Merkür küçülüyor
Merkür'ü kolayca göz ardı edilebilir. Güneş'e en yakın gezegen olarak, gökyüzümüze yaptığı kısa ziyaretlerde fark edilmesi zordur. Ancak geçtiğimiz on yıllar boyunca, en içteki gezegene bakışımız NASA'nın MESSENGER uzay sondası tarafından değiştirildi. Merkür'ün yörüngesine giren ilk uzay aracı, bu gizemli dünyanın uzak bir volkanik geçmişi, boyutuna göre diğer gezegenlerden çok daha büyük bir çekirdeği ve aktif bir manyetik alanı ile kendine ait karmaşık bir geçmişi olduğunu ortaya çıkardı. Ancak belki de en ilgi çekici olanı, bu küçük gezegenin oluşumundan bu yana önemli ölçüde küçüldüğüne dair kanıtlardır.
Louis'deki Washington Üniversitesinden Dr. Paul Byrne, “Merkür, Güneş Sistemimizin dört karasal gezegeni arasında en az anlaşılmış olanıdır, çünkü yakın zamana kadar görüntülenmesi ya da ziyaret edilmesi son derece zordu” diyor. “Güneş'in çekim alanının derinliklerinde yer alıyor ve 1985 yılına kadar yörüngesine bir uzay aracını nasıl sokacağımızı bilmiyorduk.” Bu zorlukların bir sonucu olarak, Merkür hakkındaki bilgilerimizin çoğu, 1974 ve 1975 yıllarında gezegene üç uçuş yapan tek bir NASA sondasından geldi. Mariner 10, Merkür'ünkiyle kesişen bir güneş yörüngesinde uçtu, ancak iki yörüngenin geometrisi, karşılaşmalarının gezegenin yüzeyinin sadece yarısından biraz daha azının görüntülenebildiği anlamına geliyordu.
Merkür yörüngesine ulaşmanın sırları 1985'ten beri bilinmesine rağmen, bu karmaşık yörüngeye bir uzay aracı göndermek hâlâ önemli zorluklar barındırıyordu ve NASA 1998 yılına kadar böyle bir görevi başlatmayı ciddi olarak düşünmedi. İlk öneriler sonucunda, 2004 yılında Cape Canaveral'dan fırlatılan ve bir Dünya, iki Venüs ve üç Merkür uçuşu içeren dolambaçlı bir uçuşun ardından Mart 2011'de kavurucu gezegenin yörüngesine giren iddialı MESSENGER görevi geliştirildi. Smithsonian Dünya ve Gezegen Araştırmaları Merkezinden Dr. Tom Watters, “MESSENGER bilim ekibinin bir üyesi olma şansına sahiptim, dolayısıyla görevin hemen hemen ilk günlerinden beri içindeydim” diye anlatıyor. “Merkür'ü ziyaret eden ikinci ve gezegenin yörüngesinde dolanan ilk uzay aracı olarak mutlu bir konumdaydık, bu nedenle tamamen keşif amacıyla gezegenin daha önce bir uzay aracı tarafından hiç görülmemiş kısımlarını görüyorduk.”
Mariner 10'un ilk uçuşları sırasında tespit edilen Merkür'ün en belirgin özelliklerinden bazıları, kraterli arazi boyunca ilerleyen uzun uçurumlardı. Yer yer kraterleri ikiye bölerek ya kraterin bir tarafı ile diğer tarafı arasında keskin bir yükseklik farkı yaratıyor ya da bazı durumlarda kraterin bir kısmını boydan boya geçerek tamamen gömüyorlardı. Watters sözlerine şöyle devam ediyor: “Mariner 10 görüntülerinden bu fay izlerinin yaygın olduğu oldukça açıktı ve bu da en azından gezegenin görebildiğimiz kısımlarının büzüldüğünü gösteriyordu. Bu tıpkı bir elmanın çekirdeği kurumaya ve büzülmeye başladığında kabuğunun kırışmaya ve ona uyum sağlamaya başlaması gibi bir şey.
