Mars’ın bir zamanlar kısmen Dünyanınkine benzer koruyucu bir manyetik alan nedeniyle okyanuslara sahip olduğu uzun zamandır biliniyordu. Fakat manyetik alan kayboldu ve yeni yapılan çalışmalar bu kaybın sebebini açıklayabilir. Araştırmacılar, milyarlarca yıl önce Mars’ın çekirdeğinde olması beklenen koşulları yeniden yarattılar ve mevcut olduğu düşünülen erimiş metalin davranışının, muhtemelen kaybolmaya mahkum olan kısa bir manyetik alana yol açtığını keşfettiler.
Mars yüzyıllardır ya bilim kurgu ya da Dünyadan görülebilir olmasıyla insanların hayal gücünü ele geçirdi. Bize en yakın gezegenlerden biri ve her türlü bilimsel ekipmanla, çeşitli insansız uzay araçları ile keşfedildi ve keşfedilmeye de devam ediyor. Tüm bunlara rağmen yine de Marsla ilgili bazı büyük cevaplanmamış sorular var, Dünya, Mars ve tüm komşu gezegenlerimizin aynı kozmik maddeden doğduğu göz önüne alındığında, kendi uzak geçmişimize ve geleceğimize ışık tutabilecek cevaplar…
Marsla ilgili bazı büyük sorular zaten cevaplandı. Örneğin, Mars’ın gözle görülen bazı nitelikleri, daha önceden okyanusa ve koruyucu bir manyetik alana sahip olduğunun kanıtı. Ancak Tokyo Üniversitesi Dünya ve Gezegen Bilimi Bölümü’nden Profesör Kei Hirose’un aklında özellikle bir soru vardı: Mars’ın etrafında bir manyetik alan olmalıydı, öyleyse neden vardı ve neden çok kısa süreliğine oradaydı? Bu soruyu cevaplamak için, Hirose laboratuvarındaki grup lideri doktora öğrencisi Shunpei Yokoo, bizden çok uzaktaki bir şeyi hem zaman hem de mekan olarak test etmenin yeni bir yolunu keşfetti. Hirose, “Dünya’nın manyetik alanı, çekirdeğindeki erimiş metallerin akıl almaz derecede büyük konveksiyon akımları tarafından yönlendiriliyor. Diğer gezegenlerdeki manyetik alanların da aynı şekilde çalıştığı düşünülüyor” dedi. “Mars’ın iç bileşimi henüz bilinmemekle birlikte, göktaşlarından elde edilen kanıtlar bunun kükürt ile zenginleştirilmiş erimiş demir olduğunu gösteriyor. Ayrıca, NASA’nın yüzeydeki InSight sondajından elde edilen sismik okumalar, bize Mars’ın çekirdeğinin önceden düşünülenden daha büyük ve daha az yoğun olduğunu söylüyor. Bunlar hidrojen gibi daha hafif elementlerin varlığını düşündürüyor. Bu detayla, çekirdeği oluşturmasını beklediğimiz demir alaşımlarını hazırlıyor ve deneylere tabi tutuyoruz.”
Mars’ın çekirdeğini simüle etmek
Deneyde elmaslar, lazerler ve beklenmedik bir sürprizi vardı. Yokoo, kendisi ve ekibinin bir zamanlar Mars’ın çekirdeğinin yapılmasını beklediği demir, kükürt ve hidrojen, Fe-S-H içeren örnek bir malzeme hazırladı. Bu numuneyi iki elmas arasına yerleştirdiler ve kızılötesi lazerle ısıtırken sıkıştırdılar. Bu aynı zamanda, çekirdekteki tahmini sıcaklık ve basıncı simüle etmekti. X-ışını ve elektron ışınlarıyla yapılan numune gözlemleri, ekibin basınç altında erime sırasında neler olup bittiğini görüntülemesine ve hatta bu süre zarfında numunenin bileşiminin nasıl değiştiğinin haritalanmasına izin verdi. Hirose, “Birçok şeyi açıklayabilecek belirli bir davranış görmek bizi çok şaşırttı. Başlangıçta homojen olan Fe-S-H, bu tür baskılar altında daha önce görülmemiş bir karmaşıklık düzeyine sahip iki farklı sıvıya ayrıldı” dedi. “Demir sıvılarından biri kükürt açısından zenginken, diğeri hidrojen açısından zengindi ve bu, Mars çevresindeki manyetik alanın doğuşunu ve nihayetinde ölümünü açıklamanın anahtarıdır.”
Hidrojen bakımından zengin ve kükürt bakımından fakir olan (daha az yoğun) sıvı demir, kükürt bakımından daha zengin ve hidrojen bakımından daha fakir olan (daha çok yoğun) sıvı demirin üstüne yükselerek konveksiyon akımlarına neden olurdu. Bu akımlar, Dünya’dakilere benzer şekilde, Mars çevresindeki bir atmosferde hidrojeni muhafaza edebilen bir manyetik alanı harekete geçirecek ve bu da, suyun bir sıvı olarak var olmasına izin verecekti. Ancak bu çok uzun sürmedi. Dünyanın son derece uzun ömürlü iç konveksiyon akımlarının aksine, iki sıvı tamamen ayrıldığında, bir manyetik alanı harekete geçirecek akım kalmayacaktı. Ve bu olduğunda, atmosferdeki hidrojen güneş rüzgarı tarafından uzaya itildi ve su buharının parçalanmasına ve sonunda Mars okyanuslarının buharlaşmasına yol açtı. Ve bunların hepsi yaklaşık 4 milyar yıl önce gerçekleşecekti. Hirose, “Sonuçlarımızı göz önünde bulundurarak, Mars’ın daha fazla sismik çalışması, çekirdeğin gerçekten de tahmin ettiğimiz gibi farklı katmanlarda olduğunu doğrulayacaktır” dedi. “Eğer durum buysa, Dünya da dahil olmak üzere kayalık gezegenlerin nasıl oluştuğuna dair hikayeyi tamamlamamıza ve bunların bileşimini açıklamamıza yardımcı olacaktır. Dünya’nın bir gün manyetik alanını da kaybedebileceğini düşünüyor olabilirsiniz, ama yapmayın, bu en az bir milyar yıl boyunca olmayacak.”
Bu çalışma, Japonya Bilimi Teşvik Derneği (JSPS) KAKENHI(Hibe No. 16H06285 ve 21H04506) tarafından desteklenmiştir.
Kaynak: Tokyo Üniversitesi, ScienceDaily
