Amerikalı astronomlar, Jüpiter’in en büyük uydusu Ganymede’nin eksiksiz haritasını çıkardı. Yapılan çalışmayla ilk kez Asteroit Kuşağı’nın ötesinde yer alan bir gezegenin uydusunun yüzeyinin küresel ölçekteki eksiksiz jeolojik haritası çıkarılmış oldu.
NASA’ya ait uzay araçları Galileo ile Voyager 1 ve Voyager 2’nin çektiği en iyi görüntülerin bir araya getirilmesiyle çıkarılan harita, teknik olarak Ganymede’nin yüzeyinin çeşitli jeolojik özelliklerini resimliyor. Harita, Güneş Sistemi’nin tarihi gelişimi boyunca oluşumu ve evrimi süren uydunun jeolojik özelliklerini ayrıntılı olarak gösteriyor.
JÜPİTER’İN “GALİLEO UYDULARI”
 |
Jüpiter‘in bilinen uydularından en büyük dördü: Io, Europa, Ganymede ve Callisto. Onları, 1610 yılında keşfeden Galileo’nun adıyla, Galileo uyduları olarak bilinir.
1970’lere kadar bilinen uydu sayısı 13 iken, Jüpiter‘i ziyaret eden Voyager uzay araçları, 3 yeni uydu daha bulmuştur. 2000 yılından bu yana, yeryüzünden yapılan sistematik araştırmalarla; bu sayı kısa sürede 63’ü bulmuştur. Çok daha küçük olan diğer uydular, yakalanmış asteroidler, hatta geçmişte parçalanmış bir uydunun kalıntıları olabilirler. Ganymede, Jüpiter etrafındaki bir turunu, 7.155 günde tamamlarken, Europa, bu sürede, yörüngesi üzerinde 2 tur, Io ise, 4 tur atmaktadır. Böylece Io, Europa ve Ganymede’nin yörünge dönemleri arasında 1:2:4 gibi bir oran söz konusudur. Io ve Europa’nın, birbirlerine en yakın oldukları anda, aralarındaki uzaklık, Yer-Ay uzaklığının, 2/3 ü kadar olmaktadır. Callisto, göreli olarak daha büyük bir yörüngeye sahiptir. Diğer Galileo uyduları üzerine uyguladığı çekim kuvveti, oldukça zayıftır. Bu nedenle, Callisto ile diğer Galileo uydularının yörünge dönemleri arasında, basit oranlar bulunmamaktadır. Galileo uydularının yörünge düzlemlerinin, kabaca ekliptik düzleminde bulunması nedeniyle; uydular, yörünge hareketleri boyunca Jüpiter’in önünden ve arkasından geçerler. Bir uydunun Jüpiter ile Dünya arasında yer alması halinde, bir transit geçiş gerçekleşir. Uydunun gölgesi, gezegen üzerine düşer. Bir uydunun Jüpiter’in arkasında yer aldığı durumlarda ise, bir tutulma–örtülme gerçekleşebilmektedir. Tutulma anında bir uydu, Jüpiter’in gölge konisi içine girip çıkmaktadır. Örtülme durumunda ise bir uydu, Jüpiter tarafından tamamen kapatılmaktadır.
UYDULARIN: KÜTLE VE YOĞUNLUKLARI Galileo uyduları hakkındaki detaylı bilgilerimiz, Jüpiter’e yakın geçiş yapan (Pioneer 1: 1973, Pioneer 2: 1974, Voyager 1 ve 2: 1979) veya çevresinde yörüngeye oturtulan (Galileo: 1995) insansız uzay araçlarının gözlemlerinden elde edilmiştir. Jüpiter uydularının çekim etkileri, bu uzay araçlarının olağan yörüngelerinden sapmalar göstermesine neden olmuştur. Ölçülen bu sapma değerlerinden, uyduların kütleleri, büyük bir duyarlılıkla hesaplanmıştır. Kütle değerleri ve yakın plan görüntülerinden elde edilen çapları ile uyduların ortalama yoğunlukları, oldukça duyarlı hesaplanabilmiştir. Bu bilgiler bize, Galileo uydularının iç yapısı ve kimyasal bileşimleri hakkında, önemli ip uçları vermiştir. Ganymede’nin, Güneş Sistemi‘nde yer alan en büyük kütleli uydu olduğu ortaya çıkmıştır. Kütlesi, Ay kütlesinin 2 katından biraz fazladır. Galileo uydularının en küçük kütlelisi, Europa’dır ve kütlesi, Ay kütlesinin, 2/3 üdür. Ganymede ve Callisto, Io ve Europa’ya oranla, daha düşük ortalama yoğunluklara sahiptir. Ganymede ve Callisto’nun düşük ortalama yoğunluk değerleri; yalnızca kayalardan oluşmadıklarını, daha düşük yoğunluklu su buzu veya diğer buzları da önemli miktarlarda içerdiklerini göstermektedir.