Ancak etkinin küresel olduğundan emin olamadık. MESSENGER 2008'de görüntülenmemiş yarımküreye ilk uçuşunu yaptığında, ortaya çıkan ilk şeylerden biri, şimdi Beagle Rupes adını verdiğimiz bu çok büyük yarıklardan biriydi. Gezegende küresel bir küçülme ile karşı karşıya olduğumuzu ancak bundan sonra teyit edebildik."
Peki bu kıvrımlı uçurumlar tam olarak neden küçülen bir gezegene işaret ediyor? Byrne anlatmaya devam ediyor: "Bu tür yarıklar aslında çok nadir değiller ve bunları Dünya'da tektonik ortamlarda görüyorsunuz. Ancak asıl soru, ayrı plakaları olmayan Merkür'de bu özelliklerin neden bu kadar yaygın olduğuydu. Buna cevap verebilmek için küresel bir küçülme sürecine ihtiyacınız var. Eğer gezegenin hacmi küçülüyorsa, bu küçülmeyi karşılamak için yüzey alanının da daralması gerekir. Lobat yarıklarında gördüğümüz şey, kabuk küçüldükçe çevrelerine doğru itilen bloklardır.” Merkür'ün zaman içinde küçüldüğüne dair tahminler Mariner görevinden öncesine dayanıyor ve küçülme senaryosu her kayaç gezegenin tarihinin kaçınılmaz bir parçası.
Kayaç gezegenleri oluşturan çarpışma süreçleri kaçınılmaz olarak bu gezegenlerde eriyik bir iç yapı oluşturur. Bu koşullarda demir ve nikel gibi ağır metaller merkeze çökerek sıcak bir çekirdek oluştururken, silika ve oksijen gibi daha hafif elementler yüzeye daha yakın kalır ve silikat mineralleri içinde birleşerek kayaç bir manto oluşturur. Gezegenler arası uzayın soğuğuyla çevrili olan bu tür sıcak gezegenlerin zaman içinde soğuması kaçınılmazdır. Gezegenlerin iç kısımlarındaki bu soğuma yüzey alanlarının giderek azalmasına neden olur. Diğer kayaç gezegenler kendi küçülmelerinin kanıtlarının çoğunu diğer jeolojik faaliyetler yoluyla gizlemişlerdir, ancak Merkür'de bu kanıtlar herkesin görebileceği şekilde, lobat yarıklarının çarpıcı güzellikteki uçurumlarında yer alıyor.
Buna Merkür'ün bir başka gizemli yönü olan dev metalik çekirdeği de ekleniyor. Mariner 10 uçuşları sırasında yapılan yoğunluk ölçümleri sonucunda keşfedilen Merkür'ün çekirdeği yaklaşık 3,600 kilometre genişliğinde olup, ince bir manto ve kabukla çevrilidir; bu manto ve kabuk birlikte sadece 420 kilometre derinliğindedir. Byrne, “Merkür'ün büyük çekirdeği ve ince mantosu ısıyı daha hızlı yaydığı anlamına geliyor” diyor. “Daralması daha erken başladı ve daha uzun sürdü. Meselenin özü, gezegenin ne kadar küçüldüğüdür.”
MESSENGER'ın gezegenin farklı açılardan fotoğrafik incelemesini ve farklı yapıların yüksekliğini ortaya koyan lazer altimetri verileriyle donanmış olması, bu sorunun yanıtlanmasının en azından prensipte nispeten basit olduğunu düşündürebilir. Ancak burada Byrne ve Watters, 1970'lerden bu yana devam eden bir tartışmanın iki farklı ucunda yer alarak birbirinden oldukça farklı sonuçlara ulaşıyor. Byrne, “Mariner 10 sonrası Merkür'ün iç kısmına ilişkin modeller, tarihi boyunca beş ila on kilometre arasında bir yarıçap değişikliği öngörüyordu” diye anlatıyor. “Ancak ilk gözlemler gerçek değişimin bir ila iki kilometre arasında olduğunu gösteriyordu. Temel daralma modelleri bir şey söylerken jeologlar başka bir şey söylüyordu ve bu uçurumu çözene kadar, bu modeli gezegenin tarihi hakkında başka tahminler yapmak için kullanamazdık."
