Ay, Dünya‘nın sadık yoldaşı, Güneş’in yörüngesinde doļanırken bizimle beraber gelen tek doğal uydumuz. peki Ay nasıl oluştu? Bu kadar yakınımızda, bu kadar çok incelenen bir nesne olmasına rağmen, Ay‘ın tam olarak nereden geldiğine dair tartışmalar hâlâ sürüyor. Kabul edilebilir bir açıklamanın mutlaka hesaba katması gereken bir şey var: Ay‘ın belki de en büyük tuhaflığı boyutu. Ay, Güneş Sistemi‘ndeki en büyük beşinci uydu. Güneş Sistemi‘ndeki daha büyük gęzegenlerin uydularının çoğunu gölgede bırakıyor. Güneş Sistemi‘ndeki gezegenlerin boyutlarıyla uydularının boyutlarını oranlarsak, birincilik tahtına Ay ve Dünya oturuyor. Küçük uyduların birçoğunun, gezegenlerin çok yakınına gelip kütle çekimi tuzağına yakalanmış gök cisimleri olduğu düşünülüyor. Ay’ın büyüklüğü göz önüne alındığında, bunun bizim için de geçerli olduğunu düşünmek zor.
1878 yılında ünlü doğa bilimci Charles Darwin‘in astronom oğlu George Darwin, Dünya ve Ay‘ın bir zamanlar tek bir nesne olduğunu ve Ay‘ın Dünya‘dan kopan maddelerden oluştuğunu öne sürdü. Bu teori aynı zamanda Ay‘ın neden her yıl bizden biraz daha uzaklaştığını açıklıyordu. Hatta bu fikrin destekçileri, gezegenimizin neredeyse yarısına yayılan Pasifik Okyanusu’nun Ay‘ın doğum yeri olduğunu öne sürdü. Ancak bilim insanları daha sonra bu kadar büyük miktarda Dünya maddesini yerinden çıkarabilecek herhangi bir kuvvetin, muhtemelen gezegenimizin geri kalanını da aynı anda yok edeceğini gösterdi.
Bunun yerine dikkatler, 4,5 milyar yıl önce Dünya şekillenirken meydana gelen dev bir çarpma fikrine çevrildi. Çarpma bu kadar erken bir dönemde gerçekleşmiş olmalıydı, zira Ay‘dan getirilen kayalar o kadar eski. Astronomlar uzun zamandır Güneş Sistemi‘nin kaotik bir bebeklik dönemi geçirdiğine ve sakinleşmeden önce sisteme saçılmış halde, dengesiz, büyük kaya ve metal yığınları bulunduğuna inanıyor. Bu nesnelerden (belki de Mars büyüklüğünde) biri genç Dünya‘ya çarpmış ve uzaya fırlayan sıcak enkaz birleşip Ay‘ı oluşturmuş olabilir mi?
Görünüşe göre bu fikir çok mantıklı. Ay yüzeyindeki koyu lekelerden Ay’ın bazı kısımlarının bir zamanlar eriyik halde olduğunu biliyoruz. Ay’ın ayrıca oldukça küçük bir demir çekirdeği bulunuyor (Dünya‘nınkinden çok daha küçük) ve yoğunluğu da Dünya‘dan düşük. Bu da teoriye uyuyor, çünkü bir çarpışma, en hafif malzemeyi en uzağa fırlatmış ve daha ağır olanlar burada, Dünya‘da kalmış olmalı. Astronomlar Dünya‘ya çarptığı düşünülen Mars boyutundaki bu varsayımsal cisme bir isim de verdiler: Theia. Theia, Yunan mitolojisinde Ay tanrıçası Selene’yi doğuran Titan’ın adı.
Bu çarpmanın Ay‘ı oluşturması için nasıl gerçekleşmesi gerektiğini öğrenme amacıyla bilgisayar modelleri geliştirildi. En uygun model, eğik açı ile yandan gelen bir darbe gibi görünüyor. Theia, Dünya‘ya yaklaşık 45 derecelik bir açıyla ve nispeten yavaş bir hızla çarpmış olmalı. Çarpışma sonrasında uzaya fırlayan, çoğunlukla Theia’nın kalıntılarından oluşan enkaz, Dünya‘nın etrafında bir halka oluşturuyor ve daha sonra bu halkadaki maddeler birleşip Ay‘ı oluşturuyor. Ancak Apollo görevleri sırasında Dünya‘ya getirilen Ay kayalarının son analizleri, bu teorinin zayıflamasına neden oldu.
