Asteroid tozundan ne öğrenebiliriz…! (What can we learn from an asteroid-dust research…?)

Bir asteroid tozunun (chondrule glems) polorize ışık altında mikroskopik yapısı. (Renklendirilmiş görüntü.)

(Kaynak: Jeff Hodges; scientificmerican.com)

Asteroidler, Güneş Sisteminin oluşum döneminin başlarından günümüze ulaşan en yaşlı uzay maddesi olarak kabul edilmekte… Tabi, zaman içinde yaşanan bazı çarpışmalar sebebiyle, bir kısım madde değişime uğramış da olabilir…

Gezegenbilimciler, Japonya’nın Hayabusa 2 aracının asteroid Ryugu’dan getirdiği (umarız getirmiştir !) asteroid tozlarından Güneş Sisteminin oluşumu hakkında yeni birşeyler öğrenilmesini ummakta… Bu çalışmada gelinen noktanın, yarın (TS ile bu gece yarısı !) yapılacak bir basın toplantısıyla açıklanacağı duyuruldu… (Uzay meraklıları, JAXA sitesini ve You Tube’ü takip edebilir…)

Jonathan O’Callaghan, scientificamerican.com’da yayımlanan yazısında asteroid araştırmaları konusunda biraz bilgilendirdi…

Hayabuda 2’nin asteroid taşı-tozu taşıyan kapsülü, atomosferdeki alçalması esnasında 3000 santigrad dereceye ulaşan sıcaklığa dayanarak, 6 Aralık 2020’de Avustralya kırsalına indi… Bu inişi radarla takip eden, helikopter destekli bilim insanları onun inşini izleyebildi ve indiği noktayı fazla zorlanmadan belirledi ve kapsüle ulaştı…

Japonya, Hayabusa 1 aracıyla, asteroid Itokawa’dan da (çok az miktarda da olsa) asteroid tozu getirmeyi başarmıştı; Hayabusa 2, onlar için ikinci denemeydi…

Bilim insanları, getirilen asteroid tozunu inceleyerek, asteroidin yaşı, içinde bulunan su ve organik madde miktarı,… hakkında bilgi elde etmeyi ummakta… haliyle, Dünyada milyarlarca yıl önce başlayan yaşama hammadde katkısı sağlayıp sağlamamış oldukları da cevap bekleyen sorular arasında…

Metalik tipte olanların bir kısmı hariç tutulursa, asteroidlerin büyük bir kısmının ‘kondrül’ (chondrule) adı verilen tanecikli bir yapıda olduğu belirlendi… (Zeytin çekirdeklerinin kum, çamur, kireç karışımı halinde, sıkıştırılasıyla oluşmuş, kolayca parçalanabilen, bir yapı görünümünde…!)

Gezegenbilimciler bu tanecikli yapının 4.5 milyar yıl kadar önce oluştuğunu düşünüyor… (O dönemde, değişik-boylardaki tanecikler, Güneş Sisteminin doğuşundan önce, Güneş Bulutsusunda bol miktarda mevcuttu ve serbest halde dolaşmaktaydı…)

Bu taneciklerin birleşmesiyle, tanecikli bir yapıdaki, kondrit (chondrit) adı verilen, kaya parçaları, sonra da kayalar oluştu…Dünyaya düşenlerden ele geçirilen ve kaydedilen 64,000 kadar meteoritin çoğu bu yapıdaydı… Bu kadar çok olmalarına rağmen, yine de, bunların kaynağı hususunda, bilim insanları arasındaki görüş ayrılıkları iki yüzyıldan beri devam etti…

Bazı bilim insanları, bu kondrit’lerin gezegen oluşumundan arta kalan maddeler (byproduct) olduğunu söylüyor. Kısaca, bu süreçte de ayrıca, ısıl işleme maruz kalmış olanlar…Diğer bir grup bilim insanı ise, bunların gezegen oluşum sürecini başlatan tohumlar olduğunu düşünüyor… Kısaca, kondrül oluşturma senaryoları çeşitli…; yeni-doğan Güneşi saran gaz-toz bulutu içinde, yıldırım çarpmasıyla birleşen toz-taş parçalarından, şok dalgalarının çarpmasıyla çarpışarak birleşen toz-taş parçalarına kadar…!

