Araştırma: Mars’ın çekirdeği sıvı olabilir

Elizabeth Rayne – Mars, kırmızı tozdan, açık kraterlerden ve yüzeydeki kayalık araziden oluşan donmuş bir gezegen gibi görünüyor; peki ya rüzgârlarla süpürülen yüzeyinin altında neler gizleniyor? NASA’ya ait ‘InSight’ araştırma aracı, bu sorunun yanıtını bir toz fırtınasında son ölçümlerini yapmadan hemen önce keşfetmiş olabilir.

Mars’ın çekirdeğinin katı mı yoksa sıvı mı olduğu uzun zamandan beri tartışılıyor. Mars çekirdeğini doğrudan gözlemlemek için bir yol olmasa da InSight aracı bunu yapmayı denedi. SEIS adlı sismometresi*, sıvı bir çekirdeğe dair muhtemel kanıtlara ulaşan ilk araç oldu. Aynı esnada, Rotasyon ve İç Yapı Deneyi (RISE) adlı cihaz, gezegenin yörüngesi üzerinde dönerken sergilediği küçük değişimleri, yani Güneş’in kütleçekiminin itip çekmesinin neden olduğu eksen ‘yalpalamalarını’ ölçüyor.

Kısa süre önce Nature dergisinde yayınlanan makalede, araştırmacılar, “InSight’ın sağladığı radyo izleme verilerine dair analizlerimiz, katı bir iç çekirdeğin varlığını dışlıyor ve çekirdeğin şeklini gözler önüne seriyor; bu veriler, mantonun derinlerindeki iç yapısında kütle anomalilerinin mevcut olduğunu ortaya koyuyor” dedi.

MARS’IN İÇ BİLEŞİMİNİ ANLAMAK İÇİN ‘NÜTASYON’LARA BAKILABİLİR

RISE, radyo sinyallerini Dünya’ya ileterek görevini yerine getirir. Araştırmacılar, iletilen bu sinyallerde gerçekleşen değişimleri takip ederek, alıcılarımıza göre bulunduğu konumda yaşanan aşırı derecede küçük değişimleri saptayabilir. Bu değişimlere, Mars’ın ‘nütasyon’ adı verilen dönüşündeki yalpalamalar sebep olur. Bu nütasyonlar neticesinde eksenin kat ettiği mesafe ve ilerlediği istikamet, Mars’ın iç bileşimine dair bilgi edinmek amacıyla kullanılabilir.

Kızıl Gezegen’deki sismik dalgalar üzerinde daha önce gerçekleştirilen ölçümlere bakıldığında, sıvı bir çekirdeğe sahip olduğundan şüpheleniliyordu. Buna karşın, bu değişimleri radyo sinyallerine bakarak saptamak güç oldu. Gezegenin hareketlerinin yarattığı gürültüden sinyallerin ayrılması biraz zaman gerektirdi. Bunun yanı sıra, Mars toz fırtınalarıyla da çalkalanıyor ve InSight’ın inişinden önce ve sonra gerçekleşen fırtınalar, gezegenin dönüş hızını bir süreliğine değiştiriyordu. Dahası, dönüş ekseni, uyduları olan Phobos ve Deimos tarafından uygulanan kütleçekimi kuvvetleri yüzünden de hafif değişimlere uğruyordu.

RISE gözlemlerinin işlevsel olması için araştırmacıların, InSight’ın Mars’ta kesin olarak nereye indiğini bilmesi gerekiyordu. İniş görevlileri iniş alanlarını planlasalar da bu planlar kesinlik taşımıyor; zira onları takip eden bilim insanları dahi, iniş aracının Dünya’ya gönderdiği ilk verileri yorumlayana dek tam anlamıyla nerede olduklarını söyleyemiyor.

Dünya’ya RISE’dan ulaşan ilk veriler, Belçika Kraliyet Gözlemevi’nde görevli radyo bilimci Sebastien Le Maistre tarafından incelendi ve inilen konumun fotoğraflarını çeken Mars Keşif Yörünge Aracı’na (MRO) iniş konumuna dair bir tahmin yüklendi. Elde edilen görüntü, InSight’ın yerinin şaşkınlık verici bir isabetle tespit edildiğini ortaya koydu.

NÜTASYONLAR NASIL OLDU DA SIVI BİR ÇEKİRDEĞE İŞARET ETTİ?

RISE, Mars’a iniş yapan aracın kesin biçimde nerede olduğunu öğrenmesinin ardından, saptadığı nütasyonlar nasıl oldu da sıvı bir çekirdeğe işaret etti? Nütasyonlar, eksen çevresine göre saat yönünün tersine hareket eden ‘prograd’ veya bunun tersi yöndeki ‘retrograd’ şeklinde gerçekleşebilir. Le Maistre ve ekibi, Mars’ın katı bir manto katmanı altında gerçekten de sıvı bir çekirdek barındırması durumunda eksenin geriye doğru yalpalaması ve çekirdeğin katı olması durumunda biraz daha fazla hareket etmesi gerektiğini zaten biliyordu. Araştırmacılar, bu bilgileri InSight aracından sağlanan veriler üzerinde test ettiklerinde, eşleştiklerini gördü.

Araştırmacılar, makalelerinde, “Radyometrik ölçümlere dayanan nütasyon analizleri, Mars’ın çekirdeğinin özelliklerine ilişkin doğrudan tahminler sağlayabilen yegâne teknik oldu” bilgisini paylaştı.

Yapılan daha ileri incelemeler, Mars’ın çekirdeğinin büyük ihtimalle sıvı bir demir ve kükürt alaşımından meydana geldiğini ve kesintisiz biçimde konveksiyondan geçtiğini, daha sıcak olan sıvının yukarı doğru yükseldiğini ve daha soğuk olan sıvının battığını ortaya çıkardı. Mars’ın çekirdeğinin, Dünya’nın çekirdeğinin aksine, tamamen sıvı olduğu da düşünülüyor. Dünya’nın dış çekirdeği bir sıvı demir ve nikel alaşımından oluşur; iç çekirdeği ise katı ve büyük oranda demirden oluşuyor.

Bilim insanları, Mars’ın barındırdığı alt mantonun da erimiş halde olmasının, çekirdeğin boyutunu ve şeklini etkileyebileceğini ifade etti. Eriyik haldeki bir manto, barındırdığı maddelerin, etrafını çevreleyen maddelerden az ya da çok daha yoğun olduğu bölgeler olan ‘yer altı kütle anomalilerini’ olası hale getirir. İşte bu anomalilerden birinin, diğerine göre yüzeyden çok daha derinlerde bulunduğu tespit edildi. Anomaliler, kendi ekseni üzerinde döndüğü sırada Mars’ın hem yüzeyinin hem de çekirdeğinin hafifçe düzleşiyor olmasını da kısmen açıklayabilir.

Le Maistre, ilerleyen dönemde, anomalileri ve sıvı çekirdeği dışlayan aynı veri kümesindeki daha fazla RISE verisini incelemeyi umuyor. Mars’la ilgili daha fazla bilgi sağlamayı bekleyen InSight’tan hâlâ muazzam miktarlarda veri akışı sağlanıyor. Le Maistre, verdiği bir demeçte, “RISE yalnızca iç kısmın derinlerine ilişkin değil, aynı zamanda atmosfer ve dönüşle de ilgili veriler sunuyor. Bilim camiası açısından, referans işlevi görebilecek bir oryantasyon ve rotasyon modeli sunabilir” ifadelerini kullandı.