Plüton’un Yüzeyindeki Kalp Şekli: Nasıl Oluştu, Ne Anlama Geliyor?

Plüton’un Yüzeyindeki Kalp Şekli: Nasıl Oluştu, Ne Anlama Geliyor?

Plüton’un yüzeyindeki dev kalp şeklindeki özelliğin nasıl oluştuğuna dair gizem, Bern Üniversitesi ve Ulusal Araştırma Yetkinlik Merkezi (NCCR) PlanetS üyeleri liderliğindeki uluslararası bir astrofizikçi ekibi tarafından nihayet çözüldü. Ekip, bu olağandışı şekli sayısal simülasyonlarla başarılı bir şekilde yeniden üreten ilk ekiptir ve bunu dev ve yavaş bir eğik açılı çarpmaya bağlamaktadır.

NASA’nın New Horizons misyonunun kameraları 2015 yılında cüce gezegen Plüton’un yüzeyinde kalp şeklinde büyük bir yapı keşfettiğinden beri, bu “kalp” benzersiz şekli, jeolojik bileşimi ve yüksekliği nedeniyle bilim insanlarını şaşırttı. Aralarında NCCR PlanetS’in bazı üyelerinin de bulunduğu Bern Üniversitesi ve Tucson’daki Arizona Üniversitesi’nden bilim insanlarından oluşan bir ekip, Plüton’un kalp yüzey özelliğinin gözyaşı damlası şeklindeki batı kısmı olan Sputnik Planitia’nın kökenlerini araştırmak için sayısal simülasyonlar kullandı.

Araştırmaya göre, Plüton’un erken tarihine Sputnik Planitia’yı oluşturan dehşet verici bir olay damgasını vurdu: yaklaşık 700 km çapında, doğudan batıya İsviçre’nin kabaca iki katı büyüklüğünde bir gezegensel cisimle çarpışma. Ekibin yakın zamanda Nature Astronomy’de yayınlanan bulguları, Plüton’un iç yapısının daha önce varsayılandan farklı olduğunu ve yüzey altı okyanusu olmadığını da gösteriyor.

Bölünmüş bir kalp
Tombaugh Regio olarak da bilinen kalp, keşfinin hemen ardından kamuoyunun dikkatini çekti. Ancak bilim insanlarının da hemen ilgisini çekti çünkü çevresinden daha fazla ışık yansıtan ve daha beyaz rengini oluşturan yüksek albedo bir malzemeyle kaplı.

Ancak kalp tek bir elementten oluşmamaktadır. Sputnik Planitia (batı kısmı), 1.200’e 2.000 kilometrelik bir alanı kaplamaktadır ki bu da Avrupa’nın ya da Amerika Birleşik Devletleri’nin dörtte birine denk gelmektedir. Ancak çarpıcı olan, bu bölgenin Plüton’un yüzeyinin çoğundan üç ila dört kilometre daha alçakta olmasıdır.

“Sputnik Planitia’nın parlak görünümü, ağırlıklı olarak yüzeyi sürekli düzleştirmek için hareket eden ve konveksiyon yapan beyaz nitrojen buzuyla dolu olmasından kaynaklanıyor. Bu nitrojen büyük olasılıkla düşük irtifa nedeniyle çarpışmadan sonra hızla birikmiştir,” diye açıklıyor çalışmanın başyazarı Bern Üniversitesi’nden Dr. Harry Ballantyne.

Kalbin doğu kısmı da benzer ancak çok daha ince bir nitrojen buz tabakasıyla kaplıdır ve bu tabakanın kökeni bilim insanları için hala belirsizdir, ancak muhtemelen Sputnik Planitia ile ilgilidir.

Eğik bir etki

Çalışmayı başlatan Bern Üniversitesi’nden Dr. Martin Jutzi, “Sputnik Planitia’nın uzatılmış şekli, çarpışmanın doğrudan kafa kafaya değil, eğik bir çarpışma olduğunu kuvvetle düşündürüyor” diyor.

Bu nedenle ekip, dünyanın dört bir yanındaki diğerleri gibi, bu tür çarpışmaları dijital olarak yeniden oluşturmak için Düzgünleştirilmiş Parçacık Hidrodinamiği (SPH) simülasyon yazılımını kullandı ve hem Plüton’un hem de çarpanın bileşiminin yanı sıra çarpanın hızını ve açısını değiştirdi. Bu simülasyonlar, bilim insanlarının eğik çarpma açısıyla ilgili şüphelerini doğruladı ve çarpanın bileşimini belirledi.

