Bütünüyle farklı bir dünyaya yolculuk başladı

Uzayda yeni bir keşif heyecanı başladı. New Horizons, (Yeni Ufuklar) isimli uzay keşif aracı, Güneş Sistemimizin en uzak gezegenlerinden biri olan Plüton’a gönderildi. Plüton, hakkında çok az bilgi sahibi olduğumuz gezegen.

Güneş Sistemi’nin bu dokuzuncu gezegeni hakkında, dünyanın gezegen bilimi alanında en önde gelen uzmanlarından S. Alan Stern bile "Plüton hakkında bildiklerimi 3x5 boyutlarında üç karta hayli hayli sığdırabilirim. Eh, bu da, daha keşfedilecek şey olduğunu gösterir" diyor. Stern, Colorado’daki Güneybatı Araştırma Enstitüsü Uzay Bilimleri Bölümü Başkanı ve New Horizons projesinin içinde.

Stern’in ve ekibi, Plüton’un, en büyük uydusu Charon dışında iki küçük uyduya daha sahip olduğunu geçen ekim ayında açıklamıştı.

Bilim adamlarını çok daha fazla sürprizin beklediği kesin, çünkü henüz ne bildiklerini bile tam olarak bilmiyorlar. Aslında Plüton’un çok uzak olması ve bilgilerin tam olarak gün ışığına çıkarılamaması nedeniyle, elde edilecek bulgular bu gezegen hakkındaki düşünüşü kökten değiştirebilir.

New Horizons, Güneş Sistemi’nin nasıl biçimlendiğinden Dünya’nın atmosferinin hangi şartlarda oluştuğuna dek pek bilinmeyene ilişkin önemli ipuçları verebilir.

Mars’ın kayalık yüzeyinin aksine Plüton, kaya, donmuş su, metan ile eriyen, buharlaşan ve Güneş Sistemi’nin bize yakın yerlerdeki yüksek sıcaklıklarına kaçabilen uçucu bileşiklerin bir karışımından oluşmuştur.

Aynı bileşikler, Sistem’in dış dairesinde Plüton’un oluşumundan beri hiç değişmeden kalmış olabilirler. MIT’de gezegen bilimi profesörü olan ve aynı zamanda New Horizons ekibinde yer alan Binzel, diyor ki:

"Buna, sadece buz deyip geçemeyiz. Buradaki buz, Güneş Sistemi’nin oluştuğu çağdan beri hiç bozulmamıştır. Bu temel madde sayesinde, proje ’sadece uzayda değil, zamanda da yolculuk’ anlamına geliyor."

Farklı bir dünya

ABD’li astronom Clyde Tombaugh, 1930 yılında Plüton’u keşfedene kadar, sadece iki tür gezegenin var olduğuna inanılıyordu.

Bunlardan ilki "karasal gezegenler"di. Yakın Venüs, Dünya, Mars ve Merkür kayalardan oluşan küçük gök cisimleriydi.

Gaz devleri Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün ise büyük oranda hidrojenden meydana gelen ve ya hiç ya da çok az miktarda katı yüzeye sahip gezegenlerdi.

Plüton ise hepsinden başkadır. Gerçekten farklıdır. Çapı, Merkür’ün çapının yarısından da küçüktür, Güneş’in ışınları kendisine ancak dört saat sonra ulaşır ve Dünya’dan tam bin kat karanlıktır. Yüzeyindeki sıcaklık -233 0C’dir. Mars gibi bir gezegen üzerindeki atmosfer çok incedir ĞDünya’daki yoğunluğun yüzde birinden bile azdır- Plüton’un, çoğunluğunu nitrojenin oluşturduğu atmosferi ise bin kat daha incedir ve bazen tümden donar.

Kuiper kuşağına açılan pencere

İşte tüm bu nedenlerden ötürü Plüton ile 1978’de bulunan en büyük uydusu Charon’un, "buz cüceleri" olarak adlandırılmalarına şaşmamak gerek; bu isimle hem karasal gezegenlerden hem de gaz devlerinden ayrılıyorlardı.

