James Webb Teleskobu (JWST), centaur 2060 Chiron’un dış güneş sistemindeki diğer cisimler arasında benzersiz bir nesne olduğunu keşfetti. İlk kez 1977 yılında keşfedilen bu nesnenin çapı yaklaşık 218 kilometre olup Jüpiter ile Neptün arasında bir yörüngeye sahiptir. Centaurların Neptün’ün ötesindeki donmuş bir bölgeden geldikleri düşünülüyor, ancak daha sonra buz devinin neden olduğu yerçekimi bozukluklarından sonra içeriye doğru hareket ediyorlar. Güneş’e yaklaşırken, güneşin ısısı bazı buzların süblimleşmesine neden olarak centaurun etrafında kuyruklu yıldızlara benzer bir gaz halesi veya koma oluşturabilir.

Central Florida Üniversitesi’nden Charles Shambaugh, Chiron’u diğer centaurlar arasında ve hatta kendi ilgi çekici hikayeleri olan trans-Neptün nesneleri (TNO’lar) arasında “benzersiz” olarak tanımlıyor. Shambaugh, “Kuyruklu yıldız gibi davrandığı, çevresinde halkaların olduğu ve belki de etrafında dönen ince toz veya kayalık malzemeden oluşan bir enkaz alanının olduğu dönemler var” dedi.

İspanya’daki Oviedo Üniversitesi’nden Shambo ve Noemi Pinilla-Alonso liderliğindeki Chiron’un yeni JWST gözlemleri, Chiron’un yüzey buzunun bileşiminin daha önce gözlemlenen diğer centaurlardan çok farklı olduğunu gösteriyor. Her iki buz da kendi başına özellikle sıra dışı olmasa da, Chiron’daki kombinasyonları bir sürprizdi.

James Webb yüzeyde karbon monoksit ve karbondioksit buzunun yanı sıra Chiron’un ince komasında karbondioksit ve metan tespit etti. Metanın varlığı ve bolluğu, en fazla ısınmaya maruz kalan yüzey alanındaki buzdan süblimleşen malzemeyle tutarlıdır. Her ne kadar Güneş’ten gelen sıcaklık hiçbir zaman -220 Fahrenheit derecenin (-140 santigrat derece) üzerine çıkmasa da, bu buzların süblimleşmesine neden olmak için yeterlidir.

Dahası, güneş ışınımının bu buzlar üzerindeki etkisi, asetilen, etan, propan gibi organik yan ürünlerin yanı sıra çeşitli karbon oksitler üreten kimyasal reaksiyonlara neden olur ve bunların tümü JWST tarafından Chiron’un yüzeyinde buz olarak tespit edilmiştir.

Pinilla, “Hangi gazların komanın bir parçası olduğunu ve bunların yüzeydeki buzla farklı ilişkilerini keşfetmek, buz tabakasının kalınlığı ve gözenekliliği, bileşimi ve radyasyondan nasıl etkilendiği gibi fiziksel ve kimyasal özellikleri anlamamıza yardımcı oluyor.” dedi.

Centaurların ve trans-Neptün nesnelerinin, 4,5 milyar yıl önce Güneş Sistemi’nin şafağında oluşmalarından bu yana değişmeden kaldıklarına inanılıyor ve gençlerin etrafındaki proto-gezegen diskindeki belirli nesnelerin bulunduğu Güneş Sisteminin nasıl ve neyden yaratıldığına dair fikir sağlıyor. Güneş oluştu ve o zamandan bu yana bu cisimlerin oradan gelip göç ettiğini gördü. Chiron gibi aktif centaurlar özellikle değerlidir çünkü hareketsiz nesnelerden çok daha fazlasını açığa çıkarırlar.

“Güneş enerjisiyle ısınmanın neden olduğu dönüşüme uğruyorlar ve yüzey ve yüzey altı katmanları hakkında bilgi edinmek için eşsiz bir fırsat sunuyorlar. Girón’u benzersiz kılan şey, hem buzun çoğunun bulunduğu yüzeyi, hem de yüzeyden veya onun hemen altından gelen gazları gördüğümüz komayı görebilmemizdir” dedi Pinilla-Alonso.

Chiron’un Güneş çevresindeki 50 yıllık eliptik yörüngesi, 2021’de Güneş’ten en büyük uzaklığı 18,87 astronomik birim (2,8 milyar kilometre) olacak şekilde günöteden geçti. Bir sonraki günberi noktasına ulaştığı zaman, Satürn’ün yörüngesinin hemen içinde bulunan Güneş’in 8,5 astronomik birim (1,27 milyar kilometre) yakınına geldiği 2047’dir. Önümüzdeki 20 yıl içinde Güneş’e yaklaştıkça Chiron daha parlak ve daha aktif hale gelecek ve bu sayede buzunun bolluğu ve doğası, organik kimyası ve güneş ışınımı ile güneş ışığının donmuş yüzeyini nasıl etkileyebileceği hakkında daha doğru gözlemler yapılabilecek.

