Teia öncesi gezegenin Dünya ile çarpışması ve diğer olası açıklamalar…
Ay, gece gökyüzündeki en parlak ve en görkemli nesnedir. Varlığına aşina olduğumuz için Ay’ı görmezden gelme eğilimindeyiz, ancak Dünya’daki yaşam ve diğer süreçlerle bu kadar yakından bağlantılı olan bu gök cisminin oraya nasıl geldiği ve tam olarak nasıl oluştuğu hala tam olarak anlaşılabilmiş değil.
Ay’ı güneş sisteminin diğer uydularıyla karşılaştırdığımızda, onun gerçekten de tuhaf bir gök cismi olduğunu görürüz. Gezegeniyle kıyaslandığında Ay, Güneş Sistemi’nin diğer uydularından çok daha büyüktür, öyle ki yörüngesinde döndüğü gezegene göre Güneş Sistemi’nin en büyük uydusudur. Neredeyse kendi başına bir gezegen gibidir: Ay’ın Plüton’dan daha büyük olması, bu cüce gezegenin neden gezegen statüsünü kaybettiğini anlamamıza yardımcı olabilir. Ay olmasaydı gezegenimizin tamamen farklı olacağı düşünüldüğünde, bu uydunun oluşumunun uzay biliminin çözülememiş en büyük gizemlerinden biri olması da şaşırtıcı görünebilir.
Dev uyduların oluşumuyla ilgili pek çok teori vardır. Ancak bunların hepsi yaklaşık 4,6 milyar yıl önce, yani güneş sisteminin oluşumuyla aynı yaşta başlıyor. Bu dönemde bebek güneş, güneşe yakın gaz bulutlarını uçuruyordu. Sonunda, savrulmaya devam eden gaz, toz ve taş kalıntıları kütleçekiminin etkisiyle bir araya toplanarak yepyeni gezegenler oluşturmaya başladı. Bu gezegenler, sabit yörüngelere yerleşene kadar, hala tamamen ıssız bir şekilde sürekli olarak birbirleriyle kesişti ve şiddetli bir şekilde çarpıştı. Başka bir deyişle, o dönemde var olan gezegenlerin sayısı bugün bildiğimizden çok çok daha fazlaydı. Peki bu başıboş gezegenlerden birinin kaderi bizim uydumuz olmak olabilir miydi?
Ay’ın oluşumuna ilişkin hipotezler
Yakalama hipotezi Ay tarih öncesi bir ön gezegen mi?
Yakalama teorisine göre, Dünya’nın çok yakınından geçen başıboş bir gezegen, Dünya’nın yerçekimi tarafından yakalanıp yörüngeye yerleştirilmiş olabilir
Eğer Ay ele geçirilmiş bir gezegen ise, bileşiminin Dünya’nınkinden farklı olması beklenir. Ay başka bir yerde oluşmuş ve daha sonra Dünya tarafından ele geçirilmiş olmalıdır.
Ay ve karasal kaya örneklerinin karşılaştırılması, Ay’ın yapısının Dünya’nınkine çok benzediğini göstermektedir. Örneğin, anortozit adı verilen bir kaya türü bu tür bir karşılaştırma için en iyi örnektir ve Ay eriyik haldeyken ve lav yoğunluğu fazlayken Ay’da oluşmuş olmalıdır. Ve Dünya’da bu kayaların oluştuğu jeolojik olarak aktif yerler vardı: 1970’lerde Apollo astronotları Ay’da bulunan örnekleri Dünya’ya geri getirdiler. Ve karşılaştırma herkesi şaşırttı. Ay’daki ve Dünya’daki kaya örneklerinin yapısal bileşimi aynıydı. Bu keşif sonucunda yakalama teorisi terk edildi.
Gezegensel fizyon hipotezi
Bu ilginç hipotez, evrim teorisinin babası Charles Darwin’in oğlu George Darwin tarafından 1879 yılında ortaya atılmış bir açıklamadır [2]. Gezegensel fizyon hipotezine göre, Dünya’nın oluşumu sırasında gezegenimiz çok yüksek bir hızda yörüngede dönüyordu ve bir noktada bazı parçaları savrulup parçalanarak Ay’ın oluşumunu sağladı.
Bazı araştırmacılar böyle bir parçalanmanın kalıntısı olarak Pasifik Okyanusu’nun yapısına işaret etmektedir, ancak Apollo programı Ay’ın yaklaşık 4,5 milyar yaşında olduğunu, Pasifik Okyanusu tabanının ise yaklaşık 200 milyon yaşında olduğunu göstermiştir. Ayrıca, Ay yüzeyi Dünya’nın okyanus kabuğundan değil, Dünya’nın mantosundan gelen malzemeden oluşmaktadır. Bu nedenlerden dolayı bu hipotez terk edilmiştir.