Aslında, sınırlı bir Güneş Sistemi’nin son gezegeni olmaktan öte Plüton, Kuiper Kuşağı Cisimleri (KBO) olarak bilinen yapılara açılan bir kapı olabilirdi. Güneş Sistemi’nin en büyük ve en dış bölgesi olan, Dünya’dan gözlemlenen çok sayıdaki göktaşının evi konumundaki Kuiper Kuşağı’nda, aşağı yukarı aynı boyutlarda yüzlerce KBO bulunur. Plüton’un da bu yüzlerceden biri olduğu artık bilinen bir gerçek.

Güneş Sistemi’nin yapı taşları olan KBO’lar, bundan 4,5 milyar yıl önce birbirlerine çarpıp duruyorlardı; kimileri Dünya’yı ve diğer karasal gezegenleri, kimileri de dev gezegenlerin çekirdeklerini oluşturmak üzere birleşti.

İkiz gezegen gibi

Güneş’ten çok uzaktaki buz dünyasında korunan KBO’lar, Sistem’in ilk kurulduğu dönemlerde var olan maddelerin kalıntıları olabilirler.

Plüton ve çevresini yakından incelemeye başladığımızda, gezegenlerin oluşum aşamalarından kalan ve bugüne kadar hiç rahatsız edilmemiş kalıntıları da az da olsa görebileceğiz. Güneş Sistemi’nde bugüne kadar incelenen cisimlerin, artık yok olmuş kimyasal ve yapısal özelliklere ulaşabiliriz.

Yani Plüton bize Dünya’nın başlangıcını anlatabilir. Plüton ve Charon’a kimi zaman "ikiz gezegen" de denir, çünkü boyutları ve uzayda kapladıkları alan birbirine çok yakındır. İki cisim atmosferlerini bile aralarında değiştirirler.

Uydu Charon, spiral bir girdap ile Plüton’dan hidrojen ve diğer hafif gazları kendisine çeker ve kendi atmosferiyle karıştırır. Gezegenler arası böyle bir hava değişimi daha önce hiç görülmemişti.

Plüton’un atmosferinde zaman içinde yaşanan değişimlerin radyo ve kamera ölçümleriyle incelenmesi, bizim gezegenimizin de ilk günlerine ilişkin benzer bir soruyu aydınlatabilir:

Dünya atmosferinde başlangıçta mevcut olan hidrojen ne kadar kısa bir sürede uzaya karışabildi? Yaklaşık dört milyar yıl önce oluşan çevreyi yeniden canlandırabilmek için bunu bilmek zorundayız.

Yarısı tamamlanmış gezegen

Plüton’un bu denli çekici olmasının bir diğer nedeni de, henüz bitmemiş bir gezegen olmasıdır.

"Bu, bir paleontologun, içinde embriyon bulunan hamile bir dinozora rastlaması gibi bir şey. Gezegenlerin nasıl şekillendiklerini öğrenmek için, en azından bir yarısının oluştuğunu görmek çok önemlidir" diyor Stern.

Bilgisayar simülasyonları, Plüton’un belirli bir büyüklüğe, en azından Dünya boyutlarına ulaştığını gösteriyorlar. Eğer oluşum süreci diğer gezegenlerdeki gibi işlediyse, Plüton’un uzaydaki alanında dağ büyüklüğünde kaya kütleleri veya kopmuş iri parçalar bulunmalı, bu parçalar da birbirlerine çarparak hareket etmeli ya da birleşerek büyük bir gezegen oluşturmalıydılar. Stern’e göre, işte bu anda "bir şeyler" geldi ve süreci durduruverdi. O "şey" de hala bir bilinmeyen.

İkili Tango

Güneş Sistemi’nin en büyük bilinmeyenlerinden biri de Plüton ile uydusu Charon’un nasıl oluştuklarıdır. Hakim olan görüşe göre, her ikisi de Dünya ve Ay gibi dev çarpışmaların birer sonucudur.

Southwest Araştırma Enstitüsü’nde gezegen bilimci olan Robin Canup, Dünya-Ay ve Plüton-Charon ikili sistemlerinin oluşumlarının bugüne kadarki en geniş çaplı simülasyonlarını yaptı ve bu araştırmanın sonuçlarını 2005’te yayımladı. Bilgisayar modellerine göre çarpışma senaryosu gerçekten mümkün olsa da bazı soruları yanıtsız bırakıyor. Bazı simülasyonlarda uydu, çarpışma sonrasında meydana gelen birikinti diski veya halkasının birleşmesiyle bazılarında ise hemen kendiliğinden oluşuyor.