Konumuz, izotoplar. Farklı kimyasal elementleri birbirinden ayıran şey, atomlarının çekirdeğinde bulunan protonların sayısıdır. Örneğin oksijende bu sayı her zaman sekizdir. Başka bir proton eklediğinizde tamamen farklı bir element elde edersiniz. Fakat bir elementin, aynı sayıda proton, ancak farklı sayıda nötron içeren birkaç versiyonu olabilir. Bilim insanları bir elementin bu farklı versiyonlarına “izotop” adını veriyorlar. Örneğin oksijen, sekiz, dokuz veya on nötronlu üç kararlı izotopa sahiptir.
Gezegensel jeoloji bilimi açısından bir gök cisminde bulunan bu izotopların oranları, parmak izine benzer bir bilgidir. St. Louis’de bulunan Washington Üniversitesinden yer ve gezegen bilimleri yardımcı profesörü Dr. Kun Wang, “Güneş Sistemi‘ndeki her cismin benzersiz bir oksijen ‘izotop imzası’ bulunuyor” diyor. Ve işte sorun, buradan kaynaklanıyor. Apollo görevlerinde getirilen örneklerin analizi, Ay kayalarının Dünya ile tam olarak aynı oksijen izotop imzasına sahip olduğunu gösteriyor. Ay, Dünya‘ya çarpan Theia’nın parçalarından oluşmuş olsaydı, kendine özgü bir oksijen izotop imzasına sahip olmalıydı. Ancak durum böyle değil, Ay‘ın imzası Dünya‘nın imzasıyla tam olarak eşleşiyor.
Bilim insanları bunu ilk olarak 2001 yılında keşfettiler, ancak birçoğu bu görünürdeki benzerliğin deneylerin hassaslık derecesiyle ilgili olduğunu düşünüyordu. Bir gün daha hassas analizlerin, imzalar arasında küçük bir farklılık göstereceği düşünülüyordu. Bununla birlikte, yayınlanan en son araştırma, en hassas ölçümlerle bile oksijen izotop imzasının aynı olduğunu ortaya koydu. Bu nedenle Ay‘ı oluşturan olayın yalnız başına Theia çarpması olmadığı kesinlik kazandı.
Wang, bunun hem Dünya‘nın hem de Theia’nın dış katmanlarını eriten çok daha şiddetli bir çarpışmaya işaret ettiğine inanıyor. Çarpışma sonucu dağılan materyal daha sonra, gezegenimizden 500 Dünya yarıçapı kadar dışarıya uzanan bir buhar (bir materyal bulutu) oluşturdu. Ay, bu bulutun yoğunlaşması sonucu oluştu; bu yüzden de iki gök cismi aynı oksijen izotopuna sahip.
Wang, “Bir kez karıştırıldıklarında, iki cismin önceki oksijen izotoplarının ne olduğunun bir önemi kalmıyor” diyor. Ancak, böyle büyük ve korkunç bir felaket senaryosunu kabul etmek için ikinci derece kanıtlardan fazlasına ihtiyacımız var. Wang, işte bu kanıtların peşinde. Birden fazla Apollo görevinden elde edilmiş yedi farklı Ay kayası örneğini, Dünya kaya örnekleriyle birlikte analiz ederken önceden mümkün olandan on kat daha kesin sonuç veren bir teknik kullandı ve potasyumun farklı izotop bolluklarını ölçümledi.
Ekim 2016’da Harvard Üniversitesi’nden meslektaşı Stein Jacobsen ile birlikte araştırmanın sonuçlarını yayınladılar. Ay kayalarınında bir potasyum izotopunun Dünya‘dan 1000’de 0,4 parça daha yüksek düzeyde olduğunu ortaya koydular. Cambridge Üniversitesinden yerbilimci Helen Williams, “potasyum oksijenden çok daha uçucu, yani çarpışmadan sonra buharlaşma ve hareket etme olasılığı daha yüksek” diyor. Bu nedenle, potasyumun Dünya‘dan çok uzağa savrulmuş olma ve Ay‘ın bir parçası haline gelme olasılığı çok daha yüksek. Ancak potasyumun ilk etapta buharlaşması için çarpışmanın hem Theia’yı hem de Dünya yüzeyinin çoğunu buharlaştırmış olması gerekli. Wang’a göre, bu durumda yandan değil doğrudan bir çarpma söz konusu olmalı.