Chiron ve tüm at adam arkadaşları bir geçiş aşamasındadır; önümüzdeki milyon yıl boyunca kaderi belirlenecek. Ya Jüpiter ailesi onu sistem içinde dağıtacak ve yörünge periyodu 20 yıldan daha kısa olan bir Jüpiter ailesi kuyruklu yıldızı haline gelecek ya da Kuiper Kuşağı’na geri fırlatılacak.

NASA’nın son araştırmaları, tozlu buzun altındaki eriyen su havuzlarının mikrobiyal yaşam için uygun bir ortam sunabilmesi nedeniyle Mars buzunun altında yaşamın var olabileceğini öne sürüyor. Çalışma, güneş ışığının buzun içinden nasıl geçebileceğini ve Dünya’nın kriyokonit deliklerine benzer şekilde bu erimiş su ceplerinde fotosentezi nasıl mümkün kılabileceğini özetlemektedir.

Mars’ın Buzunun Altında Yaşam mı?

Mars’ta yaşamın doğrudan kanıtı olmasa da, yeni bir çalışmak NASA’dan yapılan bir araştırma, mikropların gezegenin buzlu yüzeyinin altında hayatta kalabileceğini öne sürüyor. NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı’ndan Aditya Khuller’e göre, güneş ışığı Mars’taki su buzunun içinden geçerek fotosentezin oluşmasına olanak sağlayabilir. Dünya’da da benzer koşullar buzun altındaki boşluklarda yaşamı sürdürüyor; siyanobakteriler ve algler gibi organizmalar hayatta kalmak için fotosenteze bağlı.

Mars’ta Buz ve Tozlu Erimiş Su Havuzları

Mars’ta iki ana buz türü vardır: donmuş su ve karbondioksit. Khuller’in de aralarında bulunduğu araştırma ekibi, Mars’ın buzul çağları sırasında eski toz ve kardan oluşan su buzunu inceledi. Bu buzda bulunan tozun güneş ışığının yüzeyin altındaki küçük cepleri eriterek su havuzları oluşturabileceğini öne sürüyorlar. Mars’ta, ince atmosferi nedeniyle yüzeyde buzun erimesi zordur, ancak buzun altındaki toz, buzu ısıtıp eritmeye yetecek kadar güneş ışığını emebilir.

Kriyokonit Delikleri ve Mars Fotosentezi

Dünya’da buzun içindeki toz, güneş ışığını hapseden ve buzun içinde eriyen, mikrobiyal ekosistemleri destekleyen küçük su cepleri oluşturan kriyokonit delikleri oluşturabilir. Arizona Eyalet Üniversitesi’nden Phil Christensen’e göre benzer süreçler Mars’ta da meydana gelebilir. Çalışmaları, Mars yüzeyinin altında üç metre kadar derinliğe yeterli ışığın nüfuz edebileceğini ve bu erimiş su ceplerinde fotosentezin meydana gelmesini sağlayabileceğini öne sürüyor.

Bilim insanları şimdi bu eriyen suyun var olabileceği bölgelerin, özellikle de Mars’ın 30 ila 60 derece enlemindeki tropik bölgelerinin haritasını çıkarıyor. Gelecekteki çalışmalar ve potansiyel görevler, daha fazla araştırma yapmak için bu alanlara odaklanabilir

Mars’ta yaşam olduğuna dair gerçek kanıt hiçbir zaman bulunamasa da, yeni bir NASA çalışması mikropların gezegenin yüzeyindeki donmuş suyun altında potansiyel bir yuva bulabileceğini öne sürüyor.

Çalışmanın yazarları, bilgisayar modellemesi yoluyla, su buzunun içinden parlayabilen güneş ışığı miktarının, buzun yüzeyinin altındaki sığ erimiş su havuzlarında fotosentezin meydana gelmesi için yeterli olacağını gösterdi. Dünyadaki buzun içinde oluşan benzer su havuzlarının, hepsi fotosentezden enerji alan algler, mantarlar ve mikroskobik siyanobakteriler de dahil olmak üzere yaşamla dolu olduğu bulunmuştur.

Makalenin başyazarı, NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’ndan Aditya Khuller, “Bugün evrenin herhangi bir yerinde yaşam bulmaya çalışıyorsak, Mars’taki buz tabakaları muhtemelen aramamız gereken en erişilebilir yerlerden biridir” dedi.