Canup, hangi senaryonun doğru olduğunu New Horizons’ın gösterebileceğine inanıyor. Disk modeline göre, Charon’un yapısı ve yoğunluğunun Plüton’unkinden çok farklı olması gerekiyordu. Hemen oluşuma göreyse, ikisinin özellikleri benzer olacaktı. Boyutlarının, hareketlerinin ve yüzey yapılarının detaylı ölçümleri bu bilinmeyeni çözecektir.

Charon’un çarpışmalar sonucu oluştuğunu savunan senaryo, Plüton’un yeni keşfedilen uyduları için de geçerli. Çünkü hepsi Plüton’a yakın ve Charon ile aynı düzlem ve yönde hareket ediyorlar. Ancak her üç uydunun da hemen mi yoksa bir diskten mi meydana geldikleri bilinmiyor.

Canup’un simülasyonları ileride de yeni uyduların oluşma ihtimaline dair bir şey söylemiyor. Ancak hem Dünya-Ay hem de Plüton-Charon ikili sistemlerinin meydana gelmesinin ardından, bir miktar birikintinin kaldığını ortaya koyuyorlar.

New Horizons’ın; KBO’ların bugünkü sayısı, Plüton ile Charon üzerindeki kraterlerin yoğunlukları ve boyutlarına ilişkin vereceği bilgiler, bilinmeyene bizi yaklaştırabilir.

Güneş Sistemi’nin simülasyonları iyi iş çıkararak, bugün gördüğümüz gezegenlerin çok benzerlerini yaratsa bile, başlangıç çağlarında doğanın nasıl olduğu tamamen çıkarsamalara dayanıyor. Sürecin ilk basamaklarını görmekse, gezegen oluşumuna ilişkin kuramları destekleyebilir veya değiştirebilir.

Göktaşlarının kökeni sorunu

Maryland Üniversitesi'nde astronom olan Michael A’Hearn, Güneş Sistemi’yle ilgili çok önemli konuların ancak KBO’ları araştırarak aydınlatılabileceğine inanıyor.

"Örneğin, Kuiper Kuşağı’nda yer alan farklı boyutlardaki cisim topluluklarını ele alalım. Kuşak’taki küçük cisimleri Dünya’dan göremeyiz. Ama Plüton ile Charon yüzeyine düştüklerinde, buralarda yarattıkları kraterlere bakarak, boyutlarını dolaylı yoldan öğrenebiliriz. Bu da, beraberinde Güneş Sistemi’nin içindeki göktaşlarının yapılarını açıklayabilir."

Göktaşları, gerçekten Güneş Sistemi’nin başlangıç aşamalarında oluşmuş cisimler midir, gezegenleri oluşturan diskten geriye kalanlar mıdır yoksa daha büyük cisimlerin Sistem’in dış dairesinde gerçekleşen çarpışmalarından arta kalan parçalar mıdır?

Böylesi temel soruları yanıtlamadan, başka projelerden alınan sonuçları yorumlamak da oldukça zordur. Örneğin geçen yılki Deep Impact uzay aracı, göktaşlarının birbirinden çok farklı çekirdeklere sahip olduğuna ilişkin görüntüler yollamıştı.

Yaşamın kökeni sorunu

Diğer yandan New Horizons sayesinde, KBO’ların kimyasal yapısını ve bu cisimlerin kendi aralarındaki farklılıkları öğrenebileceğiz. Dünya üzerinden gerçekleştirdiğimiz spektroskopi incelemeleri, değişik türlerin varlığını göstermişti.

MIT’den Binzel’e göre, en az iki tür mevcut. Bazılarının renkleri mavi ile gri tonlarında ve buzların karışımlarından oluşmuş. Diğerleriyse kırmızı tonlarında. Bu da, kozmik ışınlar ve çarpışmalarla başlayan kimyasal reaksiyonlar sonucu üretilmiş olan çok daha karmaşık organik moleküllerin varlığına işarettir.

Kimi kuramlara göre Kuiper Kuşağı’ndaki çarpışan cisimler, Dünya’nın suyu, atmosferi ve hatta canlı hücrelerin hemen ortaya çıkmasını sağlayan yapı taşlarının oluşumuna yardım eden karmaşık hidrokarbonların önemli kaynakları arasında yer alıyorlar.