JÜPİTER VE UYDULARI: “MİNYATÜR BİR GÜNEŞ SİSTEMİ” Callisto ve Ganymede gibi büyük uydularda iç basınç, su buzunun, en az kaya kadar katı bir hal almasını sağlayacak ölçüde yüksektir. Buna karşılık, Io ve Europa’nın gösterdiği yüksek ortalama yoğunluk değerleri, daha çok kaya yapılı oluşlarına bir delil sayılmaktadır. Europa, Ganymede ve Callisto kızılöte tayflarında, su buzuna ait belirgin soğurma yapıları göstermektedir. Europa’nın yüksek ortalama yoğunluk değerine dayanarak; su buzunun büyük ölçüde yüzey tabakalarda toplandığını söyleyebiliriz. Galileo uyduları arasında yalnızca Io da, su buzunun varlığına dair hiç bir delil görülmemektedir. Bu bilgilerin ışığı altında, Jüpiter ve çevresindeki uyduların, minyatür bir Güneş Sistemi gibi oluştuğu ve evrimleştiği, ortaya çıkmaktadır. Gezegenler, Güneş bulutsusundaki; toz, gaz ve buzların bir araya gelip, sıkışması ile oluşmuşlardır. Buna karşılık Ganymede ve Callisto’nun bulunduğu dış bölgelerde buzlar, kaya yapılı maddelerle beraber varlıklarını sürdürebilmiştir. Böylece Jüpiter‘in oluşum süreci boyunca, iki farklı Galileo uydu grubu ortaya çıkmıştır. Bu durum, Jüpiter’den uzaklaştıkça, uydu ortalama yoğunluklarının azalması özelliğiyle de, kendini açıkça göstermektedir. UYDU: IO
Voyager uzay araçlarının, Jüpiter’e yakın geçişi öncesinde Io’nun, Ay gibi jeolojik açıdan ölü ve yüzeyinin kraterlerle kaplı bir uydu olduğu tahmin ediliyordu. Ancak, 5 Haziran 1979’da Voyager 1’in, 21,000 km uzaklıktan elde ettiği; ilk Io görüntülerinin, Yer’e ulaşması ile durumun beklenenden çok farklı olduğu ortaya çıkmıştır. Bu görüntülerde, yüzeyde, hiç çarpma kraterine rastlanmazken; bunların yerine karmaşık şekilli çukurlar ve farklı parlak renkte alanlar bulunduğu görülmüştür. İlk incelemeler sonucunda Io’nun, görünen yüzey şekillerinin, ileri düzeyde volkanik etkinlikle meydana geldiği görülmüştür. Jüpiter’in uyguladığı çekim kuvvetinin etkisiyle, Io’nun, küresel olan şekli, bozulmaktadır. Io, yörüngesi üzerinde hareket ederken; Europa ve Ganymede’ye belli oranda yaklaşıp-uzaklaştığından; onların çekim etkilerini de, üzerinde hissetmektedir. Hatırlanacak olursa, bu ritmik çekim etkisi, Io, Europa ve Ganymede’nin yörünge süreleri arasında 1:2:4 oranının kurulmasını sağlamaktaydı. Değişken çekim etkisi, Io’nun, iç bölgelerinin ısınmasına ve tekrarlanan bir şekilde, şiddetli volkanik etkinlik göstermesine neden olmaktadır. Io’da: Volkanik Etkinlikler Io yüzeyinde izlenen çok renkli yapı, volkanik etkinlikler sonrası, şemsiyelerden yüzeye geri düşen, kükürtdioksit ve kükürtlü bileşiklerden kaynaklanmaktadır. Isıtılmış kükürtün aniden soğutulması halinde; turuncu, kırmızı ve siyah renkler aldığı görülür. Bu ise, Io’nun, etkin volkanlarının çevresinde yoğun olarak izlenen renklerdir. Beyaz renkte görülen yüzey birikintileri ise, SO2 buzudur. Volkanlardan sıcak gaz halinde çıkan SO2, aniden vakumlanmış soğuk ortamla karşılaşınca, buz kristalleri halinde yoğunlaşmakta ve yüzeye geri yağmaktadır.
