Güneş Sistemi’nin İlk Gezegenleri Buzdan Değil, Atdan Oluşmuştu

Güneş Sistemi’nin ilk evrelerinde madde buzdan çok ateşi tercih etti. Yale Üniversitesi yer ve gezegen bilimleri yardımcı profesörü Damanveer Grewal önderliğinde bir bilim insanı ekibinin Nature Astrophysics dergisinde yayımladığı yeni çalışma, sistemin oluşumundan sonraki ilk milyon yılında kondrit adı verilen kayalık parçacıkların, su buzu içeren matrislere göre belirgin biçimde baskın olduğunu kanıtlıyor. Araştırmacılar, içinden hiçbir katı cismin günümüze ulaşamadığı bu erken dönemi, dünyaya düşen demir meteoritlerinin kükürt içeriği ve demirin oksidasyon durumu ölçerek yeniden inşa etti.

Güneş Sistemi‘nin ilk evreleri hâlâ büyük ölçüde gizemini koruyor. O dönemden geriye çok az şey kalmış olsa da bilim insanları o dönemde neler olduğuna dair pek çok teori geliştirdi. Bu teorilerden biri de basit bir soruyu yanıtlamaya çalışıyor: Erken sistem “ateş” mi, “buz” mi tercih etti? Grewal ve eş yazarlarının Nature Astrophysics dergisinde yayımladığı çalışma, bu soruya kesin bir cevap veriyor — erken Güneş Sistemi ateşi tercih etti.

Ateş ile buz arasında seçim yapmak tabii ki büyük bir sadeleştirme. Çalışmanın asıl incelediği konu, bilim insanlarının “kondrit” (ateşte oluşan) ve “matris” (buzda oluşan) olarak adlandırdığı iki malzeme yönelik tercih.

Kondritler ve Matrisler: İki Farklı Köken

Kondritler, uzay boşluğundaki toz kümelerinin süpernova patlamalarından gelen devasa şok dalgaları gibi aşırı ısınma olaylarına maruz kalmasıyla oluşan milimetrik boyutta katı kayalık parçacıklardır. Bu sıradan parçacıklar sıvı damlacıklarına dönüp hızla soğuyarak küçük çakıl taşlarına benzer yapılar oluşturur ve pek çok sayıda bulunurlar.

Matrisler ise aynı şok dalgalarından etkilenmeden kalmıştır. İçinde su buzu gibi çok sayıda uçucu madde barındıran “puf puf” toz taneciklerinden oluşurlar. Neden tam olarak kondrit kardeşlerini vuran aynı şok dalgalarından etkilenmedikleri hâlâ kısmen bir gizem olsa da, erken Güneş Sistemi’nden gelen herhangi bir meteorite bakıldığında bu iki malzeme türünün yan yana olduğu görülür.

Alüminyum-26’nın Erken Sistemi Eritmesi

Bilim insanları uzun zamandır, Güneş Sistemi’nin nispeten erken evrelerinde (yani oluşumundan 2 ile 4 milyon yıl sonra) ateş yani kondrit tercihinin zaten belirgin olduğu biliniyordu. Ancak Grewal ve ekibi çok daha geriye, sistemin varoluşunun ilk milyon yılına bakmak istedi.

Bu döneme ait katı cisimler maalesef günümüze aynı durumda ulaşamadı. Bunun nedeni, bir sürü radyoaktif alüminyum — kesin olmak gerekirse Alüminyum-26 — idi. Yarı ömrü ancak yaklaşık 705.000 yıl olan bu malzeme, muhtemelen yakın bir süpernovadan Güneş Sistemi’ne ekildi ve oluşan erken gezegensicilere (planetesimal) yerleşince, radyoaktif ısısıyla onları içeriden eriterek iç yapılarını karıştırdı. Böylece içinde yapıldıkları malzemenin (kondrit ya da matris) birbirinden ayırt edilemez hale gelmesini sağladı.

Bu nedenle Grewal ve ekibi başka çözümlere başvurdu. Erken Güneş Sistemi’nden demir meteoritleri, dünyaya ulaşabiliyor; muhtemelen bu erken gezegensicilere yönelik şiddetli çarpışmalardan ortaya çıkmış olabilecek bu cisimler Dünya‘da bulunuyor. Bu nesnelerdeki ateşten buza ilk dağılıma dair ipucu veren iki belirleyici işaret var: kükürt içeriği ve demirin oksidasyon durumu.

Demir Meteoritleri Kesin Cevabı Veriyor

Değerleri ölçen ve bunların tam olarak böyle oluşmasına dair bazı modeller kullanan araştırmacılar, demir meteoritlerinin son derece düşük matris seviyelerine — ancak %8 ile %17 arasında — sahip olduğunu buldu. Yani çok fazla buzu yoktu. Her iki değer de aynı “ateş” tercihine işaret ediyor; sistemin en erken evrelerinde bile kayalık boncukları tercih ettiğini gösteriyor.

Bu, erken Güneş Sistemi’nin fiziğini düşünürken mantıklı geliyor. Güneş’in etrafında oluşmakta olan devasa protoplanetar disk, devasa bir santrifürga benziyor. Santrifürgeler benzer yoğunluğa sahip malzemeleri bir araya getirir; kondritler de tam bunu yaparak ilk gezegensicilere birikebiliyor. Oysa daha hafif ve puf puf olan matrisler uzaklaştırılıyor ve sonunda kuyrukluyıldızlar gibi daha sonra oluşan cisimlerde birleşiyor.

Sonuç olarak bu çalışma, erken Güneş Sistemi’ni anlama konusundaki adımlardan birini daha öne taşıyor ve büyük ölçüde çoğu gezegen bilimcisinin tahmin edeceği sonuçlarla uyumlu. Yine de yanıtsız sorular eksik değil — örneğin erken gezegensicileri eriten Alüminyum-26’nın tam olarak nereden geldiği ya da bazı malzemenin kondrite dönüşecek kadar hızlı ısıtılırken bazılarının neden ısıtılmadığı gibi. Ancak bunlar daha ileri araştırmalar ya da yeni verilere bırakılmalı. Erken evrelerden çok az şey hayatta kaldığı için araştırmacıların bu soruları yanıtlamaya çalışırken giderek daha icatçı fikirler üretmesi gerekecek.

Araştırma, D. S. Grewal, Z. Zhang ve J. Drążkowska tarafından yazıldı ve Planetesimal compositions governed by aerodynamic sorting from the onset of Solar System formation başlıklı makalede yayımlandı.