır. Böylece Ay’ın uzaklığı her an hesaplanabilmektedir. Yapılan ölçümler sonucunda Ay’ın her yıl 3.8 cm uzaklaştığı bulunmuştur. Peki bu uzaklaşmaya sebep olan kuvvet nedir? Yer’in dönmesinden kaynaklanan enerjinin bir kısmı kütle çekiminden kaynaklanan gel gitsel kabarmaya aktarılır. Gel gitsel kabarma, Ay’a bir miktar enerji gönderir ve Ay’ı daha üst bir yörüngenin içine iter. Örneğin, dönme dolapta hızlı bir şekilde dönen kişilerin kendilerini dışarıya doğru savruluyor gibi hissetmeleri bu duruma örnektir. Yani, Ay açısal momentumunu korumak için uzaklaşmak zorundadır. Aynı zamanda söylememiz gerekir ki, uzun bir zaman sonra (yaklaşık 1 milyar yıl sonra) Ay uzaklaştıkça çok daha küçük görünecek ve bu nedenle de tam bir Güneş tutulması görmek mümkün olmayacak.
Jüpiter’in Uyduları
Yazımızın başında gaz devlerinin çekim gücünden dolayı uyduları yakaladığından ve bu nedenle de uydu sayılarının karasal gezegenlere oranla daha fazla olduğunu söylemiştik. İşte tam bu sebeple Güneş Sisteminin devlerinden biri olan Jüpiter, hiç de hafife alınacak bir gezegen olmadığını göstererek tam 79 uyduyu çekim gücünün etkisi altına alıyor! Bu uyduların her biri farklı özelliklere sahip ancak içlerinden bazıları çok daha garip davranıyor. Galileo Uyduları olarak da bilinen bu uydular Güneş sistemindeki en tuhaf ve en muhteşem uydular olmaya aday.
Jüpiter’in En Kızgın Uydusu Io
Jüpiter’ in en kızgın uydusu Io’dan çıkan volkanik patlamaların uzunluğu Jüpiter’e kadar uzanıyor. Önceden Io’nun tıpkı Ay gibi, jeolojik olarak ölü, kraterlerle kaplı bir uydu olduğunu sanıyorduk. Ancak 5 Haziran 1979’da Voyoger 1’in 21000 km uzaklıktan çektiği Io görüntüleriyle yanıldığımızı anladık. Bu görüntülerde herhangi bir kratere rastlanmazken, farklı şekillerde çukurlar ve parlak renkte alanlar olduğunu gördük.
Yapılan ilk incelemeler sonucunda, Io’nun yüzey şekillerinin, ileri düzeyde volkanik etkinlik ile meydana geldiği ortaya çıktı. Gerçekten de Io, Güneş sistemi içinde volkanik olarak en aktif gökcismidir. Ancak aklınıza Yer’de gerçekleşen volkanik olayları getirmeyin çünkü Io’daki volkanik patlamalar Yer’deki volkanik patlamalardan çok daha serttir. Örneğin volkandan oluşan püskürmenin oluşturduğu “volkanik şemsiye” yükseklikleri 70-280 km’ye kadar çıkabilir. Yani püsküren madde neredeyse Jüpiter’e kadar ulaşabilmekte! Püsküren maddenin bu yüksekliklere ulaşabilmesi için volkanik çıkış noktasından 300-1000 m/sn hızla ayrılması gerekir ve Yer’deki en etkin volkanlarda bu değer 100 m/sn’dir.
Bu volkanik şemsiyeler kükürt ve kükürt dioksitten meydana gelir. Yapılan kızıl öte gözlemleri sonucunda, lav akıntılarına ait sıcaklıkların 1450-1750° olduğu bulunmuştur. 300′ e yakın olan volkanik etkinliklerin her biri saniyede 10 bin ton madde püskürtür. Bu madde miktarı tüm uydu yüzeyini 100 yıl içerisinde 1 metre kalınlıkta bir tabaka ile kaplamaya yeterlidir. Yani Io’da herhangi bir çarpma krateri oluşmuş olsa bile muhtemelen bu volkanik etkinliklerle silinmiştir.