Io’nun volkanik etkinliğinin, sadece gayzer benzeri volkanik şemsiyelerle kalmayıp, lav çıkışlarıyla da sürdüğü anlaşılmıştır. Io yüzeyinde, 300’e yakın etkin volkan bulunmaktadır. Her biri ortalama olarak saniyede, 10,000 ton madde püskürtmektedir. Io için oluşturulan iç yapı modellerine göre; 100 km kalınlıklı bir kaya kabuğun, 800 km kalınlıklı sıvı bir manto üzerinde bulunduğu düşünülmektedir. Jüpiter’in çekim etkileri altında, ileri düzeyde ısınmış ve erimiş bir iç yapıya sahip olan Io’da, kimyasal farklılaşmanın gerçekleşmiş olması beklenmektedir. Galileo ölçümlerinden elde edilen basıklaşma değerleri ile Io’nun çekirdek boyutları da tahmin edilmiştir.
Io Torus Io volkanlarından çıkan maddenin, büyük bir çoğunluğu, uydunun yüzeyine geri inerken; bir kısmı da Jüpiter’in güçlü manyetik alanının etkisi ile manyetosferin bir parçası haline gelmektedir. Jüpiter manyetosferinde yer alan yüklü parçacıklar, Io yüzeyinde ve volkanik şemsiyelerindeki maddenin atomlarıyla çarpışır. Bu atomların, iyonlaşmasına ve Io’dan ayrılarak, Jüpiter etrafında bir yörüngeye oturmalarına sebep olur. Bu yörünge, tam olarak, Io’nun yörüngesi ile çakışmaktadır ve kızılöte dalga boylarında, Jüpiter’i saran simit şeklinde bir halka (torus) oluşturmaktadır. Bu yapı, Io Torus olarak adlandırılmaktadır. Jüpiter’in manyetik alanı, gezegen içerisinde üretildiği bölgenin hızı ile dönmektedir. Bu manyetik alan, Io üzerinden büyük bir hız ile geçmektedir. Böylece uydu içerisinde, 400,000 volta yakın elektrik üretmekte ve 5 milyon amperlik bir elektrik akımının, Io boyunca akmasına neden olmaktadır. Bu akım, Io ve Jüpiter’i birbirine bağlayan, dev bir akı tüpü boyunca akmaktadır. Akı tüpünün, Jüpiter yüzeyine değdiği noktalarda, Aura oluşumlarının daha kuvvetli olduğu gözlenmektedir. Io’yu boydan boya kateden elektrik akımı, uyduda, zayıf bir manyetik alanın oluşmasını da sağlamaktadır.