Watters, “Daralma üzerindeki temel etkinin iç kısmın yavaş soğuması olduğu konusunda hemen hemen hepimiz hemfikiriz” diyor. “Ancak bence ortaya çıkan tartışmanın bir kısmı da iç katmanların ne kadar yavaş soğuduğu sorusu. Daha hızlı soğuyan bir iç yapıdan daha fazla küçülme beklersiniz. Meslektaşlarımla birlikte 1990'ların sonunda Mariner 10 verilerine tekrar bakmaya başladım. Dünya ve diğer gezegenlerde bir fayın uzunluğu ile fay boyunca meydana gelen yer değiştirme miktarı arasında iyi kurulmuş bir ilişki var. Bunu uyguladığımızda, bir kilometrelik küçülmeye bile ulaşmakta zorlanıyorduk. MESSENGER'ın ilk uçuşlarından elde edilen verileri eklemek, küçülme miktarını biraz artıran yeni bir hesaplama yapmamızı sağladı, ancak yine de bir kilometrelik bir küçülmeden bahsediyoruz. Yüzeyin tam haritasını çıkarmış olsak bile, tahminlerimiz bizi en fazla iki kilometrenin üzerine çıkarmıyor.”
Byrne ve Georgia Üniversitesinden meslektaşı Christian Klimczak, 2012 yılında bu sorunu kendileri incelemeye başladılar. “Biz daha çok bu yarıkların dağılımını anlamak istiyorduk. Ancak sayı ve dağılım hakkında bu bilgileri edindikten sonra, bazı temel varsayımları kullanarak yarıçap azalması hakkında da bir tahminde bulunabilirsiniz. İki farklı yaklaşım kullanarak bulduğumuz şey, tüm bu yapıların temsil ettiği küçülme miktarının dört ila yedi kilometre arasında bir yerde olduğuydu. Dahası, herhangi bir dünya üzerindeki yapılara sadece görünür izleri toplayarak ve bazı geometrik varsayımlar yaparak bakamazsınız, çünkü kayadan yapılmış herhangi bir şeyin lobat izleri oluşturmaya başlamadan önce dayanabileceği bir deformasyon miktarı vardır. Bu bir masanın üzerinde durmaya benzer: masa hemen kırılmaz ya da deforme olmaz, ama yine de ona bir baskı uygularsınız.”
Bryne sözlerine şöyle devam ediyor: “Meslektaşlarımız bu deformasyon miktarının birkaç yüz metre ila muhtemelen iki kilometre arasında olduğunu hesapladılar, bu da Merkür'ün yarıçap değişiminin beş ila dokuz kilometre arasında bir yerde olduğunu gösteriyor. Bu oldukça geniş bir aralık ve çok sayıda tahmin var, ancak bunlar bilinçli tahminler ve daha önce tahmin edilenlerden çok daha yüksek bir rakamla sonuçlandılar; tam da daralma modellerinin önerdiği civarda."
Watters, Merkür'ün kabuğunun yarıklar oluşturmaya başlamadan önce gizli bir şekilde ciddi miktarda büzüldüğü fikrine katılmıyor. Peki iki jeologun görünür kanıtlardan elde ettikleri rakamlar arasında neden bu kadar büyük bir fark var? Watters bunu şöyle açıklıyor: “En basit ifadeyle, ben bir tektonik harita yaptığımda her yapıya bir ana fay atıyorum, Paul ise tek bir yapının etrafına birden fazla fay atıyor. Ben bunların toplam daralmaya önemli bir katkıda bulunmayan ikincil ve üçüncül özellikler olduğunu iddia ediyorum.”
Byrne, farklı sonuçların temelinde bunun yattığını kabul ediyor: “Tom temelde bizim dahil ettiğimiz tüm yüzey şekillerini dahil etmiyor ve sonuç olarak onun yarıçap değişim miktarı için verdiği değer oldukça düşük.” Her iki bilim insanı da aynı temel prensibi kullandığından, her şey skarpları ve diğer deformasyon özelliklerini dahil etmek için kullandıkları kurallara bağlı. Peki kim haklı?
