192020Kas

Konu: Astronomi Okuma Süresi: ~5 dk. NASA’nın SOFIA Adlı Uçan Teleskobu Ay’ın Aydınlık Yüzünde Su Keşfetti NASA’nın (Amerika Birleşik Devleti Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi) Kızılöte Astronomisi Stratosfer Gözlemevi (SOFIA) ilk defa Ay’ın aydınlık yüzünde su olduğunu doğruladı. Keşif Ay’ın yüzeyi boyunca suyun dağılmış olabileceğini göstermektedir, suyun varlığı artık Ay’ın soğuk, gölgeli ve karanlık bölgeleri...

Konu: Astronomi

Okuma Süresi: ~5 dk.

NASA’nın SOFIA Adlı Uçan Teleskobu Ay’ın Aydınlık Yüzünde Su Keşfetti

NASA’nın (Amerika Birleşik Devleti Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi) Kızılöte Astronomisi Stratosfer Gözlemevi (SOFIA) ilk defa Ay’ın aydınlık yüzünde su olduğunu doğruladı. Keşif Ay’ın yüzeyi boyunca suyun dağılmış olabileceğini göstermektedir, suyun varlığı artık Ay’ın soğuk, gölgeli ve karanlık bölgeleri ile sınırlı değil.

Şekil 1. NASA’nın Kızılöte Astronomisi Stratosfer Gözlemevi (SOFIA) uçağının görüntüsü (altta) ve Ay yüzeyinde suyun bulunuşunun resimli anlatımı (üstte).

SOFIA, Ay’ın güney yarım küresinde konumlanmış olan ve Dünya’dan görülebilen büyük kraterlerinden biri olan Clavius Kraterinde su molekülleri (H2O) tespit etti. Ay yüzeyinin önceki gözlemlerinde Hidrojenin baz formları (Hidrojenli temel bileşikler) keşfedilmişti ancak yakın kimyasal komşusu olan hidroksil (OH) ile su arasındaki ayrımı belirlenememişti. Bu bölgeye ait veriler, su konsantrasyonunun Ay yüzeyi boyunca dağılmış halde bir metreküplük hacimdeki toprakta tuzaklanmış halde, milyonda 100 ila 412 kadar (yaklaşık 350 ml’lik su şişesi) olduğunu ortaya çıkarmıştır. Sonuçlar “Nature Astronomy” dergisinin son sayısında yayımlandı. (Bkz. https://www.nature.com/articles/s41550-020-01222-x)

Bir kıyaslama yapacak olursak, Sahra Çölü, SOFIA’nın Ay toprağında saptadığı orandan 100 kat daha fazla suya sahiptir. Böylesi az bir miktara rağmen bu keşif, suyun nasıl oluştuğu ve böylesi haşin, havasız ay yüzeyinde nasıl varlığını sürdürdüğü gibi yeni sorular doğurdu.

Su derin uzayda değerli bir kaynak ve bildiğimiz kadarı ile yaşam için anahtar bir bileşendir. Tabi SOFIA’nın bulduğu suyun bir kaynak olarak kullanılabileceğinin belirlenmesi gerekmektedir. NASA’nın Artemis Programı kapsamındaki ajans Ay’da suyun varlığı hakkında her şeyi öğrenmeye oldukça istekli çünkü öncelikle bir kadın, sonra da bir erkeği 2024’te Ay’a göndermeyi ve yüzyılın sonuna kadar da, orada sürdürülebilir insan varlığını sağlamayı planlıyor.

SOFIA’nın sonuçları, Ay’da suyun varlığı üzerine yapılan önceki çalışmalara dayanmaktadır. 1969’da Apollo astronotları Ay’dan döndüklerinde, oranın tamamen kuru olduğu düşünülmekteydi. Ancak, NASA’nın “Ay Krateri Gözleme ve Algılama Uydusu” gibi son 20 yıldaki yörünge ve çarpışma görevleri, Ay’ın kutuplarının etrafındaki, sürekli gölgede kalan kraterlerde buzun var olduğunu doğruladı. Cassini Görevi, Derin Çarpışma Kuyruklu Yıldız Görevi gibi uzay aracı görevleri, ayrıca Hindistan Uzay Araştırma Organizasyonun Chandrayaan-1 Görevi ve NASA’nın yer konuşlu Kızılöte Teleskop Tesisleri gibi görevleri sayesinde, Ay yüzeyi boyunca geniş bir alan tarandı ve Güneş ışığı alan bölgelerde hidrasyonun (Hidrojen bileşikleri) varlığı keşfedildi. Ancak bu görevlerde hidrasyonun H2O formunda mı yoksa OH formunda mı olduğu tam olarak ayırt edilemedi. Dolayısıyla, SOFIA’nın gözleminden önce Ay’ın yüzeyinde bir tür hidrasyon olduğu bilinmesine karşın, ne kadarının günlük hayatta içtiğimiz su molekülleri olduğu bilinmiyordu.

SOFIA Ay’a bakmanın yeni bir aracı. Yaklaşık 14.000 metre yükseklikte uçan ve 270 cm çaplı aynalı bir teleskop ile donatılmış Boeing 747SP tipi ticari jet uçağı; kızılötesi evreni daha net görmek için Yer atmosferinin %99 su buharından oluşan kısmının üzerine çıkabilmektedir. SOFIA teleskobu üzerindeki  Sönük Nesne Kızılötesi Kamera sayesinde, su moleküllerine özgü olan 6,1 mikronluk (1 mikron; 0,0001 cm ya da metrenin milyonda biri) dalga boyu algılanabiliyor ve böylece aydınlık Clavius Kraterinde beklenmedik oranda su konsantrasyonu keşfedildi.