Member of the Hayabusa2 team holds the mission’s sample-return capsule
Hayabusa 2’nin asteroid tozu kapsülünü taşıyan bir JAXA elemanı. Aldığı korunma önlemlerinden, bu kapsülde patlama/radyasyon mevcut olma olasılığı dikkati çekti…!
(Kaynak: JAXA, scientificamerican.com)

İngiliz kimyacı Edward Howard, 1802’de, meteoritler içinde bu kondrül’leri belirleyen ilk bilim insanı oldu… Bunlara bu isim daha sonra, Alman mineroloji uzmanı Gustav Rose ve Avustralyalı mineroloji uzmanı Gustav Tschermark tarafından verildi…; Yunanca ‘chondros’tan (taneler; grains)…

İngiliz bilim insanı Henry Sorby, bunları daha detaylı olarak tanımladı…; kondrül’leri ‘kızgın yağmur damlaları’ olarak niteleyerek… (Bunların, çarpışarak mağmaya dönüşen kayalardan sıçrayan tanecikler olarak düşünülerek…!)

Yıldızbilimciler, bir yıldız olan Güneşin nasıl oluştuğunu az-çok açıklayabilmekte… Güneşin hikayesi (doğumu) 4.5 milyar yıl önce başladı…; gaz ve tozun oluşturduğu devasa moleküler bulut, garavitasyon kendi kuvveti etkisi altında, dönme merkezine doğru çökerek, daha sonra Güneş olarak şekillenecek bir ön-yıldız (protostar) oluşturdu… Etrafında dönmekte olan gaz ve toz diskiyle birlikte…

Bu madde diski içinde (gerçi, disklerin hepsi maddeden oluşur…) gravitasyon (kütle çekimi olarak bilinen), aerodinamik ve elektrostatik kuvvetler bu toz taneciklerinin birbirine yapışmasını sağlar, (bu durum, Uluslararası Uzay istasyonunda, bir astronot tarafından da gösterilmişti…!) daha büyük madde topakları oluşur… Zamanla, birleşen bu topaklar, kayaları, asteroidleri ve gezegenimsileri (planetestimals),… oluşturur…; boyları kilometrelere, onlarca kilometreye ulaşabilen uzay kütlelerini… Birkaç on milyon yıl içinde de gezegen küreleri oluşur…

Bu gezegenlerin bir kısmı da, zaman içinde, kararlı yörüngelere yerleşerek, bugünkü Güneş Sistemini oluşturdu… Haliyle, bu ‘köşe-yer kapma’ sürecinde, çarpışmalar yoluyla, ‘ruhunu’ diğer bir gezegene kaptıran, Güneş tarafından yutulan gezegenler de oldu… Dünya’nın Ay’ının oluşma hikayesi buna bir örnektir…!

Toz taneciklerinden bir gezegen oluşumuna kadar yaşanan süreç, kısaca, böyle…!

Kondrit tipi meteoritlerin (yere ulaşabilen ve bulunarak incelenen gök taşları) kesitleri incelendiğinde, bunların, iç içe geçmiş, birbiriyle kaynamış, birbirine yapışmış, değişik renkte ve sertlikte taş parçalarından oluştuğu görülür… Bu taneciklerin çoğu gözle ayırt edilebilirken, birçoğu ancak mikroskop altında görülebilir… Bunlar, bir kondrit içinde taşlaşmadan önce ergimiş mineral damlaları halindeydi… O dönemde, gökyüzünden ergimiş mineral yağmurları yağmaktaydı; belirli bir dönemlerde…!

Gezegen oluşumu sürecinde, gezegenin bünyesine karışan bu kondrül’ler orijinal varlıklarını koruyamasa da, bu sürecin dışında (yörüngelerde) kalanlar başlangıçtaki varlıklarını koruyabildi… En azından, daha sonra yaşanan olaylarda yüksek sıcaklıklara maruz kalmayan bir kısmı… Bu durum, göktaşı kesit incelemelerinde kolayca gözlenebilecek bir durumdur…

Göktaşlarındaki kondrül’ler içinde sıkça karşılaşılan olivin (olivine) ve piroksen (pyroxene) gibi mineraller ile zaman zaman karşılaşılan cam (ve çeşitli kristallerle) ile, bu madde tanecikleri farklı şekillerde ve büyüklüklerde oluşabilmekte… Bilim insanları, onların oluşum tarihlerini birkaç milyon yıllık bir toleransla belirleyebilmekte… Ortak olarak belirlenen ‘doğum tarihi’: 4.567 milyar yıl…!