Yığılma hipotezi
Bu hipoteze göre, Dünya ve Ay, güneş sisteminin oluşumu sırasında var olan bir yığılma diski içinde ikili bir yıldız sistemi olarak evrimleşmiştir. Bu açıklama ilk bakışta akla yatkın gelse de, Dünya-Ay sisteminin açısal momentumundan elde edilen veriler böyle bir ikili sistemin oluşumuyla tutarlı değildir. Ayrıca bu hipotez, Ay’ın yarıçapının yüzde 25’ini kaplayan demir çekirdeğin, Dünya’nın yarıçapının yüzde 50’sini kaplayan demir çekirdeğe kıyasla neden bu kadar küçük olduğunu açıklayamamaktadır. Bu nedenle bu hipoteze fazla önem verilmemiştir.
Nükleer patlama hipotezi.
Nükleer patlamaların genellikle yapay olarak tetiklenen fenomenler olduğu düşünülse de, bu tür anomaliler gezegenlerin ve yıldız sistemlerinin oluşumu gibi büyük astronomik olaylar sırasında da meydana gelebilir. Örneğin, Dünya’nın oluşumu sırasında toryum veya uranyum gibi radyoaktif elementlerin aşırı konsantrasyonlarda bulunması halinde, kendiliğinden nükleer fisyon reaksiyonları meydana gelebilir ve atom bombalarında görülenlere benzer nükleer zincir reaksiyonları başlatabilir. Böyle bir patlama Ay’ı oluşturmaya yetecek kadar malzemeyi uzaya saçabilir.
Bu hipotez ilk olarak 2010 yılında Hollandalı bilim insanları Rob de Meyer ve Wim van Westrenen tarafından ortaya atılmıştır, ancak Dünya’daki doğal nükleer reaksiyonlar çok daha küçük ölçekte olduğu için güçlü bir hipotez olarak kabul edilmemektedir.
Büyük Çarpışma Hipotezi Büyük Çarpışma Hipotezi: Dünya-Teia Çarpışması ve Ay’ın Oluşumu
Ay’ın oluşumu için en yaygın kabul gören açıklama Büyük Çarpışma Hipotezi olarak bilinen açıklamadır [8]. Yaklaşık 4,533 milyon yıl önce, Theia (veya Orpheus) adlı Mars öncesi büyüklükteki bir gezegen Dünya ile çarpışarak genç Dünya’nın büyük parçalarını kopardı ve uzaya saçtı. Yerçekimi nedeniyle bu parçalar birbirleriyle birleşerek bugün ‘uydu’ dediğimiz uyduları oluşturdu.
Bu ön gezegene Yunan ay tanrıçası Selene’nin annesi olan dev Theia’nın adı verilmiştir. Bu bakımdan ayın oluşumu için uygun bir mitolojik öykü seçilmiştir. Ne mutlu ki Theia modern Yunancada ‘teyze’ anlamına da gelmektedir.
Theia ve Dünya kafa kafaya çarpışmamıştır. Kafa kafaya çarpışma durumunda, Dünya’nın yörüngesinden fırlayacağı ve ya güneş sistemini terk edeceği ya da Güneş ile çarpışacağı düşünülmektedir. Daha olası senaryoda, iki ön-gezegen parçalanıp kaynaşacaktı (ya da çarpışmadan sonra farklı yönlere savrulacaktı). Theia daha eğik bir açıyla çarpışacak, Dünya’nın Güneş etrafında hareket ettiği yönde (ve dolayısıyla nispeten düşük bir bağıl hızla) hareket edecekti. Çarpışmadan önce Theia’nın hızının saniyede 4 kilometreden (saatte 14.320 kilometre) az olduğu ve çarpışma açısının yaklaşık 45 derece olduğu düşünülmektedir.
Bu çarpışmanın sonucunda Theia’nın zaten katılaşma sürecinde olan Dünya ile kaynaştığı (birleştiği) düşünülmektedir, ancak Ay ve Dünya’nın titanyum izotop oranları her iki cismin de birbirine çok yakın olduğunu göstermektedir (milyonda 4 parça düzeyinde). Bununla birlikte, güneş sisteminde bağımsız olarak oluşmuş gezegenlerin (veya ön gezegenlerin) farklı kabuk yapıları ve dolayısıyla farklı izotopik dağılımlar göstermesi beklenir. Bu nedenle, Theia’nın Theia-Dünya çarpışması sırasında Dünya ile kaynaşmamış olabileceği, çarpışmadan sonra fırlatılarak güneş sistemini terk etmiş olabileceği ya da Güneş’e düşmüş olabileceği düşünülmektedir.
Her halükarda, çarpışma sonucu uzaya fırlayan çok sayıda gezegen parçası Mars ve Venüs arasında geçici bir asteroit kuşağı oluşturmuştur. Bu kuşakta Dünya benzeri büyük bir gezegen olduğu için, asteroitler kütleçekiminin etkisiyle kısa sürede birleşmeye başladı ve bugünkü Ay’ı oluşturdu. Bu teorinin bir başka versiyonuna göre, Dünya’nın etrafında bugün Satürn’ün etrafında olduğu gibi bir halka oluşmuş ve bu halka daha sonra bir araya gelerek Ay’ı oluşturmuş olabilir.
