Genel Gökbilim Uzay

Ay’ın Oluşumu Ile Ilgili Teoriler

Ay, dünya’nın doğal uydusudur. yaklaşık 383 bin km. uzaklıkta ikamet eder. dünya yörüngesi yaklaşık 28 gün, kütle çekim gücü ise dünya’nın % 16.5’i kadardır. 3475 km’lik bir çapa sahip olup eksen eğikliği 6.7°’dir. Ay’ın oluşumuna ilişkin birden fazla teori üzerinde durulmaktadır.

Yoğuşma Teorisi

Birlikte oluşum teorisine göre gezegenlerin uyduları olan aylar, ana gezegenleri ile aynı zamanda ve aynı materyalden oluşabilirler. Yoğuşma hipotezi olarak bilinen bu teoriye göre;Ay da tıpkı Dünya gibi Güneş Sistemi’nin oluşumu sırasında, güneşin etrafını saran gaz ve toz bulutunun, yoğunlaşması sonucunda bugün bulunduğu yerinde oluşmuştu. Zamanla yoğunlaşan gaz ve toz bulutlarının meydana getirdiği kütleçekim kuvveti, uzay zamanda bir bükülme meydana getirerek karadelik oluşumuna neden oldu.

Daha Ay ve Dünyayı meydana getiren gaz ve toz bir kara deliğin etrafında dönerken, yoğunlaşarak ana gezegeni ve uydusunu oluşturdu. Yani yoğuşma donya ve ayın Güneş Sistemini oluşturan bulutsunun içindeki tek bir malzeme bulutundan birlikte oluştuğunu öne sürer.

Birlikte oluşum teorisi Ay’ın neden bulunduğu yerde olduğunu açıklar, ancak Dünya ve Ay’ın aynı malzemeden yapılmış gibi görünmediğine dair kanıtları açıklamış değildir. Apollo uçuşları ile Aydan getirilen kayaçlar üzerinde yapılan incelemeler, Dünya  ve ayı oluşturan malzemelerin bileşimlerinin birbirinden farklı olduğunu ve aydaki kayaların dünyadan yaklaşık iki milyar yıl daha yaşlı olduğunu ortaya koymuştur.

Yakalama Teorisi

Yakalama teorisine göre; Ay, güneş sisteminde başka bir yerde oluştu .Uzayda kendi başına hareket eden bir kayalık olan Ay, Dünya’nın etrafında başıboş gezen bir gökcismiyken Dünya’nın kütleçekim alanına girmiş,  Dünya’nın çekim alanı ayı “yakaladı” ve yörüngeye getirdi.Yakalama teorisi, Birlikte oluşum teorisinin aksine Dünya’nın ve onun ayının bileşimindeki malzeme farklılıkları açıklamaktadır. Ancak bu teori bilim dünyasında genellikle kabul edilmez, çünkü Ay’ın göreceli boyutları nedeniyle Dünya tarafından yakalanması pek mümkün değildir. Dünya’nın kütlesi, Ay’a kıyasla o kadar büyük değil ve bu yaklaşımın çok yüksek hızlarda gerçekleşeceği gerçeğini de düşünecek olursak, böyle bir olayın gerçekleşmesi olası değildir.

Her ne kadar birlikte oluşum teorisi ve yakalama teorisi, ayın oluşumunun bazı unsurlarını açıklasa da, birçok soruyu cevapsız bırakmasıyla bu 2 teori sınıfta kalıyor. Şu anda, dev etki hipotezi bu soruların çoğunu kapsıyor ve ayın nasıl oluştuğuna dair bilimsel kanıtlara uyması için en iyi model haline geliyor. Bir başka deyişle Güneş Sisteminin ilk zamanlarında dış yörüngelerdeki büyük gaz devleriyle uydu kapma yarışına  giren Dünya, Ay’ı kapıp uydusu yapmıştı!

Kopma Teorisi

Bu teoriye göre Ay, Dünyanın oluşumundan sonra oluşmuştur. Ilk oluşum zamanlarında genç dünya şimdiki olduğundan daha büyük bir ateş topuydu. Henüz akışkan hamur durumdayken aşırı derecede hızlı dönmeye başlamış,  bu nedenle de yalpa yaparak kütlesel dengesini yitirmiştir. Bunun sonucunda genç ateş topunun bir parçası savrulmanin etkisiyle uzayarak kopmuştur. Zamanla kopan parça dünyayla birlikte soğumaya başlamış ve bugünkü halini almıştır.

Dev Etki Teorisi

 

Bilim dünyasında en çok kabul gören ay teorisi, Ay’ın yaklaşık 4.5 milyar yıl önce Dünya boyutunun yaklaşık yarısı büyüklüğünde, Theia ya da Orpheus da denen hayali bir gezegenle şiddetli bir çarpışmanın (saniyede 4 km hız) sonucunda oluştuğunu iddia ediyor.