UYDU: EUROPA Jüpiter’e uzaklık sırasına göre ikinci Galileo uydusu olan Europa, Güneş Sistemi‘nin, en pürüzsüz yüzeyine sahip cismidir. Europa’nın çapı, Io’nun çapından 530 km daha küçüktür. Yaklaşık, Ay boyutlarında olan uydunun, yüzey şekillerinin yüksekliği, birkaç yüz metreyi geçmemektedir. Yüzeyinde, neredeyse hiç krater bulunmamaktadır. Yüzeyde izlenen hakim yapılar; Galileo görüntülerinde detayları izlenen şeritler ve koyu renkli çatlaklardır. Io gibi Europa’da sadece boyutlarına bakıldığında; jeolojik olarak etkinliği sona ermiş olması beklenen, ancak bu kuralı bozan bir cisimdir. Buz Yüzeyin Altında: Okyanus Voyager 1 ve 2 araçları, Europa’ya yeterince yakın geçiş yapamamıştır. Dolayısıyla, Europa hakkındaki detaylı bilgilerimizin çoğu, Galileo gözlemlerinden kaynaklanmaktadır. Uzay araçlarıyla yapılan ziyaretler öncesinde, Yer’den yapılan tayfsal gözlemlerle, Europa yüzeyinin, hemen hemen tamamının donmuş su ile kaplı olduğu biliniyordu. Gözlemler, bu yapının saf su buzu üzerinde, ince taneli dağınık su kristallerinden oluştuğunu göstermiştir. Uydunun, çok az oksijen içeren atmosferi ise, Dünya’nın atmosferinden, milyon kere daha incedir. Son verilerin yardımıyla, Europa’nın yüzey sıcaklığının yaklaşık –190 °C olduğu ve bu nedenle de soğuk su kaynakları ve çok büyük buz kütlelerinin bulunduğu anlaşılmıştır. İşte, Europa’nın, bu buzlarla kaplı yüzeyinin altında, sıvı sudan oluşan, Güneş Sistemi’nin en büyük okyanusunun olduğu düşünülmektedir. Galileo görüntüleri, Europa’nın yüzeyinde ve iç katmanlarında, sürekli devam eden jeolojik aktivitelerin olduğunu yansıtan, ciddi deliller barındırmaktadır. Buzlarla kaplı yüzeyindeki tektonik hareketlerin sonucunda, yüzeyin sürekli olarak yenilendiği de, anlaşılmaktadır. Kısaca Europa, her zaman genç bir yüzeye sahiptir. Yap-Boz Buz Blokları İlk bakışta beyaz ve yumuşak gibi görünen Europa’nın yüzeyi, yapıştırılmış kırık bir bardağı anımsatmaktadır. Öyleki buzlar, çoğu yerde birbirine göre hareketli büyük parçalara ayrılmış; ancak, yinede bir yap-boz gibi, birbirleriyle uyumludur. Küçük bloklar, görünmeyen bir denizde yüzen buzdağlarına benzemektedir. Çoğu bloklar da, devrik durumdadır. Buradan, Europa’da gelişen, bir jeolojik aktivite olduğu görülmektedir. Bu görüntü, buz kabuğun, belki de sıvı suyla desteklendiğinin bir kanıtıdır. Europa’da: Gel-Git Etkisi Europa’nın yüzeyinde, belirlenmiş sadece birkaç büyük krater vardır. Bunun en önemli nedeni, Jüpiter’in görkemli çekim etkisiyle, Europa yüzeyinin, çok sayıda küçük göktaşından, özellikle de kuyrukluyıldızlardan korunmasıdır. Başka bir sebebi de, sahip olduğu aktiviteyle, yüzeyinin sürekli yenilenmesidir. Yüzeydeki aktiviteye sebep olan, kuşkusuz Jüpiter’in büyük çekim gücüdür. Diğer uyduların da bu çekime katkıları, Europa’yı, değişik yönlerden etkilemektedir. Bu durum, yüzeyde genişleme ve büzülmelere neden olduğu için, gel-git etkisi adını alır. Uydunun, Güneş’ten çok uzak olmasına rağmen; Jüpiter’in yarattığı gel-git etkilerinin, suyu sıvı halde tutmaya yetecek kadar sıcaklık sağlayabileceği bilinmektedir. Gel-git etkileri sonucu yükseklik, uydunun her iki tarafında, yaklaşık 500 metreyi bulmaktadır. Europa yüzeyindeki bu devamlı büzülmeler, kabukta kırılmalar olana kadar devam edebiliyor. Bu şekildeki günlük aktivite, sürtünme sonucu ısı yaratıyor ve bu etkiler ise, sıvı okyanusun üzerindeki buz kabuğu etkileyerek, yapıştırılmış kırık bardak görüntüsünü oluşturmaktadır.
