Bu hafta Nature dergisinde yayınlanan yeni çalışmaya göre, meteoritler gezegen oluşumlarının yapı taşları değil, yalnızca yan ürünleri.
Dünyaya çarpan meteorlar uzun süre erken güneş sisteminin kalıntıları olarak kabul edildi. Bu pütürlü metal ve kaya topakları gökkumuyla (bir zamanlar eriyik damlacıklar olan ince, camsı, küresel tanecikler) kaplıydı. Bilimciler gökkumlarının karasal gezegenlerin erken cevherleri olduğunu düşündü: Güneş sistemi bütünleşmeye başladığında, bu eriyik damlacıklar daha büyük öncü gezegenleri oluşturmak üzere gaz ve tozlarla çarpıştı.
Ancak, MIT ve Purdue Üniversitesinden araştırmacılar, şimdilerde, gökkumlarının bu temel rolü daha az oynamış olabileceğini buldu. Bilgisayar benzeştirmelerine dayanarak, araştırma ekibi gökkumlarının yapı taşları olmadığı, aksine zorlu ve karmakarışık gezegen işleyişinin yan ürünleri olduğu sonucuna varıyor.
Ekip, Ay kadar büyük nesnelerin büyük olasıkla daha önce, gökkumları daha ortada yokken var olduğunu buldu. Aslında, araştırmacılar, gökkumlarının büyük olasılıkla, Ay ölçeğindeki gezegen embriyolarının çarpışmasıyla ortaya çıktığını buldu: Bu nesneler birlikte, çok şiddetli kuvvetlerle parçalandı, malzemenin bir kısmı eridi ve eriyik bir duman bulutu olarak güneş bulutsusuna doğru atıldı. Kalan damlacıklar, eninde sonunda da, büyük nesnelere bağlanan gökkumlarını oluşturmak üzere soğur -bazıları da meteoritler olarak korunarak, günün birinde Dünya’yı da etkiler.
MIT, Dünya, Atmosfer ve Gezegen Bilimleri Bölümünden, doktora sonrası araştırmacı Brandon Johnson’a göre, bulgular güneş sisteminin ilk bölümlerinden birini düzeltiyor.
Johnson, “Bu bize, meteoritlerin gerçekte gezegenleri oluşturan malzemelerin temsilcileri olmadığını söylüyor -bunlar, gezegen oluşumunun yan ürünü malzemelerin daha küçük parçaları.” diyor ve ekliyor, “Ama aynı zamanda, erken güneş sisteminin sandığımızdan daha hiddetli olduğunu da söylüyor: Gerçekten de çok büyük etkilerin etkisiyle dışarı fırlatılan bu devasa eriyik spreylerini düşünün. Bu inanılmaz derecede ölçüsüz bir süreç.”
Yüksek-hızlı eriyik kaya
Yeni oluşmaya başlayan bir güneş sisteminde, gökkumlarının rolüyle ilgili daha iyi bir fikir edinmek üzere araştırmacılar öncelikle, ay ve asteroit boyutları arasında bir ölçekteki kayalık nesneler olan öngezegenlerin (oluşma aşamasındaki gezegen) aralarındaki çarpışmaları benzeştirdi. Ekip, bir erken güneş sisteminde oluşabilecek konum, zamanlama, boyut ve hızı da içeren bütün farklı etkileri modelledi. Araştırmacılar, Ay boyutundaki nesnelerin görece daha çabuk, gökkumlarının ortaya çıktığı düşünülen zamandan önce, ilk 10 bin yıl içinde oluştuğunu buldu.
Johnson, daha sonra, eriten ve eriyik malzemeyi dışarı fırlatan çarpışma türünü belirlemek üzere bir başka model kullandı. Bu benzeştirmelerden, saniyede 2,5 km hızdaki bir çarpışma türünün, uzaya fırlatılabilecek bir eriyik duman bulutunu üretmek için yeterince şiddetli olabileceğini saptadı -ki bu olay, jet etkisi olarak biliniyor.
