Nefes alabilen bir atmosfere sahip olmasa da Ay’ın ince ve zayıf bir ekzosferi vardır. Uzun zamandır bilim insanları varlığını sürdüren temel süreci belirlemeye çalışıyor. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde (MIT) yardımcı doçent olan Nicole Nee tarafından yürütülen yeni bir çalışma, bu ekzosferin varlığını Ay’ın yoğun göktaşı bombardımanına borçlu olduğunu buldu.
Ay’ın 4,5 milyar yıllık varlığı boyunca yüzeyine sürekli olarak meteorlar çarptı. Bu çarpışmalar “darbe buharlaşması” adı verilen bir olguyla sonuçlandı. Bu süreç, göktaşlarının Ay toprağını kaldırması, uzaya doğru yüzen ya da Ay’ın üzerinde asılı kalan malzemeleri buharlaştırması ve böylece Ay’ın ekzosferini yenilemesiyle meydana gelir.
“Artık bir göktaşı çarpmasından kaynaklanan “buharlaşmanın” ay atmosferini yaratan baskın süreç olduğunu biliyoruz. Ay yaklaşık 4,5 milyar yaşındadır ve bu süre boyunca yüzeyi sürekli olarak göktaşları tarafından bombalanmıştır. Ekip lideri Nicole Nee, “İnce atmosferin, Ay üzerindeki küçük darbelerden kaynaklanan süspansiyonla sürekli olarak yenilendiğinden, eninde sonunda sabit bir duruma ulaştığını gösteriyoruz” dedi.
Ay’ın çukurlu yüzeyi, yaklaşık 4,5 milyar yıllık tarihi boyunca göktaşı cisimleriyle dolu olduğunu jeolojik olarak hatırlatıyor. Ay’ın yaşamının başlarında genç Güneş Sistemi çalkantılı ve çalkantılıydı. Sonuç olarak, Ay’ın yüzeyine sıklıkla büyük meteorlar çarptı. Ay yaşlandıkça bombardıman devam etti, ancak meteoritlerin boyutları küçülerek daha küçük mikrometeoritlere dönüştü. Bununla birlikte, bu daha az güçlü darbeler, çarpma buharlaşma sürecinin devam etmesine ve Ay’ın atmosferini sürekli olarak yenilemesine izin vermek için hâlâ yeterliydi.
Bilim insanları, NASA’nın Ay Atmosferi ve Toz Ortamı (LADEE) uzay aracı Ay’ın ince atmosferini, yüzeyindeki koşulları ve ay tozu üzerindeki çevresel etkileri incelediğinde, bilim adamları ilk olarak ekzosferin oluşumundan Ay’a göktaşı çarpmasının kısmen sorumlu olduğundan şüphelenmeye başladılar. 2013.
Gözlemler, bilim adamlarının ekzosferi yeniden canlandıran iki süreci tanımlamasına yol açtı. Birincisi darbeli buharlaşma, ikincisi ise “iyon püskürtme”dir. İkinci süreç, güneşten gelen yüksek enerjili yüklü parçacıkların ayın yüzeyine çarpması ve enerjiyi atomlara aktarmasıyla meydana gelir. Bu aynı zamanda bu atomların ekzosfere fırlatılmasına da neden olur.
“LADEE verilerine göre her iki sürecin de rol oynadığı görülüyor. Örneğin meteor yağmurları sırasında atmosferde daha fazla atom bulunuyor, bu da çarpmaların etkili olduğu anlamına geliyor. Ancak gözlemler, Ay’ın Güneş’e göre engellenmesi durumunda, örneğin tutulma sırasında, atmosferdeki atomlarda da değişiklikler meydana geldiğini, yani Güneş’in de etkisinin olduğunu göstermiştir. Bu nedenle sonuçlar net veya güvenilir değildi” diye açıkladı Ni.
Nee ve meslektaşları, Ay’ın atmosferinin korunmasından öncelikli olarak hangi sürecin sorumlu olduğunu belirlemek istediler. Bunu yapmak için Apollo misyonları sırasında toplanan ay toprağını incelediler. Ekibin elinde her biri yalnızca 100 miligram ağırlığında on adet ay toprağı örneği vardı. Bu miktar o kadar küçük ki Ni, bunun bir yağmur damlasına sığacağını tahmin ediyor.
Araştırmacılar bu numunelerde iki elementi izole etmeye başladı: potasyum ve rubidyum. Her iki element de uçucudur, yani hem göktaşı çarpmaları hem de güneş rüzgarı bombardımanının neden olduğu atomizasyon nedeniyle kolayca buharlaşabilirler. Ekip, Ay toprağı örneklerindeki izotop oranlarını inceleyerek, bunların Ay’ın atmosferinin öncelikle darbeli buharlaşma yoluyla korunması durumunda beklenecek oranlarla eşleştiğini buldu.
“Ay toprağındaki potasyum ve rubidyumun izotop imzalarının, Ay’ın atmosferi esasen çarpma buharlaşmasıyla korunsaydı görmeyi bekleyeceğimiz verilerle tutarlı olduğunu bulduk. Bu, göktaşı çarpmalarının ay ekzosferindeki ana istikrar kaynağı olduğunu gösteriyor” dedi Ni.
Bu araştırma, Ay’ın tarihini ve evrimini daha iyi anlamaya yardımcı olmanın yanı sıra, Ay’a ve güneş sistemindeki diğer cisimlere yapılacak gelecekteki görevler için de çıkarımlar sağlayabilir.