Yüzey Ayrıntıları Her hangi bir Europa görüntüsüne, yakından bakıldığında, yüzeyinde, kırmızımsı bantlarla, beyaz ve açık sarı bölgeler görülmektedir. Bu görünüş, yüzeyin, karmaşık ve tektonik olarak iki jeolojik bölgeye ayrılmış olduğunu göstermektedir. Çizgiler, çatlaklar(yarıklar) ve sırtlar,tektonik özellikleri temsil ederken; lekeler, karmaşık özellikleri veren, bozuk ve karmaşık alanları göstermektedir. Beyaz ve açık sarı bölgelerse, donmuş ince buz tabakasıdır. Bantların kırmızımsı rengi, tam olarak bilinmese de; demir veya sülfür bileşiklerinden ileri geldiği düşünülmektedir. Europa’da Yaşam? Eğer kabuğun altında, gerçekten sıvı sudan oluşan bir okyanus varsa; Europa’da, her hangi bir şekildeki yaşam olasılığı nedir? Yaşamı, besleyici bir çevre, özel bir kimya ve enerji kaynağı gerektirir. Galileo Uzay Aracı’ndan elde edilenler; gelgit çatlamalarının, doğal ortam ayarlarını destekleyen fiziksel koşulların, Europa’da sağlanabileceğini göstermektedir. Bilindiği gibi Dünya’nın en soğuk bölgesi Antartika’dır. Buradaki Vostok Gölü, bir takım özellikler bakımından Europa’ya benzer bir bölge olduğundan, araştırma konusudur. 1974’te bir grup bilim adamı, bu bölgede çeşitli çalışmalara başlamıştır. Buz tabakasındaki hareketler, gölü, yüzeydeki çok düşük sıcaklıklardan korumaktadır. Bir yandan da jeotermal ısının, sıvı suyu korumasını sağlamaktadır. Vostok Gölü araştırması sonucunda, buzun altında çok sayıda mikroorganizma bulunmuştur. Bunlardan çoğu, bakteriler, mantarlar, sporlar ve polenler gibi tanınabilir canlılardır. Fakat daha önce, hiç tanımlanmamış mikroorganizmalar da mevcuttu. Bu durum, Europa’da yaşamın olabileceği konusunda, umut ışığı olmuştur.
Yaşam Alanları Europa’nın yüzeyle bağlantılı okyanus modeli, yaşam için gerekli ortamı sağlayabilecek fiziksel özelliklere, sahip gözükmektedir. Ancak okyanusun, yüzeyden kalın bir buz tabakasıyla izole edilmiş olması da, yaşam için daha az elverişli bir ortam yaratmaktadır. Bu durumda ekosistem, oksijen ve Güneş ışığından izole edilmiş olmaktadır. Suda, Europa’nın içinden ve dışından kaynaklanan maddeler bulunmaktadır. Örneğin kuyrukluyıldızdan kaynaklanan maddeler; arkalarında görülebilir turuncu kahverengi doğrusal çatlaklar ve kaotik erime boyunca izler bırakırlar. Europa’nın buz yüzeyi, Jüpiter’in manyetosferinden kaynaklanan yüklü taneciklerle bombalanmıştır ve bu tanecikler, buzun içine karışmıştır. Kuyrukluyıldız kaynaklı maddelerse, yüzeye inerek; organik ve diğer maddelerle yüzeyde tortu oluşturur. Yüzeyin birkaç santim içindeki organizmalar, Güneş’in morötesi ışınımı yüzünden ölür. Ancak yeterli Güneş ışığı da, fotosentez olayının gerçekleşmesini sağlayacak biçimde, yüzeyden birkaç metre aşağıya gidebilir. Böyle bir çatlağın her gün açılıp kapanmasıyla, (Dünya’daki gel-git bölgelerindeki gibi), göreli olarak sıcak su, yukarı ve aşağıya hareket eder. Böyle uygun bölgelerin de, zengin bir yaşamsal ekolojiyi destekleyebileceği düşünülmektedir. Olası bitkiler, Güneş ışığından dolayı, yüzeye yakın bölgede yerleşmiş olabilirler. Diğer organizmalar, çatlakların duvarlarını kapamış ve günlük akışı engelliyordur. Europa’nın steril olduğu kanıtlansa bile, karmaşık jeofiziksel süreç, jeolojik ve dinamik olaylarla olan ilişki, Europa’yı, Güneş sistemi’ndeki en aktif ve heyecan verici uydulardan biri yapmaya devam edecektir. Gelecekteki Görevler
Tüm bu fiziksel modelleri ve yaşam olasılıklarını araştırmak üzere, 2008 yılında NASA tarafından bir uçuş planlanıyor. 2010 yılının ortalarında, Jüpiter yörüngesinde incelemelere başlayacak olan uzay aracı, 2011 sonlarına doğru da, Europa etrafındaki yörüngesinde araştırmalarını sürdürecektir. GANYMEDE: TEKTONİK HAREKET LABORATUVARIIo ve Europa’nın aksine, Ganymede ve Callisto’nun yüzeyi, çarpma kraterleri ile kaplıdır. Ancak Ay’daki kraterlerden farklı olarak, içleri buzlarla doludur. Ganymede, Güneş Sistemi’nin en büyük uydusudur ve Merkür’den daha büyük boyutludur. Ay’da olduğu gibi, karanlık ve aydınlık yüzey yapıları bulunmaktadır. Ay’da karanlık görünen denizler, açık renkli görünen yükseltilerden daha genç yüzey yapılarıdır. Ganymede’de ise, durum tam tersinedir. Çok sayıda çarpma krateri içeren karanlık alanlar, aydınlık ve daha az kraterleşmiş bölgelere oranla, daha yaşlıdır. Galileo ölçümleri sonucu, Ganymede’nin, Merkür’den daha şiddetli bir manyetik alana sahip olduğu bulunmuştur. Bu bulgu, Ganymede’nin iç yapısında, akışkan bir tabakanın var olmasını gerektirmektedir. Bu ise uydunun, halen önemli bir iç ısıya sahip olduğu anlamına gelmektedir.