Mars’ta iki tür buz vardır: donmuş su ve donmuş karbondioksit. Makaleleri için, yayınlandı içinde İletişim Dünya ve ÇevreKhuller ve meslektaşları, büyük miktarlarda, geçtiğimiz milyon yılda Mars’taki bir dizi buzul çağı sırasında yüzeye düşen tozla karışık kardan oluşan su buzunu incelediler. O eski kar, o zamandan beri katılaşarak buza dönüştü ve hâlâ toz parçacıklarıyla kaplı.

Toz parçacıkları buzun daha derin katmanlarındaki ışığı gizlese de, güneşe maruz kaldığında buzun içinde yer altı su havuzlarının nasıl oluşabileceğini açıklamanın anahtarıdır: Koyu renkli toz, çevredeki buzdan daha fazla güneş ışığını emer ve potansiyel olarak buzun ısınmasına neden olur. ve yüzeyin birkaç metre altına kadar eriyecek.

Mars bilim adamları buzun Mars yüzeyine maruz kaldığında gerçekten eriyip eriyemeyeceği konusunda bölünmüş durumdalar. Bunun nedeni, gezegenin ince, kuru atmosferidir; burada su buzunun, tıpkı kuru buzun Dünya’da olduğu gibi süblimleştiğine, doğrudan gaza dönüştüğüne inanılır. Ancak Mars yüzeyinde erimeyi zorlaştıran atmosferik etkiler, tozlu kar yığını veya buzul yüzeyinin altında geçerli olmayacaktır.

Gelişen mikrokozmoslar

Dünya’da, buzun içindeki toz, kriyokonit delikleri olarak adlandırılan şeyleri oluşturabilir; bu delikler, rüzgârla savrulan toz parçacıkları (kriyokonit adı verilir) buraya indiğinde, güneş ışığını emdiğinde ve her yaz buzun daha da içinde eridiğinde buzda oluşan küçük boşluklardır. Sonunda, bu toz parçacıkları güneş ışınlarından uzaklaştıkça batmayı bırakırlar, ancak yine de etraflarında erimiş su birikintisi oluşturmaya yetecek kadar sıcaklık üretirler. Cepler, basit yaşam formları için gelişen bir ekosistemi besleyebilir.

Tempe’deki Arizona Eyalet Üniversitesi’nden ortak yazar Phil Christensen, buzun içeriden erimesine atıfta bulunarak “Bu, Dünya’da yaygın bir olgudur” dedi. “Yoğun kar ve buz, yukarıdan aşağıya doğru erimek yerine, bir sera gibi onu ısıtan güneş ışığını içeri alarak içten dışa doğru eriyebilir.”

Christensen onlarca yıldır Mars’ta buz üzerinde çalışıyor. NASA’nın 2001 Mars Odyssey yörünge aracındaki THEMIS (Termal Emisyon Görüntüleme Sistemi) adı verilen ısıya duyarlı bir kameranın operasyonlarını yönetiyor. Geçmiş araştırmalarda Colorado Boulder Üniversitesi’nden Christensen ve Gary Clow, Kızıl Gezegendeki tozlu kar yığınında sıvı suyun nasıl oluşabileceğini göstermek için modellemeyi kullandılar. Bu çalışma, Mars’ta fotosentezin mümkün olup olamayacağına odaklanan yeni makalenin temelini oluşturdu.

2021’de Christensen ve Khuller, Mars’taki oluklarda açığa çıkan tozlu su buzunun keşfi üzerine bir makalenin ortak yazarı oldular ve birçok Mars oluğunun, buzun eriyerek sıvı su oluşturmasının neden olduğu erozyon nedeniyle oluştuğunu öne sürdüler.

Bu yeni makale, tozlu buzun, fotosentezin yüzeyin 9 feet (3 metre) altında gerçekleşmesi için yeterli ışığın içeri girmesine izin verdiğini öne sürüyor. Bu senaryoda, üstteki buz katmanları sığ yüzey altı su havuzlarının buharlaşmasını önlerken aynı zamanda zararlı radyasyona karşı da koruma sağlıyor. Bu önemlidir, çünkü Dünya’nın aksine Mars, kendisini hem güneşten hem de uzayda hızla dolaşan radyoaktif kozmik ışın parçacıklarından koruyacak koruyucu bir manyetik alana sahip değildir.

• 

• 

Çalışmanın yazarları, yüzey altı havuzları oluşturması muhtemel olan su buzunun, Mars’ın tropik bölgelerinde, hem kuzey hem de güney yarımkürede, 30 derece ila 60 derece enlemleri arasında mevcut olacağını söylüyor.

Khuller bundan sonra Mars’ın tozlu buzunun bir kısmını laboratuvarda yeniden yaratıp onu yakından incelemeyi umuyor. Bu arada kendisi ve diğer bilim insanları Mars’ta sığ eriyen su aramak için en olası noktaların haritasını çıkarmaya başlıyor; bu yerler gelecekte olası insan ve robot görevleri için bilimsel hedefler olabilir.