Bu volkanik püskürmelerin Jüpiter’e kadar ulaştığını söylemiştik. Çıkan maddenin büyük bir çoğunluğu uydunun yüzeyine geri inerken, bir kısmı da Jüpiter tarafından yakalanır. Bu gayet olağan bir durumdur çünkü Jüpiter’e bu kadar yaklaşıp da onun çekim gücünden etkilenmeyen bir cisim bulmak oldukça zordur. Jüpiter tarafından yakalanan bu parçalar gezegenin etrafında Io’nun yörüngesini merkez alır bir biçimde bir boru gibi uzanır. Bu yapıya Io Torus adı verilir.
Io hakkındaki tek ilginç şey sadece volkanik etkinlikleri değildir, aynı zamanda Jüpiter’in manyetik alanı büyük bir hızla dönerek Io üzerinden geçtiğinde uydu içerisinde 400 bin volta yakın elektrik üretilir. Tamı tamına 5 milyon amperlik bir elektrik akımı ise Io boyunca akar.
Okyanuslar Dünyası: Europa
Europa Güneş sisteminin en pürüzsüz yüzeyine sahip cismidir. Yüzey şekillerinin yüksekliği birkaç yüz metreyi geçmez ve yüzeyinde neredeyse hiç krater bulunmaz.
Europa’nın Yüzeyinin Atlında Kocaman Bir Okyanus Bulunuyor
Io gibi Europa’da sadece boyutlara bakıldığında jeolojik olarak ölü bir uydu olması beklenen ancak bu kuralı bozan bir cisimdir. Çünkü Europa’nın yüzeyinin altında donmuş bir su dünyası bulunmakta! Geçen aylarda NASA’nın oldukça heyecan yaratan açıklamasında: Europa’dan yayılan su buharının, Olimpik boyutlu bir yüzme havuzunu dakikalar içinde dolduracak boyutta olduğu belirtilmekteydi.
3.100 km bir ekvatoral çapa sahip olan Europa, Yer’in uydusu Ay’ın yaklaşık %90’ı kadardır. Yani eğer Europa bizim uydumuz olsaydı, kabaca gökyüzünde Ay’ın boyutuyla aynı, ancak çok daha parlak görünürdü. Aynı zamanda, Europa’nın yüzeyi su buzu ile kaplı olduğundan, ışığı Ay’dan 5,5 kat daha fazla yansıtacaktır.
Jüpiter’in bu ilginç uydusunun yapısına baktığımızda, en dışta 100-200 km kalınlıkta bir buz ve su katmanı ile kaplı olduğunu görüyoruz. En içte demir çekirdek ve bu çekirdeği saran kayalık bir manto ile karşılaşıyoruz.
Oldukça Karanlık Bir Uydu: Callisto
Callisto, diğer Galileo uydularıyla karşılaştırıldığında, en fazla kraterleşmeye sahip olan uydudur. Yüzeyi kraterlerle kaplıdır ve Güneş Sistemi’nin en büyük krateri, 4000 km çapındaki Valhalla Krateri burada bulunur.
Callisto’da Kraterleri Silen Şeyin Ne Olduğu Çözülemiyor
Albedosu (bir gök cisminin ışığı yansıtma miktarı) oldukça düşüktür, bu nedenle karanlık bir yüzeye sahiptir. Peki Callisto’yu ilginç kılan nedir? Voyager görüntüleri, Callisto yüzeyinin hiçbir zaman jeolojik süreçlerle yenilenmediğini ortaya koymuştur. Bu nedenle bazı bilim insanları önceden, Callisto’nun kaya ve buzdan oluşan sıkıcı bir uydu olduğunu düşünmüşlerdir. Ancak NASA’nın Galileo uzay aracından gelen verilen sonucunda Callisto’nun bir sırrı olabileceği ortaya çıkmıştır; yüzeyinin altında tuzlu bir okyanus. Böylece bu bulgu, bir zamanlar ölü görünen ayı, hayatı barındırabilecek dünyalar listesine koymuştur. Yani, aradığımız yaşam formu, Callisto’nun karanlık yüzeyinde bir yerlerde olabilir.