Byrne'nin tahminleri, Merkür'ün termal büzülmesine ilişkin uzun süredir devam eden modellerle eşleşme avantajına sahip ve Merkür'ün günümüzdeki diğer bazı özelliklerini açıklamaya yardımcı olduklarını savunuyor. Byrne, “Daha fazla küçülmeye izin verdiğinizde ve jeolojik modellerinize yüzey bileşimi hakkında yeni veriler eklediğinizde, pek çok şeyin arka arkaya gelmeye başladığını görüyorsunuz; günümüzde bir manyetik alanın varlığı buna örnek olarak gösterilebilir” diyor. “Bu yeni modeller gözlemlerimizle daha tutarlıysa, bu ölçümün öncekilerden daha sağlam olduğunu gösterebilir.”
Watters, MESSENGER'ın gezegenle ilgili son keşiflerinden bazılarının, uzun süredir devam eden soğuma modellerini zayıflatabileceğini ve bunun yerine ölçümleriyle daha iyi eşleşebileceğini öne sürüyor. “Görevin son aşamasında MESSENGER'ın yörüngesini alçaltabildik ve volkanik ovalar üzerinde eski, donmuş manyetik alanların işaretlerini almaya başladık. Daha önce Merkür'ün manyetizmasının, belki de katı bir iç çekirdeğin donmasıyla tetiklenen geç evre bir olay olduğu varsayılmıştı, ancak bu volkanik kayalar yaklaşık 3,7 ila 3,9 milyar yıl yaşında. Merkür'ün milyarlarca yıldır uzun ömürlü bir manyetik alana sahip olduğunu gösteriyorlar, ancak bu, iç kısmın oldukça hızlı soğumasını ve büyük miktarda küçülmeyi öngören önceki termal tarih modelleriyle gerçekten uyuşmuyor. Dinamo etkisini devam ettirmek için daha yavaş soğuyan bir iç mekana bakıyoruz.”
Bir başka ilgi çekici keşif de çok sığ fay izleri oldu: sadece birkaç milyon yıllık (aksi takdirde meteor çarpmaları nedeniyle aşınmış olacakları için) sığ yüzey şekilleri. Watters, “Bunu yavaş soğumayı gösteren uzun ömürlü bir manyetik alanla bir araya getirirseniz, bu Merkür'ün bugün hâlâ küçülmekte olduğunu gösteriyor olabilir” diyor. “Bence bu, durumu kökten değiştiriyor ve daha büyük küçülme rakamlarını açıklamayı zorlaştırıyor.” Ancak Byrne o kadar emin değil: “Tom'un küçük lobat izleri soğumanın ve kabuk büzülmesinin günümüzdeki bir tezahürü olabilir, ancak neden olduğuna dair ilginç bir soru var. Eğer sıkışmadan kaynaklanıyorlarsa, bu yeni yapılar baskıyı mevcut faylara boşaltmaya devam etmek yerine yeni yapılar oluşturacaktır." MESSENGER'ın görevi Nisan 2015'te gezegenin yüzeyine çarptığında sona erdi, bu yüzden bu tartışma sürüp gidebilecek gibi görünüyor. Byrne, “Bence bu mesele ancak başka bir grup bu soruyu yeni baştan ele alıp kendi haritalarını ürettiğinde gerçekten çözüme kavuşacak,” diyor. “Bu hem haritalarımız hem de yüzey şekillerini dahil etme kriterlerimiz için faydalı bir test olacaktır.” Avrupa ve Japonya'nın Merkür'e yönelik ortak görevi olan BepiColombo'nun Aralık 2025'te bu minik gezegenin yörüngesine girmesi bekleniyor. MESSENGER'dan daha dairesel bir yörüngeye sahip olacak görev, Merkür'ün arazisi ve manyetizması hakkında daha iyi veriler sağlayacak; özellikle de en uzun ve en derin lobat yarıklarının yoğunlaştığı güney yarımkürede. Tüm bu yeni veriler ise konunun çözüme kavuşturulmasını sağlayabilir.
Giles Sparrow