Bu teori doğru olsa bile, hâlâ açıklamaya ihtiyaç duyan bazı olağanüstü Ay gizemleri bulunuyor. İlk sırada Ay‘ın yörüngesinin Dünya etrafındaki olağandışı eğimi yer alıyor. Ay, başlangıçta, Dünya‘nın ekvatorunun yönelimiyle eşleşen bir yörüngede oluşmuş olmalı. Gezegenimizden uzaklaştıkça, Güneş‘in kütle çekimi kuvveti onu “tutulum” olarak bilinen, diğer gezegenlerin yörüngeleri ile aynı hizaya getirmeye zorlayacaktı. Ancak günümüzde Ay halen tutuluma beş derecelik bir açıyla dolanıyor. Maryland Üniversitesinden astronomi profesörü Douglas Hamilton, “Kulağa pek hoş gelmeyebilir, ancak Güneş Sistemi‘nin diğer tüm büyük uyduları gezegenlerine bir dereceden daha az eğimli dönüyor. Ay burada sıra dışı bir özellik sergiliyor” diyor.
Hamilton liderliğindeki bir ekip, kısa süre önce bu anormalliği açıklamaya çalıştı. Her seferinde parametreleri hafifçe değiştirerek dev çarpmanın bilgisayar simülasyonlarını gerçekleştirdiler. Ay‘ın mevcut yörüngesine en yakın eşleşmeyi veren simülasyon, Theia’nın Dünya‘ya daha önce düşünülenden çok daha vahşi bir şekilde çarpmış olması gerektiğini gösteriyor. Theia’nın çarpmasından sonra Dünya‘nın dönüşü hızlanmış olmalı, hatta önceki modellerin önerdiğinin neredeyse iki katından daha fazla… Böyle bir çarpma Dünya‘yı neredeyse yana yatırmış, yani dönüş eksenini tutuluma göre 60 ila 80 dereceye çıkarmış olmalı. Günümüzde bu eğiklik sadece 23,4 derece. Bu yüksek eğim, Ay Dünya‘dan uzaklaşırken onu etkilemiş ve yörüngesinde ekliptiğe göre yaklaşık 30 derecelik bir açıyla dolanmasına neden olmuş olmalı.
Hamilton, “Aradan geçen 4,5 milyar yıl içinde, Ay kendini düzeltti ve eğimini 5 dereceye kadar toparladı” diyor. Bu sırada, Dünya‘nın ekseni de dikleşmeye başladı ve günümüzdeki konumuna geldi. Tüm bunlar, Ay‘ın oluşumu hakkında hâlâ çok da net bir bilgiye sahip olmadığımızı gösteriyor. Bu kadar eğimli bir yörüngede böylesine büyük bir uyduya nasıl sahip olduğumuz sorusu, Dünyaʼnın dört bir yanındaki astronomların zihnini sürekli meşgul ediyor. Ancak, zamanla net bir yanıta ulaşacağız gibi görünüyor.
Net bir yanıtın ortaya çıkması çok önemli, çünkü Ay‘ın tarihini keşfetmek, bu tür olayların evrende meydana gelmesinin ne kadar muhtemel olduğunu anlamak için önemli bir adım. Bu da, çok daha büyük bir soruyu yanıtlamamıza yardımcı olabilir: Evrende yalnız olup olmadığımız! Çünkü birçok bilim insanı, okyanusların Dünya‘ya bugün olduğundan çok daha yakın olan bir Ay tarafından çalkalanmasının, Dünya‘daki yaşamın erken gelişiminde önemli bir rol oynayabileceğini düşünüyor. Buna ek olarak, Ay‘ın kütle çekimi kuvveti Dünya‘nın eksenini stabilize ederek mevsimlerimizin her yıl sabit ve güvenilir kalmasını sağlıyor. Son zamanlarda meyve vermeye başlayan araştırmalar bizi Ay‘ın nasıl ortaya çıktığını anlamaya bir adım daha yaklaştırdı ve bir gün evrendeki yerimizi anlamamıza da yardımcı olabilir.
Kaynak: All About Space