Gelişmiş atom-prob tomografisi kullanılarak yapılan yeni bir çalışma, Dünya’nın Ay’ının 4,46 milyar yaşında olduğunu, yani önceki tahminlerden 40 milyon yıl daha yaşlı olduğunu belirledi. Apollo 17’deki ay kristallerinin analizinden elde edilen bu bulgu, Ay’ın oluşumunun ve bunun Dünya’nın çevresi üzerindeki etkisinin daha derinlemesine anlaşılmasını sağlıyor.
Northwestern Üniversitesi’nden bilim insanları, Apollo 17 görevi sırasında astronotlar tarafından toplanan ay örneklerinin analizine katkıda bulundu.
Bilim insanları, 1972’deki Apollo 17 misyonu sırasında toplanan Ay’dan gelen minik kristalleri analiz ederek Ay’ın tahmini yaşını revize etti. Daha önce 4,425 milyar yaşında olduğu düşünülen yeni analiz, onun yaklaşık 4,46 milyar yaşında olduğunu gösteriyor; bu da onun daha önceki tahminlerden 40 milyon yıl daha yaşlı olduğunu gösteriyor.
Field Museum’daki araştırmacılar tarafından yürütülen Glasgow Üniversitesiçalışma sayesinde mümkün oldu kuzeybatı Üniversitesi‘S atom– numunedeki en eski kristalin yaşını “belirleyen” sondalı tomografi tesisi. Araştırmacılar, Ay’dan toplanan tozun içinde saklı bulunan bu ipucu veren zirkon kristallerinin yaşını ortaya çıkararak, Ay’ın oluşumunun zaman çizelgesini bir araya getirmeyi başardılar.
Araştırma yakın zamanda dergide yayımlandı Jeokimyasal Perspektifler Mektupları.
Uzay Çalışmalarında Teknolojik Evrim
Çalışmanın yazarlarından Northwestern’den Dieter Isheim, “Bu çalışma, son insanlı Ay misyonunun Dünya’ya döndüğü 1972’den bu yana kaydettiğimiz muazzam teknolojik ilerlemenin bir kanıtıdır” dedi. “Bu örnekler yarım yüzyıl önce Dünya’ya getirildi, ancak atom sondalı tomografi de dahil olmak üzere gerekli düzeyde mikroanaliz yapmak için gerekli araçlara ancak bugün sahibiz.”
Mikroskop altında bir ay zirkon tanesi. Kredi bilgileri: Jennika Greer
Atom atom analizi, araştırmacıların zirkon kristallerindeki kaç atomun radyoaktif bozunuma uğradığını saymasını sağladı. Bir atom bozunmaya uğradığında proton ve nötronları bırakarak farklı elementlere dönüşür. Örneğin Uranyum bozunarak kurşuna dönüşür. Bilim adamları bu sürecin ne kadar süreceğini belirlediklerinden, uranyum ve kurşun atomlarının oranına bakarak bir numunenin yaşını değerlendirebilirler.
Çalışmanın kıdemli yazarı Field Museum’dan Philipp Heck, “Radyometrik tarihleme biraz kum saati gibi çalışıyor” dedi. “Bir kum saatinde, kum bir cam ampulden diğerine akar ve zamanın geçişi, alt haznede kum birikmesiyle gösterilir. Radyometrik tarihleme, ana atomların sayısını ve bunların dönüştüğü yavru atomların sayısını sayarak benzer şekilde çalışır. Dönüşüm oranı bilindiği için zamanın geçişi hesaplanabiliyor.”
Isheim, Northwestern McCormick Mühendislik Okulu’nda malzeme bilimi ve mühendisliği alanında araştırma doçentidir ve Northwestern Atom-Probe Tomografi Merkezi’nin (NUCAPT) yöneticisidir. McCormick’te Walter P. Murphy Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Fahri Profesörü ve NUCAPT’ın kurucu direktörü David Seidman da çalışmanın ortak yazarlarından biridir. Heck, Field Museum’un Robert A. Pritzker Meteoritler ve Kutup Çalışmaları Küratörü, Negaunee Etkileşimli Araştırma Merkezi’nin kıdemli yöneticisi ve Profesördür. Chicago Üniversitesi. Glasgow Üniversitesi’nde araştırma doçenti olan Jennika Greer, çalışmanın baş yazarıdır. Araştırma başladığında kendisi doktora derecesine sahipti. Heck’in laboratuvarındaki aday.