William Hartmann adlı bir gezegenbilimci NASA’da Ay kraterlerinin haritalarının çıkartılması işiyle uğraşıyordu. Bir yandan da aklına takılan birtakım sorulara yanıt arıyordu. Ay’daki çok büyük kraterlere çok büyük asteroitler yol açmıştı. Peki, bu çarpışmaların en büyükleri nasıl olmuş olabilirdi? Acaba gezegen büyüklüğünde gökcisimleri hiç çarpışmış mıydı? Çarpışmışsa, çarpışmanın ne tür sonuçları olmuştu? Hartmann, bu sorulara yanıt ararken Ay’ın oluşumuyla ilgili ‘‘Korkunç Çarpışma Teorisi’’ adını verdiği bir teori geliştirdi. Teorisini de 1974’te duyurdu.

Hartmann’ın teorisine göre yaklaşık Mars büyüklüğünde Orpheus adı verilen bir gezegen, Dünya’nın oluşumundan yaklaşık 50 milyon yıl sonra Dünya’ya çarpmıştı. Çarpışmanın şiddetiyle Dünya’nın mantosunun büyük bölümü uzaya savrulmuştu. Çarpan gezegenin ağır elementleri Dünya’da kalmış, onun çekirdeğiyle birleşmiş, hafif olanlarsa uzaya saçılmıştı. Uzaya saçılan maddeler kütleçekim etkisiyle kısa sürede toplanarak bir araya gelmişti. Çarpışmadan çok değil birkaç yüzyıl sonra Dünya’dan yalnızca 25.000 km ötede büyükçe bir doğal uydu oluşmuştu: Ay. O dönemde Ay, Dünya’ya bu kadar yakın olduğundan Dünya’dan çok büyük –bugünkünün 15 katı- görünüyordu.

Bilgisayar canlandırmalarına göre Dünya’ya çarpan gökcisminin (kimi gökbilimciler onu Theia olarak adlandırır) 45°lik bir açıyla ve saate 15.000 km’den düşük bir hızla Dünya’ya çarpmış olması gerekir.

İlk başta birçok gökbilimcinin önemsemediği bu teori, sonraki on yıl boyunca giderek yandaş kazandı; çünkü Ay hakkında bilinen ve bir arada anlamlandırılması güç görünen birçok bilgiyle uyuşuyordu. Günümüzde Ay’ın oluşumuna yönelik genel kabul gören teori de budur. Teori genel kabul görmeye başladığı sıralarda Güneş Sistemi’ni araştırmak için gönderilen uzay sondalarından gelen veriler bu tür şiddetli çarpışmaların yalnızca Ay ile sınırlı olmadığını ortaya çıkartmıştır. Uranüs’ün uydusu Miranda’nın ‘‘yamalı’’ yapısı onun da bir zamanlar parçalanmış ve sonra yeniden birleşmiş bir gökcismi olduğunu gösterir. Satürn’ün –ve öteki dev gezegenlerin de– halkalarını oluşturan maddelerin de aslında bir zamanlar bazı uyduların parçalanmasıyla ortaya çıkan döküntülerden oluştuğu düşünülüyor. Yalnızca uydularda değil Güneş Sistemi’nde bazı gezegenlerde de geçmişte yaşanmış çok şiddetli bir çarpışmanın izlerini görmek mümkündür. Örneğin Venüs’ün, kendi eksenindeki dönüş yönü bütün gezegenlerin döndüğü yönün tam tersidir. Benzer bir şekilde Uranüs’ün kendi eksenindeki dönüşü de 90° yatıktır. Bu gezegenlerdeki böylesi sıra dışı özelliklere bir zamanlar başlarından geçen korkunç çarpışmaların yol açtığı düşünülmektedir.

Ay’ ın Kökenine Ilişkin Bilimsel Çalışmalar 

Ay’dan getirilen kayalar Ay’ın oluşumuna yönelik bu teorilerin sınanmasını sağlayacaktı; hangisinin doğru olduğu ortaya çıkacaktı. Ne var ki gelen kayalar iki teoriyi de ne tam destekledi ne de tam olarak çürüttü. Bu kayalar Dünya’dakilerden biraz farklıydılar. Öyleyse Dünya’dakilerle aynı süreçlerden geçerek oluşmuş olamazlardı. Ayrıca Ay da Dünya ile aynı şekilde, onunla benzer bir süreçten geçerek oluşmuş olsaydı tıpkı onunki gibi büyükçe bir demirden çekirdeği olması gerekirdi; ama yoktu. Öte yandan Ay kayaları meteoritlerden farklıydılar ve Dünya’daki kayalarla da birçok ortak yönleri vardı. O zaman Ay ile Dünya’nın ortak bir geçmişi de olması gerekiyordu. Zaten Dünya’nın, yakından geçmekte olan Ay kadar büyük bir gökcismini yolundan çevirip de kendi çevresinde dönmeye zorlayacak bir kütlesi yoktu.