Ballantyne, “Plüton’un çekirdeği o kadar soğuk ki, çarpmanın ısısına rağmen kayalar çok sert kaldı ve erimedi ve çarpma açısı ve düşük hız sayesinde çarpanın çekirdeği Plüton’un çekirdeğine batmadı, ancak üzerinde bir sıçrama olarak sağlam kaldı” diyor.

Arizona Üniversitesi’nden eş yazar Erik Asphaug, “Sputnik’in altında bir yerlerde, Plüton’un asla tam olarak sindiremediği başka bir büyük cismin kalıntı çekirdeği var” diye ekliyor. Bu çekirdeğin gücü ve nispeten düşük hızı, bu simülasyonların başarısında kilit rol oynadı: daha düşük güç, New Horizons tarafından gözlemlenen gözyaşı damlası şekline benzemeyen çok simetrik bir artık yüzey özelliği ile sonuçlanırdı.

“Gezegen çarpışmalarını, enerji, momentum ve yoğunluk gibi şeyler dışında ayrıntıları göz ardı edebileceğiniz inanılmaz derecede yoğun olaylar olarak düşünmeye alışkınız. Ancak uzak güneş sisteminde hızlar çok daha yavaştır ve katı buz güçlüdür, bu nedenle hesaplamalarınızda çok daha hassas olmanız gerekir. İşte eğlence burada başlıyor” diyor Asphaug.

İki ekibin uzun bir işbirliği geçmişi var. 2011’den bu yana, örneğin Ay’ın uzak tarafındaki özellikleri açıklamak için gezegensel “sıçramalar” fikrini araştırıyorlar. Bern Üniversitesi ekibi, Ay’ımız ve Plüton’dan sonra, Plüton benzeri cüce gezegen Haumea gibi diğer dış güneş sistemi cisimleri için de benzer senaryoları keşfetmeyi planlıyor.

Plüton’da yeraltı okyanusu yok
Mevcut çalışma Plüton’un iç yapısına da yeni bir ışık tutuyor. Aslında, simüle edilene benzer dev bir çarpışmanın Plüton’un tarihinin çok erken dönemlerinde meydana gelmiş olması çok daha muhtemeldir. Ancak bu bir sorun teşkil etmektedir: Sputnik Planitia gibi dev bir çöküntü, kütle açığına sahip olduğu için fizik kanunları gereği zaman içinde cüce gezegenin kutbuna doğru yavaşça hareket etmesi beklenmektedir. Ancak paradoksal bir şekilde ekvatora yakındır.

Daha önceki teorik açıklama, dış güneş sistemindeki diğer bazı gezegenler gibi Plüton’un da yüzey altı sıvı su okyanusuna sahip olduğuydu. Bu önceki açıklamaya göre, Plüton’un buzlu kabuğu Sputnik Planitia bölgesinde daha ince olacak, okyanusun orada şişmesine neden olacak ve sıvı su buzdan daha yoğun olduğu için, ekvatora doğru göçü tetikleyen bir kütle fazlalığı ile sonuçlanacaktır.

Ancak yeni çalışma alternatif bir bakış açısı sunuyor. Martin Jutzi, “Simülasyonlarımızda, Plüton’un ilkel mantosunun tamamı çarpışma tarafından kazılıyor ve çarpanın çekirdek malzemesi Plüton’un çekirdeğine sıçradığında, yüzey altı okyanusu olmadan veya en fazla çok ince bir okyanus olmadan ekvatora doğru göçü açıklayabilecek yerel bir kütle fazlalığı yaratıyor” diyor.

Çalışmanın yazarlarından Arizona Üniversitesi’nden Dr. Adeene Denton şu anda bu göçün hızını tahmin etmek için yeni bir araştırma projesi yürütüyor. “Plüton’un kalp şeklindeki özelliği için bu yeni ve yaratıcı köken, Plüton’un kökeninin daha iyi anlaşılmasına yol açabilir” diye sözlerini tamamlıyor.

Derleyen: Deniz KAFKAS

Kaynak: Plüton’un Yüzeyindeki Kalp Şekli: Nasıl Oluştu, Ne Anlama Geliyor?

Samanyolu’nun Kalbindeki Gizemli Yıldızlar Karanlık Bir Sır Saklıyor

Samanyolu’nun Kalbindeki Gizemli Yıldızlar Karanlık Bir Sır Saklıyor

Plüton’un Yüzeyindeki Kalp Şekli: Nasıl Oluştu, Ne Anlama Geliyor?