Başyazar Jennika Greer atom sondası üzerinde çalışıyor. Kredi bilgileri: Dieter Isheim, Northwestern
Ay’ın Oluşum Yılları
4 milyar yıldan fazla bir süre önce, güneş sistemi hâlâ gençken ve Dünya hâlâ büyürken, dev bir Marsbüyüklüğündeki cisim Dünya’ya çarptı. Devasa bir parça Ay’ı oluşturmak için Dünya’dan koptu ve çarpmanın enerjisi sonunda Ay’ın yüzeyi haline gelen kayayı eritti.
Heck, “Yüzey bu şekilde eridiğinde zirkon kristalleri oluşup hayatta kalamadı” dedi. “Yani Ay yüzeyindeki herhangi bir kristal, bu ay magma okyanusunun soğumasından sonra oluşmuş olmalı. Aksi takdirde eritilir ve kimyasal izleri silinirdi.”
Kristallerin magma okyanusu soğuduktan sonra oluşmuş olması gerektiğinden zirkon kristallerinin yaşının belirlenmesi Ay’ın mümkün olan minimum yaşını ortaya çıkaracaktır. Ancak Ay’ın mümkün olan maksimum yaşını belirlemek için araştırmacılar Northwestern’in atom sondalı tomografi cihazlarına yöneldiler.
Greer, “Atom-prob tomografisinde, odaklanmış bir iyon ışın mikroskobu kullanarak ay örneğinin bir parçasını çok keskin bir uca keskinleştirerek başlıyoruz, neredeyse çok süslü bir kalemtıraş gibi” dedi. “Daha sonra, bu ucun yüzeyindeki atomları buharlaştırmak için UV lazerleri kullanıyoruz. Atomlar bir kütle spektrometresinden geçiyor ve ne kadar hızlı hareket ettikleri bize ne kadar ağır olduklarını anlatıyor, bu da bize onların neyden yapıldığını anlatıyor.”
Örnekteki malzemeleri belirleyip radyometrik tarihleme yaptıktan sonra araştırmacılar, en eski kristallerin yaklaşık 4,46 milyar yaşında olduğu sonucuna vardı. Bu, Ay’ın en azından bu kadar yaşlı olması gerektiği anlamına geliyor.
Heck, Ay’ın ne zaman oluştuğunu bilmenin önemli olduğunu söyledi çünkü “Ay, gezegen sistemimizde önemli bir ortaktır. Dünyanın dönme eksenini sabitler. Bir günün 24 saat olmasının nedeni budur. Gelgit yaşamamızın nedeni budur. Ay olmasaydı Dünya’daki yaşam farklı görünürdü. Bu, doğal sistemimizin daha iyi anlamak istediğimiz bir parçası ve çalışmamız bu resmin tamamında küçük bir yapboz parçası sağlıyor.”
Referans: J. Greer, B. Zhang, D. Isheim, DN Seidman, A. Bouvier ve PR Heck, 23 Ekim 2023, “4.46 Gaz zirkonlar ay magma okyanusunun kronolojisini tutturuyor”, Jeokimyasal Perspektifler Mektupları.
DOI: 10.7185/geochemlet.2334
Çalışma aşağıdakiler tarafından desteklenmiştir: NASA ve Field Museum’un Kadın Kurulu Bilim Kadınları Yüksek Lisans Bursu. NUCAPT, Ulusal Bilim Vakfı, Deniz Araştırmaları Ofisi ve Paula M. Trienens Sürdürülebilirlik ve Enerji Enstitüsü tarafından desteklenmektedir.