Asteroid Ceres’in genç soğuk tuzaklarının tarihi

Güneş sistemimizdeki en büyük asteroit olan Ceres, karanlık bir sırrı barındırıyor: kutuplarının yakınındaki sürekli gölgelenen kraterlerde son derece genç buz birikintileri. Eğer bu kulağa tanıdık geliyorsa, bunun nedeni ayımız ve gezegenimiz Merkür’ün de onlarca yıldır incelenen bu tür kutup buz birikintilerine sahip olmasıdır.

The Planetary Science Journal (Gezegen Bilimi Dergisi)‘da yayımlanan “History of Ceres’s Cold Traps Based on Refined Shape Models” başlıklı makalenin başyazarı Norbert Schorghofer, “Ceres için hikaye 2016 yılında, o sırada Ceres’in yörüngesinde bulunan Dawn uzay aracının bu kalıcı karanlık kraterlere göz atması ve bazılarında parlak buz birikintileri görmesiyle başladı” dedi. PSI bilim insanları Robert Gaskell ve John Weirich ile NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi Bilim İnsanı Erwan Mazarico makalenin ortak yazarlarıdır.

“2016 yılındaki keşif bir bilmece ortaya çıkardı: Ceres’in kutup bölgelerindeki birçok krater tüm yıl boyunca gölgede kalıyor (Ceres’te bu süre 4,6 Dünya yılıdır) ve bu nedenle buz gibi soğuk kalıyor, ancak bunlardan sadece birkaçı buz birikintileri barındırıyor” dedi. “Kısa süre sonra, başka bir keşif bunun nedenine dair bir ipucu sağladı: Ceres’in dönüş ekseni, Güneş ve Jüpiter’den gelen gelgitler nedeniyle her 24.000 yılda bir ileri geri salınmaktadır. Eksen eğimi yüksek ve mevsimler güçlü olduğunda, sadece birkaç krater tüm yıl gölgede kalır ve bunlar parlak buz birikintileri içeren kraterlerdir.”

Binlerce yıl önce kraterlerin içinde ne kadar büyük gölgeler olduğunu belirlemek için bilim insanları dijital yükseklik haritaları oluşturuyor ve ardından krater tabanlarına düşen gölgeleri teorik olarak yeniden yapılandırmak için bunlarla ışın izleme hesaplamaları yapıyor. Sonuçlar ancak dayandıkları dijital şekil modelleri kadar güvenilirdir. Bu kraterlerin tabanlarının her zaman gölgede olduğunu, dolayısıyla ne kadar derin olduklarını ölçmenin kolay olmadığını unutmayın.

Dawn uzay aracı, gölgeli krater zeminlerindeki özellikleri ayırt edebilen çok hassas bir kameraya sahipti. Güneşli bölgelerin stereo görüntüleri genellikle güneşli bölgelerin dijital yükseklik haritalarını oluşturmak için kullanılır, ancak gölgeli arazinin yükseklik haritasını çıkarmak nadiren üstlenilen bir zorluktur. Yeni çalışmanın bir parçası olarak PSI bilim adamı Robert Gaskell, stereo görüntü çiftinin gölgeli kısımlarında bile yükseklikleri yeniden yapılandırmak için yeni bir teknik geliştirdi. Bu geliştirilmiş yükseklik haritaları daha sonra soğuk, kalıcı olarak gölgeli bölgelerin kapsamını tahmin etmek için ışın izleme için kullanılabilir.

