Dünya ve Mars aynı güneş sisteminde oluştu ancak farklı yöntemlerle inşa edildi

Dünya ve Mars, güneş sistemimizin aynı bölgesinde şekillenmiş olsa da, iki gezegenin kimyası onların birbirinden farklı biçimlerde oluştuğunu gösteriyor. Danimarka’daki Kopenhag Üniversitesi’nden bilim insanlarının yürüttüğü yeni araştırma, komşu iki kayalık gezegenin oluşumunda öne çıkan süreçlerin ayrıştığını ortaya koydu. Çalışma, 25 Eylül’de Nature Astronomy dergisinde yayımlandı.

Araştırma, gezegenlerin tek bir yöntemle değil, çeşitli yollarla şekillenebileceğine dair artan kanıtlara yeni bir ek oluyor ve genç güneşin etrafındaki gaz ve toz diskin bugünkü güneş sistemindeki gezegenleri nasıl oluşturduğuyla ilgili uzun süredir çözülemeyen soruya ışık tutuyor. Araştırmacılar, iki gezegenin kabuğu ve mantosundaki uçucu elementlerin analizine dayanarak oluşum senaryolarını karşılaştırdı.

“İki gezegenin aynı kökeni paylaşmasını beklerdik”

Bu çalışmanın ortak liderlerinden ve Danimarka Kopenhag Üniversitesi Gezegen Bilimleri Profesörü Anders Johansen’a göre, en şaşırtıcı bulgu iki komşu gezegenin farklı yollarla oluşmasıydı. Johansen, konuyu şöyle değerlendirdi: “En sürprici sonuç, Dünya ve Mars’ın farklı biçimlerde oluşmuş gibi görünmesiydi. Aynı güneş sisteminde yan yana oluşan iki gezegenin daha benzer bir oluşum geçmişi paylaşmasını beklerdik.”

Kabaca 4,5 milyar yıl önce güneş sistemimiz kalabalık bir yerdi. Genç güneşin etrafında dönen bir gaz ve toz diski vardı ve gezegenlerin ilk yapı taşları bu disk içinde biçimleniyordu.

Eski görüşlerden biri, toz taneciklerinin çarpışıp birleşerek çakıl taşı büyüklüğünde cisimler oluşturduğunu; bunların da kilometre genişliğinde kayalık gövyeler olan gezegenimsilere (planetesimal) dönüştüğünü öne sürüyordu. Bu gezegenimciler birbirine tekrar tekrar çarpıp birleşerek, birkaç on milyon yıl içinde gezegenleri inşa ediyordu.

Dünya ve Mars’ın bu süreçlerden biriyle mi yoksa ikisinin karışımıyla mı inşa edildiği uzun süre kesin olarak netleştirilemedi. Kopenhag ekibi, iki gezegenin kabuğu ve mantosunun kimyasını inceleyerek rekabet eden fikirleri test etmeye karar verdi.

“Büyük bir dedektif işi bu”

Araştırmacılar, yüksek sıcaklıklarda kolayca buharlaşan sodyum, çinko ve potasyum gibi uçucu elementlere odaklandı. Bu elementlerin var mı yoksa eksik mi olduğunun, gezegenin oluşumu sırasında geçtiği ısı ve şiddetin bir kimyasal parmak izi olduğunu söylüyorlar.

Johansen bu süreci şöyle tarifledi: “O zamanlar ne olup bittiğini, kanıtların çoğu uzun zaman önce kaybolduğundan çıkarmak büyük bir dedektif işi. Ancak 4,5 milyar yıl geçmesine rağmen Dünya’nın ve Mars’ın mantolarının bileşimi aynı kalmış.”

Bilim insanları, her iki gezegenin uçucu element rezervuarlarına dair verileri bilgisayar modellerine besleyerek en iyi uyan oluşum senaryosunu test etti ve sonuçlar hibrit (karışık) bir modeli işaretledi.

Hibrit model: Çakıl ve gezegenimcilerin dengesi

Araştırma, kütlelerin en az yüzde 75’inin çakilleri toplayarak büyük büyüdüğü bilinen iki genç gezegen (protoplanet) tarafından sağlandığını, gezegenimcilerin ise en fazla yüzde 25’ini sunduğunu tespit etti. Mars için ekip bu dengenin tersine döndüğünü düşünüyor; kütlesinin kabaca dörtte üçünün gezegenimcilerden, geri kalan dörtte birinin de çakıl toplanmasıyla (pebble accretion) geldiği öne sürülüyor.

Mars için ekip bu dengenin tersine döndüğünü düşünüyor; kütlesinin kabaca dörtte üçünün gezegenimcilerden, kalan dörtte birinin de çakıl toplanmasıyla geldiği öne sürülüyor. Dünya ve Mars’ı oluşturan ham maddenin kesin kimyasal bileşimi bilinmediğinden hesaplamalar varsayımaya dayanıyor; ancak çalışma, bu varsayımların değiştirilmesinin ana sonuçları değiştirmediğini belirtiyor.

Dünya’nın oluşum yolunun en iyi hangi senaryoyla uyduğu konusunda ortak liderden Haiyang Wang, ekibin yönteminin alanda yaygın olarak kullanılan izotop temelli yaklaşımdan daha doğrudan olduğunu vurguladı. Wang, izotop yaklaşımının “sık sık birden fazla şekilde yorumlanabileceğini” söyledi.

Tekniğin öte gezegenlere de uygulanması umudu

Araştırmacıların kullandığı teknik, ileride güneş sistemimizin dışındaki dünyalar olan exozegenlere (yörüngedeki diğer yıldızlara ait gezegenler) kadar genişletilebilir. Yıldızların etrafında yeni gezegenler keşfeden gelecek görevlerle, bu dünyaların yaşanabilir olup olamayacağını yargılamak için onların neyle yapıldığına dair bir fikir edinmek gerekecek.

Johansen çalışmalarını şöyle özetledi: “Gezegenlerin oluşum sırasında uçucu elementleri nasıl kaybettiklerini anlarsek, su ve diğer yaşamı destekleyen maddelerden sonunda kaç tanesini koruyacaklarını tahmin etmeyi de daha iyi beceririz.”

Araştırma, 25 Eylül’de Nature Astronomy dergisinde yayımlandı.