Öte yandan bu uydu ile ilgili bir diğer ilginç gerçek, yüzeyinde hiç küçük çaplı bir krater bulunmamasıdır. Bunun gayet doğal olduğunu düşünebilir ve enteresan bir şey göremeyebilirsiniz. Ancak bu durum kraterlerin yüzeyden bir şekilde silinmiş olmaları anlamına gelir ve kraterleri silen ‘şeyin’ hangi koşullar altında sağlandığı bilinmemektedir. Ayrıca, Callisto’nun buzlu yüzeyinin koyu renkli bir toz örtüsü kaplı olması da ilginç olan başka bir özelliğidir çünkü bu toz maddenin nereden geldiği hala bilinmemektedir.
Satürn’ün Uyduları
Halkalı Gezegenin En Büyük Uydusu: Titan
Güneş sistemimizin halkalarıyla ünlü gezegeni Satürn, bir gaz devi ve en çok uyduya sahip olma rekorunu elinde tutuyor. Satürn’ün tam olarak 82 uydusu mevcut. Bu uydulardan özellikle ikisi insanlık için oldukça önem teşkil ediyor: Titan ve Enceladus. Titan, Satürn’ün en büyük uydusudur. Satürn’den uzaklığı 1,2 milyon olan Titan’a Güneş ışınlarının ulaşması 80 dakika sürer. Yarıçapı 2575 km olan bu uydu, Ay’dan %50 daha geniştir. Aynı zamanda Titan’ın Ay ile ortak bir özelliği de bulunur: Titan da, tıpkı uydumuz Ay gibi eş dönmeye sahiptir, yani her zaman aynı yüzünü gösterir. Peki Titan’ı Güneş sistemimizdeki en garip uydulardan biri yapan şey nedir? İlk olarak Titan, Güneş sistemi içerisinde kayda değer bir atmosfere sahip tek uydudur. 1900’lü yılların başlarında bilim insanları Titan’ın boyutlarına bakarak bir atmosferi olacağını düşündü. Gerçekten de 1944 yılında ünlü bilim insanı Kuiper’in Titan yüzeyinden yansıyan Güneş ışığı tayfında metan çizgilerini keşfetmesiyle bu tahmin doğrulanmış oldu.
Şimdi ise gelelim Titan’ın insanlık için oldukça önemli bir başka özelliğine: Titan’ın atmosfer yapısını incelediğimizde %90 gibi oldukça büyük bir oranda azot moleküllerinden oluştuğunu görüyoruz. Azottan sonraki en bol gaz ise metan. Bu gaz dağılımına bakarak Titan yüzeyinde hidrokarbon nehirleri ve denizleri olması gerektiğini rahatlıkla söyleyebiliriz. Buradaki en önemli ayrıntı, Titan atmosferinde ve yüzeyinde bulunan bazı hidrojen, karbon ve azot bileşiklerinin canlı yaşamın yapı taşlarının oluşturan organik moleküller olmasıdır. İlk başta -178°C gibi düşük ortalama yüzey sıcaklığı altında Titan’da yaşam araştırması yapmak pek de mantıklı gelmemektedir. Ancak Titan’ın şu anki durumu, bir zamanlar oluşum sürecindeki Yer’in ilkel koşullarına benzemektedir,bu nedenle Yer’de yaşamın kökeni ile ilgili araştırmalar için önemli bir laboratuvar olanağı sunmaktadır. Yani Titan’ın şu anki durumuna bakarak, yaşadığımız gezegenin gençlik dönemini ve canlılığın oluşumunun yapı taşlarını derinlemesine incelememiz mümkün.
Bir Buz Dünyası: Enceladus
500 km bir çapa sahip olan bu uydu, Güneş sisteminin en yüksek yansıtma gücüne sahip cisimlerinden biridir. 0,95 civarında bir albedoya sahiptir. Yani, Güneş’ten aldığı ışığın %90’ını geri yansıtır. Enceladus ile ilgili oldukça enteresan olan gerçekse, aslında küresel bir yapı oluşturamayacak kadar küçük olması . Ancak Enceladus’un kütlesinin büyük bir bölümü su buzundan oluştuğu için böylesi düzgün bir küresel yapıya sahip olabiliyor. Aynı zamanda Satürn gibi bir gaz devine yakın olduğundan dolayı güçlü bir gelgit etkisi yaşıyor. Satürn’e sadece 238 bin km uzaklıkta olan Enceladus bu gelgit etkisi nedeniyle sürekli bir lastik top gibi sıkışıp genişliyor.
