Araştırma: İlkel Güneş Sistemi karmaşadan ibaretti

Evan Gough

Genç güneş sistemlerinin kargaşa içerisindeki yerler olduğu su götürmez bir gerçek. Peş peşe gerçekleşen çarpışmalar, ilkel Güneş Sistemimizi pek çok kez çarpışan taşlar, kayalar ve gezegenimsi cisimlerle tekrar tekrar biçimlendirdi. Dünya’ya düşen asteroit parçalarını temel alan yeni bir araştırma, bu karmaşanın bir kısmına ilişkin bir zaman çizelgesi oluşturuyor.

Gökbilimciler, milyarlarca yıl önce erken Güneş Sistemi’ndeki oluşumlarından beridir asteroitlerin aslında değişmeden kaldığını biliyorlar. Onlar, bu önemli döneme ilişkin bilimsel ipuçları barındıran kayadan yapılmış zaman kapsülleri gibiler çünkü değişime uğrayan asteroitlerin iç kısımlarını uzaydaki koşullardan koruyan bir manto katmanları var.

MANTOYLA KORUNAN MİLYARLARCA YILLIK TARİH

Bununla birlikte asteroitlerin hepsi de bir bütün olarak kalmadı. Zaman içerisinde yinelen çarpışmalar yalıtkan manto katmanlarını demir çekirdeklerinden ayırdı ve sonrasında bu çekirdeklerin bir kısmını parçaladı. Bu parçaların bir kısmı yeryüzüne düştü. Uzaydan düşen kayalar insanların büyük ilgisini çekiyordu ve kimi durumlarda değerli bir kaynaktı; Mısır Kralı Tut, demir bir göktaşından üretilen bir hançerle gömülmüştü ve Grönland’da yaşayan Inuit halkı, yüzyıllardan beridir demir göktaşlarından aletler yapmayı sürdürdü.

Bilim insanları, barındırdıkları bilgiler sebebiyle demir göktaşlarıyla yakından ilgilenirler. Daha büyük asteroitlerin çekirdeğinden kalan parçalar olan demir göktaşlarını konu alan yeni bir araştırma paladyum, gümüş ve platin izotoplarının izini sürdü. Araştırmacılar, bu izotopların miktarlarını ölçerek, ilkel Güneş Sistemi’ndeki kimi olayların zamanlamasını daha doğru bir şekilde tespit edebildiler. “Güneş bulutsusunun gezegenimsi cisimlerdeki darbeler ve çekirdek soğuması ile sınırlandırılan dağılımı” adlı makaleleri, Nature Astronomy dergisinde yayınlandı. Araştırmanın başyazarlığını ETH Zürih’te (İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü) ve Ulusal Araştırma Yetkinliği Merkezi’nin Gezegenler bölümünde (NCCR) görevini sürdüren Alison Hunt üstlendi. Hunt, “Daha eski bilimsel araştırmalar, Güneş Sistemi’nde bulunan asteroitlerin milyarlarca yıl önceki oluşumlarından beridir kısmen değişmeden kaldığını gösterdi” diyor: “Bu nedenle, onlar, ilkel Güneş Sistemi’nde var olan koşulların korunduğu bir arşiv niteliğindeler.”

BOZUNMA SÜREÇLERİ ARACILIĞIYLA TARİHLENDİRDİLER

Eski Mısırlılar ve Inuitler, elementler, izotoplar ve çürüme zincirleriyle (bozunma süreçleriyle) ilgili hiçbir şey bilmeseler de bizler biliyoruz. Bu süreçlerde farklı elementlerin nasıl diğer elementlere dönüştüğünü anlıyoruz ve bunun ne kadar sürdüğünden de haberdarız. Bu bozunma süreçlerinden ‘kısa ömürlü 107Pd-107Ag çürüme sistemi’ adı verilen biri de bu çalışmanın odağında yer alıyor. Bu zincir, yaklaşık 6,5 milyon yıllık bir yarılanma ömrüne sahiptir ve ilkel Güneş Sistemi’ndeki kısa ömürlü nüklitlerin* varlığını tespit etmek amacıyla kullanılır.

Araştırmacılar, geçmişte asteroitlerin demir çekirdeklerinin parçası olan 18 farklı demir göktaşı örneği topladılar. Ardından, içlerinde bulunan paladyum, gümüş ve platini izole ettiler ve bu üç elementin farklı izotop konsantrasyonlarını tespit etmek için bir kütle spektrometresi kullandılar. Bu araştırmada, belirli bir gümüş izotopu kritik öneme sahipti.

Güneş Sistemi’nin tarihinin ilk birkaç milyon yılı içerisinde, çürüyen radyoaktif izotoplar asteroitlerin metal çekirdeklerini ısıttı. Soğudukça ve daha fazla izotop çürüdükçe, çekirdeklerde bir gümüş izotopu türü (107 Ag) birikti. Araştırmacılar, 107 Ag’nin diğer izotoplara oranını ölçtüler ve asteroit çekirdeklerinin ne kadar süratli ve ne zaman soğuduğunu ortaya çıkardılar.

Bu, araştırmacıların asteroitleri ve izotopları bu yolla inceledikleri ilk araştırma değildi. Buna karşın, daha önce yapılan araştırmalar, ‘galaktik kozmik ışınların’ (GCR’ler) izotop oranları üzerinde yarattığı etkileri göz önünde bulundurmuyordu. GCR’ler, bozunma esnasında nötron yakalama sürecini bozarak 107 Ag ve 109 Ag miktarını düşürebilir. Ulaşılan yeni sonuçlar, platin izotoplarını da sayarak GCR parazitine karşı düzeltmeler içeriyor.

