Gezegenin üst atmosferini değiştiren Satürn'ün halkalarının şaşırtıcı kimyasal karmaşıklığı

Siyasi mizahçı Mark Russell bir zamanlar şöyle bir şaka yapmıştı: “En sevdiğim bilimsel teori, Satürn’ün halkalarının tamamen kayıp havayolu bagajından oluşmasıdır.”
Bagaj yok. Ancak, NASA’nın Cassini uzay aracının geçen yılki son yörüngeden elde ettiği verilere dayanılarak Science’ta yayınlanan yeni bir çalışma, Satürn’ün halkalarının daha önce düşünülenden – evrendeki görsel açıdan en muazzam nesnelerden bazıları -çok daha karmaşık olduğunu gösteriyor.

Cassini’nin ‘Büyük Finali’, Satürn’ün en yeni halkası ve üst atmosferine 2017’de girerken, kimyasal kütle spektrometresi içindeki incelemesi, Satürn’ün halkaları ve atmosferi arasındaki irtifalarda bulunan kimyasalları örnekledi. / NASA
Dahası, makale, gaz devinin en içteki D halkasının, kimyasal kokteyli içindeki toz tanelerini, gezegenin üst atmosferine olağanüstü bir hızla fırlattığını gösteriyor. Uzun zaman dilimlerinde, araştırmacılar bu korkunç materyalin atmosferin karbon ve oksijen içeriğini değiştirebileceğini söylüyorlar. Kansas Üniversitesi’nde fizik ve astronomi profesörü ve makalenin ortak yazarı olan Thomas Cravens şunları söylüyor: “Bu, güneş sistemimizin nasıl çalıştığıyla ilgili yeni bir husus. İki şey beni şaşırttı. Bunlardan biri, halkalardan gelenlerin kimyasal karmaşıklığı – geçmişte gördüklerimize dayanarak neredeyse tamamen su olacağını düşünmüştük. İkincisi ise, daha önce beklediğimizden çok daha fazlası… Halkaların atmosfere soktuğu materyallerin kalitesi ve miktarı beni şaşırttı.” Cravens, Cassini’nin İyon ve Nötr Kütle Spektrometresi (INMS) ekibinin bir üyesidir. Cassini’nin “Büyük Final”i, Satürn’ün en yeni halkası ve üst atmosferine 2017’de girerken, içindeki kimyasalların kütle spektrometresi, Satürn’ün halkaları ve atmosferi arasındaki irtifadaki kimyasalları örneklemişti.

INMS halkaları su, metan, amonyak, karbon monoksit, moleküler azot ve karbondioksitten oluşmakta. Cravens şunları söylüyor: “Makalenin tarif ettiği şey, iç halka ile üst atmosfer arasındaki boşluktur ve su gibi diğer materyallerin de bulunulmasının beklenmesiydi. Diğer bir sürpriz, kütle spektrometresinin metan görmesiydi – kimse bunu beklemiyordu. Ayrıca, beklenmeyen diğer şey karbondioksitti. Halkaların tamamında su olduğu düşünülüyordu. Fakat en içteki halkalar buza yakalanmış organik maddelerle oldukça kirlenmiş durumda.” Cassini’nin kütle spektrometresinden elde edilen yeni bir bulgu, Satürn’ün D halkasından gelen çok miktarda kimyasal demirin, gezegenin atmosferinin kendisinden daha hızlı dönen halkası ile gezegenin üst atmosferine daldığını gösterdi. KU araştırmacısı şunları söylüyor: “Tam olarak anlaşılmasa bile, bunun gerçekleştiğini gördük. Gördüğümüz şey, bazı gazların da dahil olduğu bu materyalin, Satürn’ün Ekvator bölgesindeki en üst atmosferini değiştirmesiydi. Hem kontamine hem de tane ve toz vardı.” Cravens, bulguların, güneş sistemimizin yanı sıra diğer güneş sistemlerini ve dışsal gezegenleri destekleyen mekanizmalara ışık tutabildiğini ve aynı zamanda birçok yeni bilimsel soruyu gündeme getirdiğini söyledi.

