Kızıl Gezegenin Atmosferi İyon Sızdırıyor
Kızıl Gezegenin düşük yer çekimi ve manyetik alanının bulunmaması, en dışındaki atmosferini güneş rüzgârından uzak tutamaz. ESA Mars Express uzay aracından gelen yeni kanıtlar, Güneş’in radyasyonun sızıntısında şaşırtıcı bir rol oynayabileceğini göstermiştir.
İç güneş sistemindeki kayalık gezegenlerin atmosferi 4.6 milyar yıldır farklı şekilde gelişmiştir. Bu durum gezegeni yaşanabilir kılan şeyleri anlamak için bir anahtardır. Dünya, hayat açısından zengin bir su dünyasındayken, küçük komşumuz olan Mars, tarihinin başında atmosferinin çoğunu kaybetti ve sıcak ve nemli bir çevreden günümüzde gördüğümüz soğuk ve kurak ovalara dönüştü. Buna karşın, Dünya’nın diğer komşusu Venüs kendi gezegenimizle kıyaslanabilir boyutta ve yoğun bir atmosfere sahiptir.
Bir gezegenin atmosferini korumaya yardımcı olduğu düşünülen yollardan biri, yeryüzünde olduğu gibi dahili olarak üretilen manyetik alanlardır. Manyetik alan, Güneş’ten uzaklaştıkça, güneş rüzgarının yüklü parçacıklarını saptırır ve gezegenin etrafında koruyucu bir “kabarcık” (manyetosfer) oluşturur.
İç manyetik alan oluşturmayan Mars ve Venüs’teki güneş rüzgarının önündeki ana engel, üst atmosfer veya iyonosferdir. Tıpkı Dünya’daki gibi güneş ultraviyole ışını elektronları bu bölgedeki atomlardan ve moleküllerden ayırarak elektrikle yüklü iyonize gazlar yaratıyor: iyonosfer. Mars ve Venüs’te bu iyonize katman, güneş rüzgarını gezegende yavaşlatmak ve yönlendirmek için harekete geçirilen bir manyetosfer yaratmak için doğrudan güneş rüzgarı ve manyetik alanı ile etkileşime girmektedir.
ESA’nın Mars Express’i, 14 yıldır gezegenin atmosferinin sızdırma oranını daha iyi anlamak için oksijen ve karbon dioksit gibi yüklü iyonların uzaya akışını izliyor.
Çalışma, Güneş’in ultraviyole radyasyonunun daha önce düşünülenden daha önemli bir rol oynamasıyla şaşırtıcı bir etki ortaya çıkardı.
İsveç Uzay Fizik Enstitüsü’nden Mars Express çalışmasının başyazarı Robin Ramstad şunları söylüyor: “İyon kaçışının, güneş rüzgar enerjisinin, Mars tarafından uyarılan manyetik bariyere, iyonosferde etkin bir şekilde aktarılmasından kaynaklandığını düşünürdük. Belki de gördüğümüz şey, ultraviyole güneş radyasyonunun tetiklediği artan iyon üretiminin gezegenin atmosferini güneş rüzgarı tarafından taşınan enerjiden koruduğudur, ancak aslında iyonların kaçması için çok az enerji gerekmektedir. Atmosferi Mars’a bağlayan düşük yer çekimine dikkat edilmelidir.”
Güneş’in radyasyonunun iyonlaşan özelliğinin, güneş rüzgârıyla giderilebileceğinden daha fazla iyon ürettiği bulunmuştur. Artan iyon üretimi, güneş rüzgarının taşıdığı enerjiden daha düşük atmosferi korumaya yardımcı olsa da, elektronların ısıtılması, her koşulda iyonları sürükleyerek bir ‘kutup rüzgarı’ yaratmaya yeterli görünüyor. Mars’ın zayıf yerçekimi – Dünya’nın yaklaşık üçte biri – gezegenin bu iyonlara tutunamayacağı ve güçlü bir güneş rüzgârından sağlanan ekstra enerjiye bakılmaksızın kolayca uzaya kaçtığı anlamına geliyor.
Yerçekiminin Dünya’nınkine benzediği Venüs’te atmosferi bu şekilde soymak için çok daha fazla enerji gereklidir ve güneşe bakan tarafı terk eden iyonlar muhtemelen ileride hızlanmadıkça muhtemelen gezegene geri dönecektir.
Robin bu bilgilere şu sözleri ekliyor: “Dolayısıyla, günümüzde, Mars’tan iyon sızıntısı ağırlıklı olarak sınırlıdır ve Venüs’te büyük gezegenin daha yüksek yer çekimi ve yüksek iyonlaşma hızı göz önüne alındığında Venüs’taki enerji sınırlaması daha muhtemeldir. Başka bir deyişle, güneş rüzgarı, zamanla kaybolmuş Mars atmosferi miktarı üzerinde çok küçük bir doğrudan etkiye sahipti ve daha çok kaçan parçacıkların hızlanmasını arttırıyordu.”
ESA’nın Mars Ekspresi Projesi’den Dmitri Titov şunları söylüyor: “Güneş enerjisindeki değişimi güneşten asgari düzeye kadar kapsayan, 2004’ten bu yana Mars’ın sürekli izlenmesi, bize bir gezegenin atmosferinin uzun vadeli davranışını ve Güneş’le olan etkileşimini anlamada hayati önem taşıyan geniş bir veri kümesi sağlıyor. 2014’ten beri Mars’ta olan NASA’nın MAVEN misyonuyla işbirliği, aynı zamanda atmosferik kaçış süreçlerini daha ayrıntılı olarak incelememize olanak sağlıyor.”
Çalışmanın, aynı zamanda, evrendeki yeryüzü benzeri atmosferlerin araştırılması için de katkıları bulunmaktadır.
Dmitri sözlerine şunları da ekliyor: “Belki de manyetik alan, gezegenin yerçekimi gibi gezegenin atmosferinin korunması açısından önemli değildir, bu da, güneş rüzgarının gücünden bağımsız olarak, Güneş’in radyasyonuyla iyonize olduktan sonra atmosferik parçacıklarına ne kadar iyi dayandığını gösterir.”
Kaynak: https://phys.org/news/2018-02-leaky-atmosphere-linked-lightweight-planet.html
Çeviren: Bünyamin Tan