Bu yaş tayini alüminyom-26 izotobu bolluğu (redundancy) ölçülerek belirlenmekte… Meteorit yaş tayini uzmanı olan Noriko Kita (University of Visconsin; Madison, ABD) bu mineralin, sadece, Güneş Sisteminin erken döneminde mevcut olabildiğini söyledi… Bu durumda, kondri’ler, kalsiyum-alüminyumca zengin minerallerden (inclusions; CAIs) sonra, Güneş Sisteminin ikinci-yaşlı maddesini oluşturmakta…! Göktaşları içinde, bor minerali gibi, beyaz renkte görünen bu mineralin, genç Güneşi saran sıcak gazdan, diğer minerallerden 1-3 milyon yıl kadar önce, yoğunlaşarak katılaştığı söylenmekte…

Karbonca zengin olan Karbonlu Kondritler( carbonaceous chondrites) kontritlerin yüzde dördünü oluşturur…Güneşin yüzeyindeki maddeyle büyük benzerlik gösteren bu kondritlerin iç Güneş Sisteminde oluştuğu düşünülmekte…İçinde belirgin kondrül’ler bulunmayan CI tipi kondrit’lerin suyla maruz kalarak, yapısal değişime uğradığı ileri sürüldü… CB tipi kondrit’ler ise, büyük bir çarpışma sonunda oluştuğu düşünülmekte…

Bazı araştırmacılar, bu kondritlerin nasıl oluştuğunu anlayabilmek için meslek hayatlarını harcadı…! Kozmokimyacı Colonel Alexander (Carnegie Institution for Science; Washington DC) bir konferansta böyle söyledi…

Chondrules illustration
Kondrül’ler, 4.5 milyar yıl kadar önce, Güneşi saran gaz-toz diskinden gezegenlerin oluşumunda bir katalizör-birleştirici madde olarak rol aldı… Kaynak:  ESO/L. Calçada; scientificamerican.com)

Kondritlerin anlaşılabilmesi bağlamında, bazı araştırmacılar laboratuvar deneyleri gerçekleştirmekte… Bunlardan biri olan meteorit bilimcisi Aimee Smith (University of Manchester) ve araştırma arkadaşları, hazırladıkları mineral karışımlarını yüksek sıcaklıklara ısıtıp, farklı sürelerde soğutarak, kondrül’ler oluşturmaya çalışmakta…

 2014’te, astrofizikçi Huan Meng (University of Arizona) ve araştırma arkadaşları, bin ışık yılı uzaklıktaki yıldız NGC-2547 ID8’in etrafında bir gezegenimsi çarpışma ışıması (kızılötesi) belirlediler… Bu gözlem, genç yıldız sistemlerinde bu gibi, kondrül-üretici çarpışmaların olabileceğini göstermekteydi…

*

Araştırmacılar, Hayabusa 2’nin (kapsülün) beraberinde ‘gram’ mertebesinde asteroid tozu getirdiğini tahmin etmekte… Bunun önemli bir sebebi, asteroid Ryugu’nun iniş yapılan bölgedeki yüzeyinin, beklenenden çok daha iri kayalarla kaplı olmasıydı…! JAXA’dan bilim insanları, bu kadar az maddenin bile, araştırmaları için yeterli olacağını düşünüyor… Hayabusa 1 de, 2004’te bu miktarda madde getirebilmişti…

Illustration: Hayabusa2 spacecraft orbiting the asteroid Ryugu
Hayabusa 2, asteroid Ryugu’nun yörüngesinde (temsili) (Kaynak:  Akihiro Ikeshita; scientificamerican.com)

Hayabusa 2’nin getirdiği asteroid tozu / parçacığı miktarı Japonyanın Asteroid Araştırmalarının-bir anlamda- geleceğini belirlerken, bu tozun / astroid parçalarının içinde ‘kondrit’lerin mevcut olup olmadığının belirlenmesi de, Güneş Sisteminin oluşumu hakkındaki bazı kuramların kaderini belirleyecek… Elbette, NASA’nın aracı OSIRIS-REx’in 2023’te getireceği asteroid tozlarıyla/parçacıklarıyla birlikte…

Tabi, OSIRIS-REx, topladığı bu tozların/asteroid parçacıklarının hepsini dönüş yolunda etrafa saçmazsa…!

Yararlanılan Kaynak:

https://www.scientificamerican.com/article/asteroid-dust-from-hayabusa2-could-solve-a-mystery-of-planet-creation/?utm_source=newsletter&utm_medium=email&utm_campaign=space&utm_content=link&utm_term=2020-12-10_featured-this-week&spMailingID=69335262&spUserID=NDcxOTUyMjcxODAzS0&spJobID=2021464223&spReportId=MjAyMTQ2NDIyMwS2