Ay’ın Hassas Atmosferinin Şaşırtıcı Kaynağı: 4,5 Milyar Yıllık Bir Gizem Çözüldü
Bilim insanları, Ay’ın ince atmosferinin oluşumundan ve devamlılığından sorumlu olan birincil süreci tespit ettiler. Teknik olarak “ekzosfer” olarak adlandırılan bu atmosfer, çok ince bir atom tabakasından oluşuyor ve 1980’lerden beri gözlemleniyor. Science Advances dergisinde yayımlanan bir çalışmada, MIT ve Chicago Üniversitesi’nden araştırmacılar, Ay atmosferinin öncelikle “çarpma buharlaşması” sonucunda oluştuğu sonucuna vardılar.
Araştırma ekibi, NASA’nın Apollo görevleri sırasında astronotlar tarafından toplanan Ay toprağı örneklerini analiz etti. Elde ettikleri bulgular, Ay’ın 4,5 milyar yıllık tarihi boyunca yüzeyinin önce büyük meteorlar ve daha yakın dönemde de toz boyutundaki “mikrometeoroidler” tarafından sürekli bombardımana tutulduğunu gösteriyor. Bu çarpmalar, temas halindeki bazı atomları buharlaştırarak bazı parçacıkların uzaya fırlamasına neden olurken, diğerleri Ay yüzeyinin üzerinde asılı kalarak devam eden çarpmalarla sürekli yenilenen ince bir atmosfer oluşturuyor.
Çalışmanın başyazarı ve MIT’nin Dünya, Atmosfer ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nde yardımcı doçent olan Nicole Nie, “Ay atmosferini yaratan baskın sürecin meteor çarpması buharlaşması olduğuna dair kesin bir yanıt veriyoruz” dedi. “Ay yaklaşık 4,5 milyar yaşında ve bu süre boyunca yüzeyi sürekli olarak meteor bombardımanına maruz kaldı. İnce bir atmosferin sonunda sabit bir duruma ulaştığını gösteriyoruz çünkü Ay’ın her yerindeki küçük darbelerle sürekli olarak yenileniyor.”
Nie’nin ortak yazarları arasında Nicolas Dauphas, Zhe Zhang, Chicago Üniversitesi’nden Timo Hopp ve NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden Menelaos Sarantos yer alıyor.
2013 yılında, NASA’nın Ay Atmosferi ve Toz Ortamı Kaşifi (LADEE) ince atmosferi, yüzey koşullarını ve Ay tozu üzerindeki çevresel etkileri araştırmak üzere Ay’ın yörüngesine girdi. LADEE’nin görevi, Ay’ın atmosferinin kökenlerini belirlemeyi amaçlıyordu. Veriler, iki uzay ayrışma sürecinin bir rol oynayabileceğini öne sürdü: çarpma buharlaşması ve güneş rüzgarını içeren bir fenomen olan “iyon püskürtme”. Güneş’ten gelen bu enerjik parçacıklar Ay’ın yüzeyine çarptığında, topraktaki atomların havaya saçılmasına neden olabilirler.
Nie, “LADEE’nin verilerine dayanarak, her iki sürecin de bir rol oynadığı görülüyor” dedi. “Göktaşı yağmurları sırasında atmosferde daha fazla atom ortaya çıkıyor, bu da çarpmaların bir etkisi olduğunu gösteriyor. Bununla birlikte, Ay Güneş’ten korunduğunda, örneğin bir tutulma sırasında, atmosferdeki atomlardaki değişiklikler Güneş’in de bir etkisi olduğunu gösteriyor. Sonuçlar net veya nicel değildi.”
Ay atmosferinin kökenini kesin olarak belirlemek için Nie ve meslektaşları, her biri yaklaşık 100 miligram büyüklüğünde 10 Ay toprağı örneğini analiz etti. İki uçucu elementi izole etmeye odaklandılar: potasyum ve rubidyum. Bu elementler, aynı sayıda protona ancak farklı sayıda nötrona sahip izotoplar şeklinde bulunur.
Ekip, Ay’ın atmosferi buharlaşmış atomlardan oluşuyorsa, daha hafif izotopların daha kolay havada kalması gerektiğini, daha ağır izotopların ise büyük olasılıkla toprağa geri yerleşeceğini düşündü. Topraktaki hafif ve ağır izotopların spesifik oranı, Ay atmosferinin oluşumuna katkıda bulunan ana süreci ortaya çıkaracaktır.
Toprakları ince bir toz haline getirdikten ve potasyum ve rubidyum içeren çözeltileri saflaştırmak için asitlerde çözdükten sonra, araştırmacılar izotopları ölçmek için bir kütle spektrometresi kullandılar. Toprak örneklerinin çoğunlukla her iki elementin ağır izotoplarını içerdiğini buldular. Oranları karşılaştırarak, çarpma buharlaşmasının baskın süreç olduğunu ve Ay’ın atmosferinin oluşumuna yaklaşık %70 katkıda bulunduğunu, iyon püskürtmenin ise kalan %30’u oluşturduğunu belirlediler.
Nie, “Çarpma buharlaşması ile atomların çoğu Ay atmosferinde kalırken, iyon püskürtme birçok atomu uzaya fırlatacaktır” dedi.
Cambridge Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı olan ve Ay toprağı üzerinde çalışan Justin Hu, çalışmayı övdü. Hu, “Potasyum ve rubidyum izotop ölçümlerini dikkatli ve nicel modelleme ile birleştiren yenilikçi fikir sayesinde böylesine ince bir etkinin keşfi dikkate değer” dedi.
Nie, güneş sisteminin oluşumu ve evrimi hakkında daha net bilgiler edinmek için Ay’dan ve diğer gezegen cisimlerinden örnek getirmenin önemini vurguladı. “Bu Apollo örnekleri olmadan, kesin veriler elde edemez ve olayları daha ayrıntılı anlamak için niceliksel olarak ölçemezdik” dedi.
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Ay’ın Hassas Atmosferinin Şaşırtıcı Kaynağı: 4,5 Milyar Yıllık Bir Gizem Çözüldü
Astronomers Just Discovered The Earliest Galaxy We’ve Ever Seen
Astronomers Just Discovered The Earliest Galaxy We’ve Ever Seen