Bilim insanları, buzlu uyduların yaşamı sürdürme yeteneklerini kazanıp kazanmadığını test etmek için kozmik çarpışmaları simüle ediyorlar

Maryland Üniversitesi öncülüğünde Nature Astronomy dergisinde yayınlanan bir çalışma , bu soruya bir yanıt sunuyor. Donmuş uydularda şiddetli çarpışmaları simüle eden araştırmacılar, en büyük çarpışmaların bile bu buzlu dünyaların okyanus barındırıp barındıramayacağını temelden değiştirmediğini buldu.

"Sorduğumuz en büyük soru, bu yıkımların uyduların daha sonra okyanuslara sahip olmasına yardımcı olup olmayacağı veya okyanusu ortadan kaldırıp uyduyu soğuk, ölü bir dünyaya dönüştürüp dönüştürmeyeceğiydi," diye açıkladı çalışmanın baş yazarı, UMD'de astronomi alanında yardımcı araştırma bilimcisi Marc Neveu. "Bulduğumuz şey, bu büyük çarpışmaların okyanuslar açısından gerçekten önemli olmadığıydı. Eğer daha önce bir okyanus varsa, muhtemelen sonrasında da okyanus olacaktır ve bunun tersi de geçerlidir."

Bu bulgu, Neveu'yu ve Colorado'daki Güneybatı Araştırma Enstitüsü ile İsrail'deki Weizmann Bilim Enstitüsü'ndeki çalışma arkadaşlarını şaşırttı.

Neveu, "Bu simülasyonlar, aklımıza gelebilecek en büyük çarpışmaları temsil ediyordu," dedi. "Eğer bunlar bir fark yaratmadıysa, daha küçüklerinin de yaratması pek olası değil."

Ayın sonrasındaki olayları simüle etmek

Yeni çalışmada, araştırmacılar iki çok farklı türde bilgisayar simülasyonunu bir araya getirdi. Bir tür simülasyon, milyonlarca kaya ve buz parçasının nasıl parçalandığını, ısındığını ve tekrar bir araya geldiğini izleyerek, kozmik bir çarpışmanın şiddetli fiziğini yeniden yarattı. Diğer yaklaşım ise, bir ayın iç kısmının milyarlarca yıl boyunca yavaş yavaş yanmasını simüle ederek, ısının nasıl biriktiğini ve çekirdekten nasıl kaçtığını ve buzun eriyerek okyanus oluşturup oluşturamayacağını izledi.

Bu iki yöntemi birleştirerek araştırmacılar, yarıçapları yaklaşık 500 ve 1000 kilometre olan iki farklı boyuttaki uydunun, daha küçük uzay kayalarıyla çarpışıp parçalanıp yeniden bir araya gelme süreçlerini takip edebildiler. Ardından ekip, simüle edilen her bir uydunun 4,5 milyar yıllık sonraki yaşamını hızlandırarak inceledi ve uydu boyutlarının, çarpışmanın sonuçlarını belirlemede beklenenden daha büyük bir rol oynadığını keşfetti.

Neveu, "Daha büyük uydularda, çarpışmanın enerjisi, mevcut bir okyanusu birkaç milyar yıl boyunca kalınlaştırabilecek ekstra ısıya dönüşüyor. Daha küçük uydularda ise durum tam tersi," dedi.

"Çarpışmadan önce, bu küçük uydular, okyanusu ayakta tutan ısıyı hapseden, yalıtım battaniyesi gibi davranan, karışık buz ve kayadan oluşan düzensiz bir dış katmana sahiptir. Çarpışma her şeyi parçalara ayırır ve uydu yeniden oluştuğunda, kaya merkeze çöker ve buz üste çıkar. Battaniye ortadan kalktığı için daha küçük uydunun okyanusu koruması zorlaşır, ancak her iki durumda da çarpışma, aksi takdirde donmuş kalacak bir okyanus yaratmadı."

Gelecekteki araştırmalar için hedefler

Ekibin bulguları, NASA ve diğer uzay ajanslarının araştırmayı planladığı, Satürn'ün orta büyüklükteki uyduları Mimas, Enceladus, Tethys, Dione ve Rhea; Uranüs'ün uyduları Miranda, Ariel, Umbriel, Titania ve Oberon; ve Neptün'ün büyük uydusu Triton da dahil olmak üzere, gerçek dünyaların tamamına uygulanabilir. Satürn'ün uydularından biri olan Rhea, eski kraterlerinin garip bir şekilde pürüzsüz ve yumuşamış görünmesi nedeniyle - neredeyse içten ısıtılmış gibi - olası bir test vakası olarak ekibin dikkatini çekmişti.

Neveu, "Bu, kışın kardan adam yapmaya benziyor, sonra bir hafta sonra ısınma ve güneş ışığı oluyor ve kardan adam eriyor," diye açıkladı. "Rhea'nın kraterleri böyle düzleşmiş görünüyor, ama bu güneşten kaynaklanmadı. Isı aşağıdan geldi. Çok uzun zaman önce meydana gelen ve iç okyanusu yükselten bir çarpışma, ayın neden böyle göründüğünü açıklamaya yardımcı olabilir."

Ekibin sonuçları, NASA ve gezegen bilimi topluluğunun bu buzlu dünyalara yönelik gelecekteki görevleri değerlendirirken yeni bir bakış açısı sunuyor. Hangi uyduların su barındırma olasılığının en yüksek olduğunu bilmek, uzay araçlarını nereye göndereceğimize ve ne arayacağımıza karar vermemize yardımcı olabilir; gizli bir okyanusun yerçekimi izinden, yüzeydeki tuzlu tortulara ve buzlu "kriyovolkanlara" kadar. Hatta yaşamı tespit eden aletlerin ne kadar hassas olması gerektiğini bile şekillendiriyor.

Neveu, "Eğer sadece birkaç mikrop varsa, okyanus balinalarla dolu olsaydı tasarlayacağınız türden bir arama görevi tasarlamazsınız," dedi. "Aradığımız yaşam türü, geliştirmemiz gereken araçların türünü belirleyecektir." Yine de, bir ayın çarpışma geçmişinin, yaşam barındırma potansiyelini şekillendiren faktörlerden sadece biri olduğunu belirtti. Gelgitlerin ürettiği ısı gibi diğer faktörler de en az onun kadar önemlidir.

Neveu için bu çalışma, gelgitlerin bu gezegen okyanuslarını nasıl ısıttığı ve değişen ay yörüngelerinin onları nasıl çarpışma rotalarına soktuğu gibi çok daha büyük bir bulmacanın yalnızca bir parçası.

Neveu, "İlerleyen zamanlarda, bir uydu sistemini inceleyip uyduların nasıl hareket ettiğini, birbirlerine nasıl çarptığını ve bunun sonucunda iç yapılarının nasıl değiştiğini gözlemlemeyi çok isterim," dedi. "Belki o zaman Satürn, Uranüs ve Neptün çevresinde neler olduğunu yeniden kurgulayabiliriz."