Cravens şunları söylüyor: “Bu, meseleyi anlamamızda bize yardımcı olabilir, bir gezegen nasıl halkalarla çevrilir? Bazılarında var, bazılarında yok. Bir halkanın ömrü nedir? Halkaları ne yeniliyor? Satürn’ün halkasının olmadığı bir zaman var mıydı? Bu oluşum ilk etapta nasıl meydana geldi? Güneş sistemimizin oluşumundan geriye kalan bir şey mi? Güneş ve gezegenleri oluşturan yıldızlararası alandan çöken nebulalar, güneş öncesi bulutsu olan proto-güneş bulutsularına kadar uzanıyor mu?” Cravens’e göre, Satürn’ün D halkasından gezegenin üst atmosferine veya iyonosferine beklenenden daha yüksek miktarda çıkan materyal oranı, astronomların halkanın ömrünün önceden tahmin edilenden daha kısa olabileceğini düşünmesi için artık yeterlidir.
Cravens şunları söylüyor: “Bu verilerden dolayı, artık taşınan malteryalin miktarı nedeniyle iç halkaların ömrünü kısalttık – daha önce düşündüğümüzden çok daha fazla. Materyalin halkalardan en az 10 kat daha hızlı çarptığını biliyoruz. Eğer yenilenmediyse, halkalar daha fazla sürmez – kovada bir delik var demektir. Jüpiter muhtemelen ince bir halkaya sahipti. Halkalar gelir ve gider. Bir noktada, bir şekilde yeni malzeme elde etmedikçe yavaş yavaş tükenirler.” KU lisans ve yüksek lisans öğrencileri tarafından desteklenen, Cravens’in çalışmasının ilk aşaması, Cassini’nin INMS aletinden gelen ham verileri sıralamak ve temizlemekle ilgiliydi. Cravens şunları söylüyor: “Ham veriler, Cassini’deki aygıtımızdan NASA’nın Jet İtici Laboratuvarı’na ve daha sonra San Antonio’daki Güneybatı Araştırma Enstitüsü’ndeki bilgisayarlara ve başyazar Hunter Waite’ın çalıştığı bilgisayarına ulaştı.”

Ancak Cravens’in ana katkısı, verilerin halkalardan gelen materyallerin Satürn’ün iyonosferini nasıl değiştirdiğine odaklanarak yorumlanmasıyla ilgiliydi. Cravens ve meslektaşları, halkalardan gelen kimyasalların akışını, Satürn’ün ekvatoryal iyonosferik kimyasını değiştirerek, hidrojen iyonlarını ve triatomik hidrojen iyonlarını gezegenin iyonosferik yoğunluğunu azaltarak daha ağır moleküler iyonlara dönüştürdüğünü belirttiler. Cravens şunları söylüyor: “Benim ilgim iyonosferdeki yüklü parçacık ortamına odaklanmıştı. Bu yapışkan madde, iyonosferin çoğunu çiğniyor, bileşimini etkiliyor ve gözlemlenebilir etkilere neden oluyor – şimdi anlamaya çalıştığımız şey bu. Veriler açık, ancak açıklamalar hala modelleniyor ve bu biraz zaman alacak. Materyaller yüksek hızlarda Satürn’e geliyor çünkü halkalar atmosferden biraz daha hızlı hareket ediyor. Sadece yavaşça düşmüyorlar. Orada kendi gezegenine yeniden giren bir uydu gibi uçuyorlar. Bu toz taneleri uydu hızında hareket ederek atmosferi birbirinden ayırabilecek enerji biriktiriyorlar. Her atom, halkalar ve atmosfer arasındaki hız farklılığından dolayı oldukça enerjik. Üst atmosferi ısıtmanlarının, bileşimini değiştirdiğini düşünüyoruz.”
Kaynak: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/10/181004143937.htm
Çeviren: Bünyamin TAN