Ancak Enceladus’u, Güneş sistemimizdeki belki de en önemli uydu yapan özelliği bir lastik top gibi sıkışması değil. Enceladus, Güneş Sistemimizde yaşam bulmak için en iyi adaylardan biri kabul ediliyor! Bunun sebebi ise, Enceladus’ta keşfedilen ve canlılığın yapı taşlarını oluşturan amino asitler. Bilim insanları bu bulguyu, Güneş Sistemimizin başka bir yerinde yaşam olup olmadığı “bulmacasının önemli bir parçası” diye tarif ediyor. Peki Enceladus’ta amino asitlerin bulunduğunu nereden biliyoruz? Cevap gayzerlerde. Enceladus’un yüzeyinden fışkıran bu gayzerler ilk olarak uydunun çekirdeğindeki maddeleri püskürten güçlü hidrotermal bacalardan yükseliyor. Ardından suyla karışarak uzaya su buharı ve buz parçacıkları halinde fışkırıyor. NASA’nın uzay aracı Cassini, bu gayzerlerin içinden geçmiş ve topladığı verileri Dünya’ya göndermişti. Yapılan incelemeler sonucunda buz parçalarının içinde bulunan moleküllerin azot ve oksijen taşıyan bileşikler içerdiği keşfedildi. Dünya yüzeyinde bu bileşikler kimyasal tepkimeye girerek amino asitleri üretebilmekte. Sonuç olarak, Enceladus’taki hidrotermal bacalar da tıpkı Dünya’da olduğu gibi amino asitlerin oluşumuna yardım ederek aynı şeyi yapıyor olabilir!
Neptün’ün Dev Uydusu: Triton
Neptün’ün uydusu Triton, Güneş sisteminde bulunan en büyük gök cisimlerinden birisidir. Sistemdeki en büyük yedinci uydudur. Bize en uzak gezegenin etrafında dolanan Triton, Neptün’ün güçlü kütle çekim etkisine maruz kalır. Bu o kadar güçlü bir çekim kuvvetidir ki uydunun buzlu yüzeyinin altında, donmamış bir okyanus olabileceği düşünülmekte. Ayrıca uzay aracı Voyager 2’ye göre Triton, yaklaşık 10 milyon yıl önce jeolojik olarak aktif bir uyduydu.
Triton hakkındaki en ilginç gerçek, onun ters yönde bir yörünge izlemesine neden olacak asiliğidir. Konuyu biraz açalım: Bildiğiniz üzere her uydu, etrafında dolandığı gezegenin kendi etrafındaki dönüş yönüne doğru bir yörünge izler. Ancak Triton, Neptün’ün kendi etrafında döndüğü yönün tam tersine bir yörünge izlemektedir. Peki buna sebep olan nedir? Cevap oldukça basittir; Triton yakalanmış bir uydudur. Triton’un yapmış olduğu yörünge izleniminin en büyük nedeni, Triton’un bir zamanlar Kuiper Kuşağı üyesi olması ve Neptün’ün güçlü kütle çekim kuvvetinden dolayı Triton’un kuşaktan çıkıp Neptün’ün uydusu olmasıdır. Olayların oluşumu esnasında uydunun gezegene göre ters bir yörünge izlediği düşünülmektedir. Görüldüğü üzere, Güneş sistemimiz ilginç gök cisimleriyle dolup taşan kocaman bir okyanus ve keşfedilmeyi bekliyor. Gelecek teknoloji ve yapılacak keşifler neleri getirecek bilmiyoruz ancak emin olduğumuz tek bir şey var; oldukça heyecan verici olacağı! Bilimle kalın!
KAYNAKLAR
http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/neden-ayin-hep-ayni-yuzunu-goruruz
https://www.fizikist.com/90-saniyede-bilim-neden-ayin-tek-yuzunu-goruruz/
https://solarsystem.nasa.gov/solar-system/our-solar-system/in-depth/
https://solarsystem.nasa.gov/moons/earths-moon/in-depth/#potential_for_life_otp
Gezegenler Kılavuzu-Patrick Moore (sf:91-110)