Ayrıca Apollo astronotlarının getirdiği kayalar ve toprak, Ay’ın oluşumundan kısa bir süre sonra tümüyle eriyik halde olması ve lavla kaplı olması gerektiğini ortaya koyuyordu. Ne var ki Ay kadar küçük bir gökcisminin yüzeyi doğal olarak hiçbir zaman böylesine ısınmış olamazdı. Ay’dan gelen kayalar sayesinde Ay’ın kökeninin gizemi çözülememiş hatta tersine gizem biraz daha derinleşmişti. Ay’ın Dünya kadar yaşlı olduğu, Ay’da hiç su bulunmadığı, oradaki kayaların Dünya’nın mantosundaki kayalara benzediği, çok az demir içerdikleri ve bir zamanlar Ay’ın yüzeyinin tümüyle eriyik olduğu anlaşılmış oldu. Sanki Ay ile Dünya aynı süreçlerden geçerek oluşmuştu; ama sonra Ay çok ısınmış, erimişti ve demir çekirdeğini de bir şekilde yitirmişti.

1970’li yılların başında Güneş Sistemi’nin ilk dönemlerinde oluşumları sırasında kısa sürelerde hızla büyüyen gökcisimleri arasında şiddetli çarpışmaların gerçekte çok sık yaşandığı ortaya çıktı. Gezegen sistemlerinin oluşum süreçlerinde öngezegenlerin ve dev asteroitlerin birbirleriyle çarpışmasının olağan bir olay olduğu hatta sürecin önemli bir parçası olduğu anlaşıldı. Bu bilgi Güneş Sistemi’ne yönelik birçok teorinin gözden geçirilmesine yol açtı.

 

Ay, günümüzde Dünya’dan ortalama 384.000 km uzaktadır. Dünya’nın çevresindeki 2,4 milyon kilometrelik yörüngesini saniyede ortalama 1 km’lik bir hızla, 27,3 günde tamamlar. Yörünge düzlemi, Dünya’nın Güneş çevresindeki yörünge düzlemine göre 5,145° eğiktir. Eksen eğimi de 1,5° kadardır.

 

 

Ay’ın Dünya çevresindeki yörüngesi çembere yakın bir elipstir. O nedenle zaman zaman Dünya’ya yakınlaşır zaman zaman da uzaklaşır. Dünya çevresindeki bir turunu ve kendi eksenindeki bir dönüşünü aynı sürede tamamlar: 27,3 gün. Bu iki sürenin eşit olmasına senkron dönüş denir. Senkron dönüş nedeniyle Dünya’dan bakıldığında Ay’ın hep aynı yüzü görülür. Yörüngesinin düzleminin ekliptikle 5° kadar farklı oluşu ve Dünya’ya zaman zaman yakınlaşıp uzaklaşması nedeniyle aslında Ay’ın değişik zamanlarda görülen bölgeleri Ay yüzeyinin %59’u kadardır.

İlk oluştuğu dönemde Ay’ın kendi ekseninde dönüşü bugünkünden çok daha hızlıydı ve Dünya’dan bakıldığında her yanı görülüyordu –gerçi o dönemde yeryüzünde değil insan, hiçbir canlı yoktu. Dünya’nın kütleçekim kuvvetinin Ay’da yol açtığı gelgit etkisi Ay’ın dönüş hızının zamanla düşerek bugünkü değerine inmesine yol açtı. Yani Ay’ın dönüşünün bu hızda sabitlenmesi rastlantı değildir. Dünya’nın kütleçekim kuvvetinin Ay’da oluşturduğu gelgit etkisinin ‘‘bu konumdayken en az olması’’ndan kaynaklanır.

Ay’ın Dünya’ya hep aynı yüzünün dönük olması yalnızca Dünya-Ay ikilisinde görülmez. Aslında bu durum Güneş Sistemi’ndeki bütün gezegenlerde ve onların büyük uydularında böyledir. Bir başka deyişle Jüpiter’in (8), Satürn’ün (15), Uranüs’ün (5) ve Neptün’ün (2) hatta 2006’da gezegen liginden düşen Plüton’un en büyük uydusunun hep aynı yüzleri gezegenlerine dönüktür. Kendi eksenlerinde dönüş süreleri bilinmeyen daha 27 uydunun da senkron dönüşleri olduğu tahmin edilmektedir.