Hummalı çalışma

Bu durumda, KBO’ların yapısının ve uzaydaki yerleşimlerinin detaylı olarak incelenmesi, gezegenimizin geçmişi ve yaşamın kökenlerinin aydınlatılmasını sağlayabilir.

Öte yandan, Plüton kadar uzaklara ulaşabilmek çok da kolay değil. Yıllar süren hazırlık ve bekleyişin ardından New Horizons’ın yola çıkmasıyla birlikte hummalı bir hareketlilik ve planlama süreci başlayacak. Bunun bir nedeni de, uzay aracının yörüngesinin tam olarak fırlatılma anına bağlı olması.

Eğer işler yolunda giderse, önümüzdeki 10 yıl boyunca bu hareketlilik sürecek. Plüton’a yolculuk sona erdiğindeyse, uzay aracı gezegenin yanından hızla geçecek ve en büyük veri toplama aşaması da birkaç gün içinde tamamlanmış olacak.

Çok yavaş hareket eden Plüton’un bir dönüşü, 6,4 Dünya gününe eşittir. Jüpiter’in kütle çekiminden de etkilenecek olan araç, saatte 43 bin kilometre hızla hareket edecek.

Bu nedenle de New Horizons’ın, gezegenin en yakınından geçerken ancak bir yüzünü görmeye vakti kalacak.

Aynı durum Charon için de geçerli, çünkü bu uydu da Plüton’la aynı hızda dönüyor. Bunu telafi etmek içinse, uzay aracı Plüton’a yaklaşma sürecinde, yani üç gün öncesinde bir teleskop yardımıyla diğer yüzün bir taslağını çıkaracak.

Çok güçlü aletleri var

Sonuçları henüz net olmasa da proje çok sayıda veri toplayacak. Stern, "Plüton’un ’karanlık yüzü’ne çevrilmiş piksellerin sayısı, bugünkünden bin kat daha fazla olacak. Bir bahçe dolusu dürbünle dolunayı incelediğinizi hayal edin. İşte biz de, Plüton ile Charon’un çok bilinmeyen tarafına böyle bakacağız. Görece daha çok bilinen yüzündeyse, piksel başına 25 metreye ineceğiz" diye anlatıyor planlarını.

Golf sahalarındaki küçük arabaların boyutlarında olan New Horizons, keskin görüşe sahip fotoğraf makinesinin yanında, yanından anlık geçtiği cisimleri içlerine kadar inceleyebilecek çok sayıda güçlü alet taşıyacak.

Toplanacak olan verilerin yükü ise, sensörlerde değil, radyo sinyallerinin üzerinde olacak.

New Horizons tarafından Dünya’ya gönderilecek olan sinyaller, önce NASA’nın Deep Space Ağı çerçevesinde Kaliforniya, Avustralya ve İspanya’da bulunan antenlerce alınacak, ardından da Maryland’deki Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuarı’ndaki proje kontrol merkezine gidecek.

New Horizons, Plüton’un karanlık tarafındayken, Deep Space Ağı da radyo sinyallerini iletecek. Böylece de araç, bu sinyallerin gezegenin atmosferi tarafından nasıl absorbe edildiğini ve nasıl değiştiğini ölçebilecek.

Çılgınca veri toplanacak

Tabii ki bu çılgınlar gibi veri toplama telaşı, Plüton’a yolculuğun tek amacı değil. New Horizons’ın rotası üzerinde, Kuiper Kuşağı’nda yer alan bir, belki de birden fazla cisim bulunacaktır. Ancak, hedef seçimi uzay aracının Plüton’la buluşacağı 2015 yılından önce belli olmayacak. Aracın kesin rotası belirlendikten sonra, Hawaii’deki Keck Gözlemevi’nde yer alan kadar güçlü teleskoplar sayesinde iyi bir aday tespit edilebilecek.

New Horizons’ın bize vermesini beklediğimiz yanıtların ne kadar önemli olduklarına baktığımızda, projenin bu denli geç başlaması gerçekten çok şaşırtıcı. Stern, 1988’den beri Plüton’a yolculuğu gerçekleştirmeye uğraşıyor. Profesör, 1990’larda NASA’nın Plüton ve Kuiper Kuşağı projeleri için bir fotoğraf makinesi tasarlayan ekibin başında yer aldı. Ancak masrafların tahmin edilenin iki katına çıktığını gören NASA, projeyi iptal etti, ama fikri asla ortadan kaldırmadı.