Johnson’a göre, iki nesne bir kez çarpıştığında, malzemenin çok küçük bir miktarı çarpışmanın etkisiyle erime noktası yüksek sıcaklığına sahip oluyor; sonra, bu gerçekten sıcak malzeme çarpışma noktasından dışarı fırlatılıyor.
Ekip, daha sonra, bir güneş sisteminin ilk beş milyon yılında (ki, gökkumlarının ilk ortaya çıktığı dönem olduğuna inanılıyor), oluşması muhtemel jet etkisi çarpışmalarının sayısını öngördü. Johnson ve ekibi bu sonuçlardan, bu türdeki çarpışmaların, günümüz meteoritlerinde saptanmış sayıya açıklık getirmek üzere, asteroit kuşağı bölgesinde yeterince gökkumu üretebileceğini buldu.
Evraka!
Araştırmacılar, bir adım daha ileri giderek, gökkumu soğuma oranlarını hesaplamak üzere üçüncü benzeştirmeyi kullandı. Laboratuvardaki önceki deneyler, gökkumlarının saatte 10 ila 1000 Kelvin arasındaki oranlarda (meteoritlerde görülen gökkumu dokusunu üretme oranı) soğuduğunu göstermişti. Johnson ve meslektaşları, böyle bir soğutma oranını üretmek üzere gerek duyulan etki koşullarını benzeştirmek üzere bir ışınımsal aktarım modelini kullandı. Saniyede 2,5 km hızla çapışan nesnelerin gerçekten de uzaya fırlatılan eriyik damalacıklar üretebildiğini, saatte 10 ila 1000 Kelvin arasında soğuyabildiği bulundu.
Johnson, “Sonra, bu büyük etkiler sırasında fırlatmanın gökkumlarının oluşumunu büyük olasılıkla açıkladığını anladığımda, bir “Evraka!” anı yaşadım. Her şey o anda, yerli yerine oturdu.” diyor.
Johnson, daha da ileri giderek, öteki tür etkilerin etkisini incelemeyi planlıyor. Ekip, şimdiye dek nesnelerin düz çarpıştığı düşey etkileri modelledi. Johnson, eğik etkilerin ya da bir açıda meydana gelen çarpışmaların eriyik gökkumu bulutlarını üretmede çok daha verimli olabileceğini öngörüyor. Güneş bulutsusuna bir kez fırlatıldıktan sonra, gökkumlarına ne olduğunu da keşfedeceğini düşünüyor.
Araştırma ekibinden, jeofizik profesörü ve MIT’nin araştırmadan sorumlu başkan yardımcısı Maria Zuber de gökkumlarının uzun süre gezegenlerin yapı taşları olarak görüldüğüne dikkat çekiyor ve bunların erken öngezegen çarpışmalarının kalıntıları olduğunun ortaya çıkmasının ironik olduğunu söylüyor.
Chicago Üniversitesinde, gezegen bilimcisi Doç. Dr. Fred Ciesla değerlendirdiği araştırmayla ilgili şunları söyledi. “Bulgular, meteoritlerin bir sınıfı olan ve gezegenlerin oluşumundan özgün malzeme örneği olduğu düşünülen kumlu göktaşlarını yeniden sınıflandırabilir. Bu sonuçlar, insanların güneş sistemimiz hakkında düşündüklerini değiştirebilir. Ciesla, “Bulgular doğruysa, o zaman, kumlu göktaşlarının Dünya ve öteki gezegenlerin yapı taşları olarak iyi örnekler olmaktan çıktığını düşündürüyor. Meteoritler, bütün olarak, hala güneş sisteminin oluşumu sırasındaki işleyişe ilişkin önemli ipuçlarıdır, ama, acaba hangileri gezegenleri değiştiren şeye örnek olabilecek?”
Çalışmanın bir bölümü NASA tarafından da finanse edildi.
GÖRSEL: Bir sanatçının ötegezegen yorumu.
CREDIT: NASA/California Institute of Technology