Ay’ın ya da Ay’daki bir kraterin aydınlık yüzü derken, belli zamanlarda ışık alan bölgeleri kast edilmektedir.(Ayın hep aynı yüzünü gördüğümüz belirtebilirz belki) Ay Dünya etrafında dolandıkça, farklı zamanlarda farklı bölgeleri Güneş ışığına maruz kalır. Ay kendi ekseni etrafında 27,3 gün ile oldukça yavaş döndüğünden, yaklaşık 2 hafta gündüz, 2 hafta gece yaşanır. Gündüz sıcaklık 120 dereceye ulaşırken, gece eksi 130 dereceye kadar düşer. Bu nedenledir ki, kalın bir atmosfer olmadan Güneş ışığı alan Ay yüzeyinde suyun çoktan uzaya kaçmış olması gerekirdi. Fakat nasılsa yapılan gözlemlerde Ay yüzeyinde su görmekteyiz. Bir mekanizma orada su oluşmasını sağlıyor olmalı ve bir şekilde de onu orada tuzaklıyor olmalı.

Bu suyun oluşması ya da buraya taşınması için birçok farklı etki rol almış olabilir. Ay yüzeyine yağan mikro-meteoritler taşıdıkları az miktarda suyun, çarpışmalar ile yüzeyde birikmesini sağlamış olabilir. Diğer olasılık ise iki aşamalı bir süreç şeklinde olabilir, önce Güneş rüzgarları ile Ay yüzeyine hidrojen taşınır ve sonrasında topraktaki oksijen içeren mineraller ile hidrojen kimyasal tepkimeye girerek hidroksili oluşturmuş olabilir. Bu sırada mikro-meteoritlerin bombardımanı sırasında çıkan ışınımlar hidroksili suya dönüştürüyor olabilir.

Eğer öyle ise, bu suyun birikip nasıl korunduğu diğer ilgi çekici sorulardan birisidir. Mikro-meteoritlerin çarpması ile oluşan yüksek sıcaklıklarda çok küçük boncuk benzeri yapıların içinde su tuzaklanmış olabilir. Diğer bir olasılık ise su Ay toprağının tanecikleri arasına gizlenmiş ve böylece Güneş ışığından korunmuş olabilir. Potansiyel olarak bu durum boncuk benzeri yapılarda tuzaklanmasına göre suya erişimi daha kolay kılmaktadır.

SOFIA, takip eden uçuşlarda Ay’ın ışık alan ek bölgelerini de araştıracak, bu bölgelerde suyun varlığı, farklı Ay evreleri sırasında suyun nasıl üretildiği ve korunduğu, Ay’ın diğer bölgelerine nasıl taşındığı incelenecektir. Elde edilen veriler, NASA’nın VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover) gibi gelecekteki Ay görevleri için de kullanılacaktır. Bu sayede, insanlık uzay araştırmalarında, Ay’ın ilk su kaynağı haritası oluşturulacaktır.

“Nature Astronomy” dergisinin aynı sayısında bilim insanları teorik modelleri ve NASA’nın Lunar Reconnaissance Orbiter verilerini kullanarak bir makale daha yayımladı. Bu makalede sıcaklığın sıfırın altında kaldığı küçük gölgelerde suyun tuzaklanmış olabileceği ve beklenenden daha geniş alanlara yayılmış olabileceği vurgulanmaktadır. (Bkz. https://www.nature.com/articles/s41550-020-1198-9)

Su değerli bir kaynaktır, hem bilimsel araştırmalar için hem de uzay keşifleri için. Eğer Ay’daki kaynakları kullanabilirsek, daha az su ve daha çok ekipman taşıyarak uzayda yeni bilimsel keşifler yapmak daha kolay ve az maliyetli hale gelebilir.

SOFIA, NASA ve Alman Aerospace Merkezi’nin ortak projesidir. SOFIA, uçak üzerine yerleştirilmiş bir teleskop olması nedeniyle, gözlem zamanı kısıtlıdır ve dolayısıyla gözlemleri tamamlamak da oldukça zordur. Ay’da suyun varlığının ilk kez doğrulanması sadece günün belli bir saatinde, tek bir bölgede ve tek seferlik yapılan bir gözlemin sonucudur. Bu nedenle,  Ay’ın tüm yüzeyinde suyun var olduğunun kanıtlanabilmesi için çok daha fazla gözlemleme ihtiyaç vardır. 

Kaynakça:

https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-sofia-discovers-water-on-sunlit-surface-of-moon/

https://www.ntv.com.tr/galeri/teknoloji/nasanin-ay-yuzeyinde-su-kesfi-ne-anlama-geliyor,73jK9VR6rUiZ2Qmi0Svseg

https://www.nature.com/articles/s41550-020-1198-9

https://www.nature.com/articles/s41550-020-01222-x

26.10.2020

Derleyenler:

Tuncay DoğanDr. Astronom

Bornova Belediyesi – Mevlana Toplum ve Bilim Merkezi