Böylece Ganymede de, kimyasal farklılaşma gerçekleşmiş olmalıdır. Bu durumu doğrulayan Galileo uzay aracı ölçümlerinden sonra, Ganymede’nin iç yapısı hakkında bilgiler, detaylı olarak ortaya çıkmıştır. Buna göre, 500 km yarıçaplı demir bir çekirdek, kayalık bir manto ile sarılıdır. Bunun üzerinde 800 km kalınlıkta, buzlu bir kabuk tabakası bulunmaktadır. CALLİSTO: JEOLOJİK OLARAK ÖLÜCallisto, diğer Galileo uyduları arasında, buzlu yüzeyinde en fazla kratere sahip uydudur. Voyager görüntüleri, Callisto yüzeyinin, hiç bir zaman jeolojik süreçlerle yenilenmediği fikrini, destekler niteliktedir.
Yörünge döneminin, diğer Galileo uyduları ile basit oranlar göstermemesi, Jüpiter’in çekim etkisi altında kalmadığının bir göstergesidir. Bu bilgilerin ışığı altında, Callisto’nun, jeolojik açıdan ölü olduğu düşünülmüştür. Ancak Galileo uzay aracının yüksek çözünürlükteki görüntüleri, Callisto’nun geçmişinin, bu derece basit olmadığını göstermiştir. Callisto yüzeyinde, çok sayıda büyük boyutlu krater yer alırken, çapı 1 km nin altında olan krater sayısı, oldukça düşüktür. Diğer şaşırtıcı bir sonuç ise, buzlu yüzeyinin koyu renkli bir toz örtüsü ile kaplı olmasıdır. Bu toz maddesinin, nereden geldiği de, cevaplanmayı bekleyen sorular arasında bulunmaktadır. Manyetik Alanı: Zayıftır Callisto üzerindeki ilginç bulgulardan bir diğeri ise, Europa’daki gibi, Jüpiter‘in etkisi altında oluşturulmuş, zayıf bir manyetik alana sahiptir. Callisto okyanusunun, su ve antifriz etkisi yaratan amonyak (NH3) karışımından oluşmasıdır.
Callisto’nun, Galileo aracı üzerine uyguladığı çekim etkisinden, iç yapısında kimyasal farklılaşmanın oluşmadığına dair, deliller ortaya çıkmıştır. Ancak Callisto için elimizde olan bilgiler, iç yapı modeli hakkında çok kaba tahminler yapmamıza izin verebilecek ölçüdedir. Callisto’nun üzerinde yer alan yüzey şekillerinden en belirgin olanı, Valhalla olarak adlandırılan bir çarpışma krateridir. Uydunun, Jüpiter’e bakan yüzünde yer alan bu krater, yaklaşık 3000 km çapındadır ve iç içe geçmiş 50-200 km aralıklı dairelerden oluşmaktadır. Bu çarpışmanın, kabuğun henüz yumuşak olduğu, yaklaşık 4 milyar yıl önce gerçekleşmiş olduğu varsayılmaktadır. Dr. Bahri Güldoğan Kaynaklar: |
