NASA’nın, Kızıl Gezegen’in atmosferinin neden yok olduğunu araştırmak amacıyla yürüttüğü Mars Atmosferi ve Buharlaşan Madde Evrimi (Mars Atmosphere and Volatile Evolution /MAVEN) Programı’ndan gelen bilgiler, başka yıldızların yörüngesindeki kaya gezegenlerin yaşanabilirliğini anlamada biliminsanlarına yardım sağlayabilir.
Mars benzeri bir kaya gezegen, bir kırmızı cücenin yörüngesinde olsaydı, ne kadar süre yaşanabilir kalırdı? Bu karmaşık bir soru, ancak NASA’nın Mars Atmosferi ve Buharlaşan Madde Evrimi (MAVEN) programı cevabı bulmamıza yardım edebilir.
“MAVEN programı bize, Mars’ın zaman içinde atmosferinin önemli kısmını kaybettiğini ve gezegenin yaşanabilirlik koşullarını değiştirdiğini gösteriyor,” diyor MAVEN’da görev alan araştırmacılardan, Colorado Boulder Üniversitesi Atmosfer ve Uzay Fiziği Laboratuvarından Prof. David Brain, “Hakkında çok şey bildiğimiz bir gezegen olan Mars’ı, henüz haklarında pek de fazla bilgiye sahip olmadığımız Güneş Sistemimiz dışındaki kaya gezegenleri çalışmak için laboratuvar olarak kullanabiliriz.”
MAVEN, 2014’den beri Mars’ın atmosfer kaybını ölçen bir dizi aygıtı üzerinde taşıyor. Çalışmalar, bazı kimyasal ve fiziksel süreçlerin bir araya gelmesi sonucunda atmosferin büyük çoğunluğunun uzaya sürüklendiğine işaret ediyor. Uzay mekiğinin cihazları, her bir sürecin bu atmosfer kaybına ne denli katkıda bulunduğunu ayırt etmemize yardım edecek şekilde seçildi.
Geçtiğimiz üç yıl içinde Güneş, solar aktivitenin daha yüksek ve daha az olduğu dönemlerden geçti ve böylelikle Mars da solar fırtınaları, solar patlamaları ve kütle atımlarını deneyimledi. Bu değişken koşullar MAVEN’a, Mars’ın atmosfer yitiminin doruk noktasına ulaştığı ve azaldığı durumları inceleme fırsatı tanıdı. Brain ve çalışma arkadaşları bu bulguları, galaksimizde en sık rastlanan M cinsi yıldız ya da daha çok bilinen adıyla kırmızı cüce yörüngesinde bulunan Mars benzeri, farazi bir gezegene uygulamayı düşünmeye başladılar.
Araştırmacılar, MAVEN’dan gelen verilerle bazı ön hesaplamalar yaptı. Bu varsayımsal gezegenin de, tıpkı Mars gibi yıldızının yaşanabilir bölgesinin tam sınırlarında bulunduğunu varsaydılar. Ancak kırmızı cüceler bizim Güneşimizden daha az parlak olduğu için, yaşanabilir bölgedeki gezegenin yörüngesinin yıldızına uzaklığının, Merkür’ün Güneş’e olan mesafesinden de kısa olması gerekiyor.
Kırmızı cücelerin uç morötesi (UV) dalga boyundaki parlaklığı ve gezegen yörüngesinin yıldıza yakınlığı hesaba katılınca, bu farazi gezegenin Mars’tan 5 ila 10 kat daha fazla UV radyasyonu bombardımanına maruz kalacağı öngörülüyor. Atmosferin uzaya sürüklenmesine sebep olan süreçlerin kullanabileceği enerji miktarı da, bu sebeplerle artmış oluyor. MAVEN’ın elde ettiği bilgilerin ışığında, Brain ve çalışma arkadaşları, her bir atmosfer sürüklenme sürecinin bu yüksek UV seviyesinden nasıl etkileneceğini değerlendirdi.
Hesaplamaları, gezegenin atmosferinin iyon kaçışı denen süreçle, Mars’a göre 3 ila 5 kat daha fazla yüklü parçacık kaybına uğrayabileceğini gösteriyor. UV radyasyonunun üst atmosferdeki molekülleri parçaladığı fotokimyasal kaçış süreciyleyse, yaklaşık 5 ila 10 kat daha fazla yüksüz parçacık kaybı gerçekleşebiliyor.
Daha fazla yüklü parçacık üretimi olacağından, bir başka atmosferik kayıp süreci olan püskürtme (sputtering) de daha fazla olacaktır. Püskürtme, enerjik parçacıkların atmosfere doğru ivmelenip etraflarındaki moleküllerle çarpışmalarıyla oluyor. Parçacıkların çarptığı bu moleküllerin bir kısmı uzaya itilirken, bir kısmı da tıpkı bilardodaki beyaz top gibi diğer moleküllerin de komşularıyla çarpışmasına sebep oluyor.
Son olarak, bu farazi gezegen Mars’la aynı miktarda, Jeans kaybı da denilen termal kayıp yaşıyor olabilir. Termal kayıp, hidrojen gibi yalnızca hafif molekülleri etkiliyor. Mars hidrojenlerini, atmosferinin üst kısımlarında meydana gelen termal kayıp sonucunda kaybediyor. Mars ötesi gezegenlerde termal kaçışın artması için, UV radyasyonunun daha fazla hidrojeni atmosferin üst tabakalarına itmesi gerekiyor.
Hepsi bir araya geldiğinde, kendi halinde M türü bir yıldızın yaşanabilir bölgesinin sınırlarındaki gezegende yaşanabilir kalma ömrünün, Güneş etrafındaki ömrüne kıyasla 5 ila 20 kat azalacağı öngörülüyor. Tazmanya canavarını anımsatacak aktiflikteki M türü yıldızlar içinse bu oran 1000 katı bulabilir; yani jeoloji dilinden konuşacak olursak göz açıp kapayıncaya kadar geçen bir süre. Yalnızca solar fırtınalar bile, kendi Güneşimizin normal etkinliğinden binlerce kat daha yoğun radyasyon patlamalarıyla bu gezegeni perişan edebilir.
Ancak Brain ve çalışma arkadaşları, Mars’ı M tipi bir yıldız etrafına koyarak, yaşanabilirlik konusunda kendilerine bilhassa zorlu bir görev biçiyorlar. Farklı gezegenler bu etkileri azaltıcı etkenler barındırabilir; örneğin atmosferi bir miktar yenileyebilecek jeolojik süreçler, solar rüzgârların atmosferdeki aşındırıcı etkisine kalkan olacak bir manyetik alan ya da daha büyük bir gezegenin daha fazla yerçekimiyle atmosferine daha sıkı tutunması gibi.
Colorado Boulder Üniversitesi’nde MAVEN’da başaraştırmacı olarak görev alan Bruce Jakovsky konu hakkında şunları söylüyor, “Yaşanabilirlik, astronomideki en önemli konulardan biri ve bu hesaplamalar sayesinde, Mars ve Güneş hakkında bildiklerimizi, diğer sistemlerdeki gezegenlerde yaşanabilirliği etkileyen unsurları saptamak için kullanabiliriz.”