Theia hipotezini destekleyen kanıtlar
Theia hipotezinin bu kadar yaygın kabul görmesinin en önemli nedeni, mevcut kanıtların bu hipotezden daha kapsamlı bir açıklama sunmamasıdır. Bu kanıtlar şunları içerir.
- Dünya ve Ay benzer yörünge yönelimlerine sahiptir.
- Ay örnekleri, Ay yüzeyinin bir zamanlar erimiş olduğunu göstermektedir.
- Ay’ın demir çekirdeği biraz daha küçüktür.
- Ay’ın yoğunluğu Dünya’nınkinden daha küçüktür.
- Güneş sisteminde Theia / Dünya çarpışmasına benzer, kalıntı disklerin oluşumuyla sonuçlanan başka çarpışma örnekleri de vardır.
- Bu tür gezegen öncesi çarpışmalar, en yaygın güneş sistemi oluşumu teorilerinde çok yaygındır.
- Ay ve Dünya’nın dengeli izotopik oranları neredeyse aynıdır ve bu da ortak bir kökene işaret etmektedir.
Bununla birlikte, bazı bulgular bu hipoteze meydan okumaktadır: örneğin, bu tür çarpışmaların Dünya’yı küresel bir magma okyanusuna dönüştürmesi beklenmektedir ve ağır metallerin gerçekten dibe battığına dair kanıtlar vardır. Ancak bugüne kadar geliştirilen modellerin hiçbiri böyle bir çarpışmadan sonra tek bir uydunun oluştuğunu gösteren tek bir model üretmemiştir. Başka bir deyişle, birbiriyle çelişen birden fazla olasılık söz konusudur. Ayrıca Ay’ın neden uçucu elementlerini kaybettiği ve Dünya ile aynı büyük çarpışmalara maruz kalan Venüs’ün neden Ay benzeri bir uyduya sahip olmadığı gibi sorular da henüz yanıtlanabilmiş değil.
Theia hipotezi çürütüldü mü?
Bu hipotez, bir uydunun Ay’ın uzak tarafına (ya da yanlışlıkla ‘karanlık taraf’ olarak adlandırılan tarafına) seyahat etmesine kadar geniş çapta kabul gördü ve burada bir keşifle kaosa sürüklendi: Ay’ın uzak tarafına seyahat eden bir uydu, Ay’ın bir ikizi olabileceğini keşfetti.
1959 yılında Rus Sovyet uzay aracı Luna 3 Ay’ın uzak tarafına uçtu ve Ay’ın ilk fotoğraflarını çekti 1959 yılında Rus Sovyet uzay aracı Luna 3 Ay’ın uzak tarafına uçtu ve Ay’ın ilk fotoğraflarını çekti. Ay’ın arka ve ön yüzleri çok farklı görünüyordu. Ay’ın uzak tarafı neredeyse tamamen kraterlerle doluydu. Bu, görünen yüzeyde var olmayan bir şeydi.
Ve yeni keşfedilen bu tarafta lav akışına dair hiçbir kanıt yoktu. Ancak tarih öncesi çağlarda Ay’ın lavlarla dolu olduğu biliniyordu. Bu durum şu şekilde açıklanmıştır: Ay’ın arka tarafındaki kabuk, ön tarafındaki kabuktan daha kalındı ve bu kalınlık farkı nedeniyle lavlar kolayca yüzeye çıkabilirken, diğer tarafta çıkamıyordu. Peki Ay’ın yüzeyleri arasında neden bu kadar büyük bir kabuk kalınlığı vardı?
NASA’nın son araştırmalarına göre, Ay’ın uzak tarafı Dünya’ya yakın olan tarafına göre gerçekten de 26 km daha kalın. Kalınlıktaki bu fark çarpışma teorisi ile çok net bir şekilde açıklanamamaktadır.
Teknolojinin ilerlemesi ve bilgisayar modellemelerinin gelişmesiyle birlikte daha olası bir açıklama ortaya çıkmıştır: Theia Dünya’ya çarptığında bir değil iki uydu oluşmuş olabilir. Bu çifte doğum, kabuktaki farklılıkları açıklayabilir.
Teoriye göre, milyarlarca yıl önce gökyüzünde biri daha küçük diğeri daha büyük iki uydu vardı. Zamanla küçük ay, yerçekimi nedeniyle büyük aya yaklaşmaya başladı ve sonunda çarpışarak yavaşça eridi ve birleşti. Küçük ay, büyük ayın arka tarafını kapladı. Daha sonra yeni, çok kalın bir kabuk oluşturdular. Bu çarpışmaya ilişkin kanıtlar tutarlı görünmektedir.