KARMAŞANIN ZİRVE NOKTASI

Hunt, “Platin izotop bolluğuna dair yaptığımız ek ölçümler, numunelerin uzayda maruz kaldığı kozmik ışınlardan kaynaklanan bozulmalara karşı gümüş izotop ölçümlerini düzeltmemize imkân tanıdı. Bu sayede, çarpışmaların zamanlamasını geçmiştekinden daha kesin bir şekilde tarihlendirebildik” diyor: “Ve şaşırtıcı bir şekilde, incelediğimiz asteroit çekirdeklerinin tamamı, Güneş Sistemi’nin oluşumundan 7.8 ilâ 11.7 milyon yıl sonra, neredeyse aynı anda oluşmuştu."

Astronomi söz konusu olduğunda, dört milyon yıllık bir zaman aralığı kısadır. İncelenen asteroitlerin hepsinin çekirdekleri bu kısa zaman zarfında açığa çıktı, yani diğer nesnelerle çarpışmalar mantolarını üstlerinden sıyırdı. Yalıtkan mantoları yokken, çekirdeklerin tamamı aynı anda soğudu. Öteki araştırmalar, soğumanın süratli biçimde olduğunu ortaya koymuş olsa da zaman dilimini açık biçimde belirleyememişti.

Asteroitlerin, ekibin tespit ettiği izotop oranlarına sahip olması için, Güneş Sistemi’nin, mantoları asteroitlerden sıyıran yoğun çarpışmalara sahne olan aşırı kaotik bir yer olması gerekiyordu. Hunt, “O dönemde her şey birbirine girmiş gibi görünüyor” diyor. “Biz de bunun sebebini öğrenmek istedik” diye ekliyor. Peki, neden böyle kaotik çarpışmaların olduğu bir dönem yaşanmıştı? Araştırma makalesine göre birkaç ihtimal söz konusu.

KARMAŞA NASIL ORTAYA ÇIKTI

İlk ihtimal, Güneş Sistemi’nin dev gezegenleriyle bağlantılı. O dönemde bir şekilde göç etmiş ya da kararsız bir haldeyseler, iç Güneş Sistemi’ni yeniden şekillendirebilir, asteroitler gibi küçük cisimleri dağıtabilir ve çoğalan bir çarpışmalar dönemini tetikleyebilirlerdi. Bu senaryoya ‘Nice Modeli’ adı veriliyor.

Diğer ihtimal ise, Güneş bulutsusundaki gaz sürüklenmesi. Güneş henüz bir protostar (yıldız benzeri gök cismi) haline geldiğinde, tıpkı diğer yıldızlar gibi ‘yıldız bulutsusu’ adı verilen bir gaz ve toz bulutuyla çevrelenmiş bir haldeydi. Bu diskte asteroitler bulunuyordu ve en sonunda burada gezegenler oluşacaktı. Buna karşın disk, Güneş Sistemi’nin ilk birkaç milyon yılında değişime uğradı.

Başlangıçta gaz yoğundu, bu durum gaz sürüklemesiyle asteroitler ve gezegenler gibi cisimlerin hareketini yavaşlattı. Bununla birlikte, Güneş git gide daha fazla güneş rüzgârı ve radyasyonu üretti. Güneş bulutsusu hâlâ orada olsa da güneş rüzgârı ve radyasyonu onu savurdu ve dağıttı. Gaz dağıldıkça yoğunluğu azaldı ve gök cisimlerinde daha az sürüklenmeye neden oldu. Yoğun gazın sönümleyici etkisi ortadan kalkınca asteroitler hızlandı ve birbirleriyle daha sık çarpışmaya başladı.

Hunt ve meslektaşlarına göre, bu olaydaki asıl sorumlu, gaz sürüklenmesinin azalması. Araştırmanın ortak yazarı Maria Schönbächler, “Güneş Sistemi’nin bu hareketli ilkel evresini izah eden en sağlam teori, öncelikle ‘güneş bulutsusunun’ dağılmasından kaynaklandığını ortaya koyuyor” diyor. “Bu güneş bulutsusu, Güneş’in içinde oluştuğu kozmik buluttan geriye kalan gazdır. Birkaç milyon yıl boyunca, güneş rüzgârları ve radyasyonla uzaya savruluncaya dek hâlâ genç Güneş’in çevresinde dönmeyi sürdürdü” diye ekliyor: “Yaptığımız araştırma, laboratuvar ölçüm tekniklerinde yaşanan ilerlemelerin, tıpkı güneş bulutsusunun yok olduğu olası dönem gibi, ilkel Güneş Sistemi’nde meydana gelen kilit süreçleri açığa çıkarmamıza imkân tanıdığını ortaya koyuyor. Dünya gibi gezegenler o dönemde hâlâ doğum sürecindeydi. Neticede, bu, gezegenlerimizin nasıl meydana geldiğini daha doğru biçimde anlamamıza yardım edebilir ve aynı zamanda bize Güneş Sistemi’nin dışındaki oluşumlar hakkında da bir fikir verebilir."

*Nüklit; bir radyonüklidin radyoaktif bozunması sonucu ortaya çıkan ürün.

Yazının orijinali Universe Today sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)