Lisansüstü öğrencisi Alex Nguyen, Güneş Sistemi’nin en gizemli ve uzak su kütlesinin derinliğini ve yoğunluğunu hesapladı.

Dünya, Çevre ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nde lisansüstü öğrencisi olan Alex Nguyen’in yeni hesaplamaları, su altında geniş bir sıvı su okyanusunun varlığına ışık tutuyor. Plüton‘nin buzlu yüzeyi.

Dergide yayınlanan bir makalede İkarusNguyen, 2015 yılında Plüton’un yanından geçen New Horizons uzay aracından alınan matematiksel modelleri ve görüntüleri kullanarak, gezegeni kalın bir azot, metan ve su buzu kabuğunun altında muhtemelen kaplayan okyanusa daha yakından baktı.

Houston, Teksas’taki Ay ve Gezegen Enstitüsü’nden Patrick McGovern, makalenin ortak yazarlarından biriydi.

Gezegen bilimcileri onlarca yıl boyunca Plüton’un bir okyanusu destekleyemeyeceğini varsaydılar. Yüzey sıcaklığı yaklaşık -220 C’dir, bu o kadar soğuktur ki nitrojen ve metan gibi gazlar bile donarak katılaşır. Suyun şansı olmamalı. “Plüton küçük bir gövdedir,” dedi Nguyen. “Oluştuktan kısa bir süre sonra neredeyse tüm ısısını kaybetmiş olmalı, bu yüzden temel hesaplamalar çekirdeğine kadar donmuş olduğunu gösteriyor.”

Sıvı Suyun Son Kanıtları

Ancak son yıllarda, Profesör Bill McKinnon da dahil olmak üzere önde gelen bilim insanları, Plüton’un buzunun altında muhtemelen sıvı su okyanusu içerdiğini öne süren kanıtlar topladı. Bu çıkarım, Plüton’un buz ve su buharı püskürten kriyovolkanları da dahil olmak üzere çeşitli kanıtlardan geldi. Hala bazı tartışmalar olsa da, Nguyen, “Plüton’un bir okyanusu olduğu artık genel olarak kabul ediliyor” dedi.

Yeni çalışma, bilim insanlarının asla göremeyeceği kadar derinlerde olsa bile okyanusu daha ayrıntılı bir şekilde araştırıyor. Nguyen ve McGovern, milyarlarca yıl önce bir meteor çarpışmasının gerçekleştiği yer olan Plüton’un Sputnik Platina Havzası’nı kaplayan buzdaki çatlakları ve çıkıntıları açıklamak için matematiksel modeller oluşturdular. Hesaplamaları, bu bölgedeki okyanusun 40 ila 80 km kalınlığında bir su buzu kabuğunun altında bulunduğunu, iç okyanusun muhtemelen donmasını engelleyen bir koruma örtüsü olduğunu gösteriyor.

Ayrıca, yukarıdaki buzdaki çatlaklara dayanarak okyanusun olası yoğunluğunu veya tuzluluğunu hesapladılar. Plüton’un okyanusunun Dünya’daki deniz suyundan en fazla yaklaşık %8 daha yoğun olduğunu veya kabaca Utah’ın Büyük Tuz Gölü ile aynı olduğunu tahmin ediyorlar. Eğer bir şekilde Plüton’un okyanusuna ulaşabilirseniz, zahmetsizce yüzebilirsiniz.

Nguyen’in açıkladığı gibi, bu yoğunluk seviyesi yüzeyde görülen çatlakların bolluğunu açıklayabilir. Okyanus önemli ölçüde daha az yoğun olsaydı, buz kabuğu çökerdi ve gerçekte gözlemlenenden çok daha fazla çatlak oluşurdu. Okyanus çok daha yoğun olsaydı, daha az çatlak olurdu. “Yoğunluğun ve kabuk kalınlığının tam olarak doğru olduğu bir tür Altın Saçlı Kız bölgesi tahmin ettik,” dedi.

Uzay ajanslarının yakın gelecekte Plüton’a geri dönme planları yok, bu yüzden gizemlerinin çoğu gelecek nesil araştırmacılar için kalacak. Nguyen, gezegen, planetoid veya sadece güneş sisteminin dış kesimlerindeki birçok nesneden biri olarak adlandırılsa da, incelenmeye değer olduğunu söyledi. “Benim bakış açıma göre, bu bir gezegen.”

Referans: “Plüton okyanusunun tuzluluğunun Sputnik Planitia havzasındaki nitrojen buz yüklerini desteklemedeki rolü”, PJ McGovern ve AL Nguyen, 28 Ocak 2024, İkarus.
DOI: 10.1016/j.icarus.2024.115968