#

İçtiğiniz Su Güneş’ten Yaşlı Olabilir!

Science Fields

 

Dünyamız, adı üstünde “Mavi Gezegen”, yüzeyinin büyük bölümü okyanuslarla kaplı. Ama Güneş Sistemi’nde bu ayrıcalıktan yararlanan yalnızca biz değiliz. Mars ve Ay toprağında donmuş halde, başta Europa olmak üzere Jüpiter ve Satürn’ün uydularının birçoğunda buz tabakalarının altında küresel sıvı su okyanusları bulunduğunu gösteren işaretler var. Su, donmuş halde “kirli kartopları” denen kuyrukluyıldızlarda ve kayaç asteroidlerde de bulunuyor.

Peki bu suyun kaynağı ne? Sorunun cevabı, yaşama uygun yerlerin nasıl oluştuğu ve yaşam barındırabilecek gezegen ve ayların nerelerde bulunabileceğiyle yakından ilintili. Gökbilimcilerce yapılan yeni bir çalışmaya göre Güneş Sistemimizdeki suyun yüzde 50’si yıldızlararası uzaydan gelmiş olabilir.

Güneş, 4,5 milyar yıl önce, öteki yıldızlar gibi dev bir moleküler hidrojen ve toz bulutunun bir bölümünün dengesini yitirip kendi üzerine çökmesiyle oluşan bir gaz ve toz diskinin merkezinde ortaya çıktı. Çeşitli koşullar ve dinamiklere göre de, genç Güneş’in çevresindeki diskte toz ve buz zerreciklerinin birleşmesi sonucu gezegenler ortaya çıkıyor.

Araştırmacıların merak ettiği, Güneş Sistemi’nin içindeki buzun kaynağı, Güneş’in içinde oluştuğu yıldızlararası moleküler bulut mu, yoksa buz, oluşan Güneş’in yaydığı ışınım ve sıcaklıkla yokolup, sonradan çevresindeki (gezegenlerin ortaya çıktığı) gaz ve toz diski içindeki kimyasal tepkimelerle yeniden mi oluştu.

Bu soru neden önemli? Güneş Sistemi’nin ilk evrelerindeki suyun kaynağı yıldızlararası ortamdaki buzsa, yaşamın yapıtaşları olan organik maddeler de içeren aynı buzlar, oluşma sürecindeki yıldızların çevresindeki gaz ve toz disklerinde de bol miktarda bulunuyor olmalı. Yok eğer, yeni oluşan Güneş Sistemi’ndeki su yıldızımızın doğumu sırasındaki kimyasal tepkimeler kaynaklıysa, oluşum aşamasındaki öteki yıldızların çevrelerindeki su miktarı da hayli değişken olacaktır ve bu da yaşamın ortaya çıkma olasılığını etkileyecektir.

Michigan Üniversitesi’nden Ilsedore Cleeves yönetimindeki araştırmacılar, bilmeceyi çözmek için Güneş Sistemi’nin buzlarındaki hidrojen ve onun daha ağır bir izotopu olan döteryumun miktarlarını incelemişler. İzotoplar, bir elementin çekirdeğindeki proton sayıları aynı olup da nötron sayıları farklı olan türleri. Hidrojen atomunun çekirdeği tek bir protondan oluşurken, döteryumunkinde ek olarak bir de nötron yer alıyor, dolayısıyla da kütlesi daha ağır olduğu için “ağır hidrojen” olarak da adlandırılıyor. Ağırlıklardaki farklılık, kimyasal tepkimelerdeki davranışlarında da küçük farklılıklara yol açıyor. Dolayısıyla su moleküllerindeki hidrojenin döteryuma oranını inceleyen araştırmacılar, suyun hangi ortamda oluştuğunu belirleyebiliyorlar.  

Evrende, her bir milyon hidrojen atomuna karşılık 26 döteryum atomu bulunuyor. Oysa, Dünya’daki ve Güneş Sistemi’ndeki öteki cisimlerdeki suda döteryum oranı, bunun altı katı kadar.

Araştırmacıların bundan çıkardığı sonuç, Güneş Sistemi’nin malzemesini sağlayan moleküler bulut içinde döteryumca zengin “ağır suyu” oluşturan tepkimenin, normal suyu oluşturan tepkimeden daha hızlı gerçekleştiği. Bu tepkime için gerekli oksijen, yıldızlararası ortamda mevcut, iyonlaştırıcı radyasyonu da evrenin her yerinden gelip geçen çok yüksek hızda parçacıklar olan kozmik ışınlar sağlıyor. Yıldızlararası ortamdaki su buzu çok düşük sıcaklıklarda oluştuğu için içerdiği döteryumun oranı yüksek.

Ancak şimdiye kadar bu döteryum fazlasından ne kadarının Güneş Sistemi’nin oluşumu sırasında kimyasal tepkimelerle yok olduğu ya da yeni ortaya çıkmış Güneş Sistemi’nin kendi başına ne kadar döteryum zengini buz oluşturabileceği bilinmiyordu.

Dolayısıyla ekip, uzay kaynaklı buzun tümünün kimyasal tepkimelerle yokolduğu ve güneş-gezegen sisteminin bir milyon yıl içinde kendi başına döteryum içerikli buzu ne kadar üreteceği üzerine kurgulanmış bir bilgisayar simülasyonu gerçekleştirmiş. Amaç, sistemin meteoritlerde, Dünya okyanuslarında ve kuyrukluyıldızlardaki buz içindeki döteryum seviyesine ulaşıp ulaşamadığını görmek. Sonuçta, sistemin bunu başaramadığı gözlenmiş. Nedeni, Güneş’in manyetik alanının, kozmik ışınların büyük kısmını saptırması; Güneş’ten yayılan X-ışınlarının ve disk malzemesindeki radyoaktif çekirdeklerince sağlanan iyonlaştırıcı radyasyonunsa, yıldızlararası ortamdaki kozmik ışınlar kadar güçlü olmaması.

Simülasyonun sonucu, Güneş Sistemimizde de mevcut suyun, yani yaşam için en önemli gereksinimin yarısının Güneş’ten daha yaşlı olduğunu gösteriyor. Bunun anlamıysa, organik maddeler açısından zengin yıldızlararası buzun, genç gezegen sistemlerinin hepsinde bol miktarda bulunuyor olacağı.

REFERENCES

  • 1. “Earth’s water is older than the sun”, Carnegie Institution, 25 Eylül 2014
  • 2. “Half of Earth’s water formed before the sun was born”, ScienceNOW, 25 Eylül 2014