Tam gitme zamanı

New Horizons’ın bütçesi ise sadece 500 milyon dolar. Bu para, yıllar önce planlanan projenin çok küçük bir parçası, ama bilim anlamındaki kapasitesi, en az onunki kadar güçlü ve hatta daha büyük.

Bunlardan da önemli olan gerçek, Plüton’a yolculuk fikrinin, hükümetin üst kademelerince de destekleniyor olması. 2000 yılında, NASA’nın güneş sistemine ilişkin çalışmalarıyla ilgili alt komite, "Oraya gitmeliyiz" kararı vermişti. ABD Ulusal Araştırma Konseyi de Plüton ve Charon’a keşifleri, öncelik listesinin en başlarına yerleştirmişti.

Yukarıda saydığımız tüm kararları almanın çok da iyi bir nedeni var: çünkü şu anda tam Plüton’a gitme zamanı. Gezegenin uzayan yörüngesi yüzünden Plüton’un Güneş’e mesafesi, bizim Güneş’e uzaklığımızın tam 40 katına çıkıyor.

Bu yüzden de 2020’den sonra, buraya hem ulaşmak zorlaşacak hem de araştıracak ilginç çok şey olmayacak. Tüm atmosferinin donma ve parçalanıp gezegenin yüzeyine düşme olasılığı yüzünden, Plüton’u bir kez daha bu kadar net ancak 2230 yılından sonra görebiliriz.

New Scientist (10 Aralık) dergisinde yayımlanan demecinde şöyle diyor Stern: "2015’te Plüton’a vardığımızda ağzımız açık kalacak. Bana göre bu çok büyük bir dönüşüm olacak."

En Uzağa Yolculuk

NASA’nın New Horizons uzay aracının, Plüton ve uydusu ile randevusu 2015’te. Ne bulacağı muamma, ama en yeni teknolojili sensörler ve iletişim araçları çoktan yerlerini aldı bile.

Araca ait önemli istatistikler:

Genişlik: 2,5 metre

Kütle: 465 kg. (yakıt dahil)

Hız: Saatte 43 bin kilometre

Uzun Menzilli Teleskop Fotoğraf makinesi, yaklaşıldığında Plüton’un karanlık yüzünü inceleyecek.

Enerjili Parçacık Spektrometresi, Plüton’un atmosferinden kaçan iyonların yapılarını ve yoğunluklarını ölçecek.

Güneş Rüzgarı ve Plazma Spektrometresi, maddelerin Plüton’un atmosferinden çıkma hızını ölçecek.

Hidrazin yakıtıyla çalışan roket, rotayı ayarlayacak ve aracı yeni cisimleri incelemesi için konumlandıracak.

Çanak anten, radyo sinyallerini Dünya’ya toplayacak ve Dünya’dan iletecek.

Radyoizotop Termoelektrik Jeneratörü, plütonyumĞ238 elementinin bozulmasıyla elde edeceği elektrik gücünü aletlere verecek.

Ultraviyole Görüntüleme Spektrometresi, atmosferin yapısını ve nelerden oluştuğunu inceleyecek.

Görünür ve Kızılötesi Görüntüleme Spektrometresi, yüzeyin nelerden oluştuğunu ve sıcaklığını belirleyecek.

Motor haznesi, uzay aracını, kendisini Dünya yörüngesinden fırlatan rokete bağlıyor.

Toz sayıcı, yolculuk boyunca araca çarpacak uzaydaki tozları ölçecek.

Sayılarla Plüton

ABD’li astronom tarafından keşfedildiği yıl.

New Horizons’ın ziyaret tarihi (planlanan).

Bir sonraki en iyi gözlemin yapılabileceği yıl.

Güneş’ten ortalama uzaklığı (milyar kilometre cinsinden)

Santigrat derece cinsinden yüzey sıcaklığı.

Dünya’nın kütlesine oranı.

Güneş’ten aldığı ışık yoğunluğunun, Dünya’nın yine aldığına göre yüzdesi.

Bir Plüton gününün, bir Dünya gününe olan eşitliği.

Bir Plüton yılının, bir Dünya yılına olan eşitliği.