Bu daha doğru haritalar şaşırtıcı bir sonuç verdi: Ceres, en son yaklaşık 14.000 yıl önce meydana gelen maksimum eksen eğimine ulaştığında, Ceres’teki hiçbir krater sürekli olarak gölgede kalmadı ve içlerindeki herhangi bir buz hızla uzaya süblimleşmiş olmalı. “Geriye tek bir makul açıklama kalıyor: Buz birikintileri bundan daha yakın bir zamanda oluşmuş olmalı. Sonuçlar, tüm bu buz birikintilerinin son 6.000 yıl veya daha kısa bir süre içinde birikmiş olması gerektiğini gösteriyor. Ceres’in 4 milyar yıldan daha yaşlı olduğu düşünüldüğünde, bu oldukça genç bir yaştır” dedi. “Ceres buz bakımından zengin bir cisimdir, ancak bu buzun neredeyse hiçbiri yüzeyde açığa çıkmamıştır. Yukarıda bahsedilen kutup kraterleri ve kutup bölgelerinin dışındaki birkaç küçük yama, buza maruz kalan tek yerlerdir. Bununla birlikte, PSI bilim insanı Tom Prettyman ve ekibi tarafından 2017’de keşfedildiği üzere, buz sığ derinliklerde her yerde bulunur; bu nedenle küçük bir kuru çarpma bile bu buzun bir kısmını buharlaştırabilir,” diyor Schorghofer. “Bir asteroit parçası yaklaşık 6.000 yıl önce Ceres ile çarpışmış ve bu da geçici bir su atmosferi yaratmış olabilir. Bir su atmosferi oluştuğunda, buz soğuk kutup kraterlerinde yoğunlaşarak bugün hala gördüğümüz parlak birikintileri oluşturacaktır. Alternatif olarak, buz birikintileri buzca zengin malzemenin çığlar halinde düşmesiyle de oluşmuş olabilir. Bu buz daha sonra sadece soğuk gölgeli kraterlerde hayatta kalacaktır. Her iki durumda da, bu olaylar astronomik zaman ölçeğinde çok yenidir,” diye ekledi Schorghofer. Çalışmada ayrıca Ceres’teki bu olağandışı kraterlerde su buzu dışında başka buz türlerinin de hapsolmuş olabileceği ihtimali de araştırıldı. Ayımızda, kutup kraterlerinin bazı kısımları o kadar soğuktur ki CO2 buzu ve diğer birkaç kimyasal tür bile milyarlarca yıl boyunca içlerinde kalabilir. Ceres Güneş’ten daha uzak olduğu için kutup kraterlerinin Ay’ınkinden bile daha soğuk olması beklenebilir.

Schorghofer Ceres’in kutup kraterlerinin içindeki sıcaklıkları hesapladı ki bu daha önce hiç yapılmamış bir şeydi. Sonuç şaşırtıcıydı: Bu kraterler su buzunu tutacak kadar soğuk olmalarına rağmen, diğer yaygın buz türlerini tutmak için çok sıcaktırlar. Buna iki durum katkıda bulunuyor. Birincisi, Ceres’in şu anda 4 derece olan eksen eğimi, Ay’ın 1,5 derecelik eğiminden daha yüksektir, bu nedenle krater kenarlarının daha fazlası güneş ışığı alır ve krater tabanına daha fazla ışık saçılır. İkinci olarak, bir kraterin neredeyse tam olarak güney kutbuna oturduğu Ay’ın aksine, Ceres’in kuzey kutbuna çok yakın, sürekli gölgede kalan kraterleri yoktur. Bu nedenlerden dolayı, Ceres’te sıcaklıklar Ay yüzeyinin bazı kısımlarında olduğundan daha düşük değildir.

Çalışma, gölgeli kraterlerin stereo görüntülerini kullanarak topografyayı yeniden yapılandırmak için kullanılan yeni yöntemi tanımlamakta, Ceres’in tüm kuzey kutup bölgesi için sürekli gölgeli bölgelerin yeni bir haritasını sunmakta, parlak buz birikintileri olan kutup kraterlerinin içindeki sürekli gölgeli bölgelerin kapsamını belirlemekte ve bu kraterlerin iç kısımları için sıcaklıkları tahmin etmektedir. Schorghofer, “Bu buz birikintilerinin tarihi ne olursa olsun, insan uygarlığından çok daha eski olmayan olaylardan kaynaklanmıştır” dedi.

Daha fazla bilgi için: Norbert Schorghofer ve diğerleri, Rafine Şekil Modellerine Dayalı Ceres’in Soğuk Tuzaklarının Tarihi, The Planetary Science Journal (2024). DOI: 10.3847/PSJ/ad3639

Dergi bilgileri: Gezegen Bilimi Dergisi