Dünya’nın kütleçekim kuvveti nedeniyle Ay’da ortaya çıkan gelgit etkisi gibi Ay’ın kütleçekim kuvveti de Dünya’da bir gelgit etkisine yol açar. Yeryüzündeki gelgitlerin temel sorumlusu Ay’dır. Gerçi Güneş’in kütleçekiminin de bunda biraz etkisi vardır; ama asıl etkili olan, Ay’ın kütleçekimidir.

Ay’ın Dünya’da oluşturduğu gelgit etkisi de Dünya’nın kendi eksenindeki dönüşünü yavaşlatır –her yüz bin yılda bir saniye kadar. Bundan 4,5 milyar yıl önce, ilk oluştuğu dönemde, Dünya’nın bir günü yaklaşık 8 saatti. O zamanlar Ay da Dünya’ya yalnızca 25.000 km kadar uzaktı. Bu uzaklıktaki Ay’ın, Dünya üzerindeki etkisi çok daha güçlüydü. Ama Ay zamanla Dünya’dan uzaklaştı; kütleçekim etkisi de giderek azaldı. Yine de Ay’ın yol açtığı yavaşlamanın sonucunda Dünya, günümüzde kendi ekseninde bir dönüşünü 23 saat 56 dakikada tamamlar oldu. Aslında bu dönüş hızı hâlâ yavaşlamaktadır.

Ay yüzeyinde gündüz ile gece arasında 250°C’a varan sıcaklık farkları olur. Ama bu durum güney ve kuzey kutup bölgelerindeki bazı derin kraterlerin tabanı için geçerli değildir. Çünkü buralar yıl boyunca karanlık kalır ve sıcaklık da -250°C’a kadar düşer. Çarpan kuyrukluyıldızların getirdiği suyun bu bölgelerde buz halinde bulunma olasılığı vardır. Bilim insanları bu olasılığın uzun zamandır farkında. Ne var ki 1972’den beri Ay’a hiçbir araştırma sondası gönderilmediğinden bu durumun araştırılması mümkün olmadı.

Ay’a giden astronotlar Ay’ın yüzeyine yansıtıcı bir levha (bir tür ayna) yerleştirrmiştir. Yansıtıcının yerleştirildiği günden bugüne dek her akşam Teksas’taki McDonald Gözlemevi’nden Ay’a lazer ışınları gönderilir. Yansıtıcıya çarpan ışınlar gözlemevindeki algılayıcılara geri döner. Işınların Ay’a gidip gelme süresi çok duyarlı bir şekilde ölçülür. Yaklaşık 40 yıldır yapılan bu gözlem ve hesapların sonucunda Ay’ın hâlâ Dünya’dan yılda 3,8 cm uzaklaştığı ortaya çıkmıştır.

Ay’ın birkaç bölgesine altı kez insan göndermek ve oradan 380 kg kaya örneği getirmekle doğal olarak Ay hakkında merak edilen her şey yanıtlanamadı. Hatta Ay hakkında bilinmek istenilen en önemli konu, Ay’ın nasıl oluştuğu, bile çözülemedi

Ancak 1994’te, Apollo 17’den 22 yıl sonra, NASA, Clementine adlı bir uzay aracını, Ay’a gönderdi. Ay’ın yörüngesine giren Clementine iki ay boyunca uydumuzun kutuplarını radarla taradı ve herkesi şaşırtan veriler elde etti. Ay’ın yüzeyine gönderdiği radar dalgaları bazı alanlarda tıpkı buzlu bir yüzeye çarpıyormuşcasına yansıyordu. Birden Ay’ın kutup bölgelerindeki bazı kraterlerin tabanlarında su bulunma olasılığı güç kazandı. Bu durum her şeyi değiştirdi.

2004’ten bu yana da Japonya’nın, Çin’in, Hindistan’ın ve ABD’nin uzay araçları Ay’ın çevresinde değişik yörüngelere oturdu ve doğal uydumuz yeniden incelenmeye başlandı. NASA’da 40 yıl aradan sonra yeniden Ay’a yolculuk planları yapılmaya başlandı. Ama planlar artık öncekilerden farklı olarak giden astronotların uzun süre kalacağı daimi bir üsse yönelik yapılıyor. Bunun yanında Çinli bilim insanları 2020’ye kadar Ay’a insan göndermeyi planlıyor. Ayrıca bazı özel girişimcilerin de Ay’ın yörüngesine turist götürüp geri getirmeye yönelik planları var.

Kaynak: Çağlar Sunay, 50 Soruda Evren, Bilim ve Gelecek Kitaplığı, Ekim

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.