Mars’ın Uyduları Nasıl Oluştu?

The Universe Cuma

5 dakikada okunur

Mars uydularını nasıl kazandı? JAXA’nın MMX görevi yakında öğrenecek

Phobos ve Deimos topaklı uzay patatesleri gibi görünebilir, ancak aslında Mars’ın uydularıdır. Nasıl oluştuğu konusunda kimse bir fikir yürütemez, ancak yeni fırlatılan bir uzay aracı yakında yanıtlar sunabilir.

Hayır, bu uzayda sürüklenen, delikli eski bir tatlı patates değil. Gizemli bir Mars uydusu olan Phobos bu. NASA/JPL-Caltech/Arizona Üniversitesi

The Universe’ye bağlı kalın: Phil Plait’ın bu haftalık sütunu için e-posta uyarıları alın

Japon Uzay Havacılık Araştırmaları Ajansı’nın (JAXA) iddialı Mars Uyduları Keşfi (MMX) uzay aracı, 19 Ekim’de Mars’a yolculuğa çıkarken alev dilinin üzerinde gürülerek yükseldi. Görevi: Mars’ın Phobos ve Deimos uydularını incelemek, Phobos’un yüzeyine iniş yapmak (küçük bir gezici ile birlikte) ve hatta daha sonraki çalışmalar için 10 gram Phobos malzemesi örneği Dünya’ya geri getirmek.

İki küçük uydu—Phobos yaklaşık 26 kilometre uzunluğunda bir topaklı uzay patatesi, Deimos ise yaklaşık 16 km uzunluğunda tuhaf biçimli bir kayaydı—1877’de keşfedildi ancak gizemlerini hâlâ sıkıca koruyorlar. Yıllar içinde Mars görevleri tarafından her iki uyduyu da yakın mesafeden çektiren görüntüler olmasına rağmen, bunlar hakkında—oluşumları gibi temel konılar dahil—hâlâ çok şey bilmiyoruz. Aslında bu kadar büyük bir soru ki, bu soruyu yanıtlamak aslında MMX’in birincil amacı.

Bu görev konusunda heyecanlıyım! MMX, Kızıl Gezegen’e ulaşmak için bir yıl yolculuk yapacak ve oraya varınca, onu Phobos’a yakın tutacak şekilde Mars etrafında yörüngeye girecek. Uyduyun şeklini ölçmek ve olası iniş noktalarını araştırmak için Phobos’un yüzeyini haritalayacak (ayrıca ara sıra Deimos’u da uzaktan gözlemleyecek). Dünya’daki mühendisler Phobos üzerinde uygun bir nokta seçtikten sonra, MMX yüzeyi dolaşacak bir gezici bırakacak ve kısa bir süre sonra görevin ana uzay aracı iniş yapacak. Yüzey litosolunu—meteorit çarpışmaları ve termik aşınma sonucu parçalanmış kayalardan oluşan tozumsu malzeme—toplayacak ve sonunda tekrar uzaya fırlatacak. Plan, ardından Deimos’u yakın gözlemler için geçmek ve son olarak 2031’de yüzey örneğini geri getirmek için Dünya’ya dönmek.

Gezicinin tasarımı oldukça zekice. Fransa’nın Ulusal Uzay Çalışmaları Merkezi (CNES) ile Alman Uzay Merkezi (DLR)’nin ortak çabası. Fransız Asterix çizgi romanındaki köpeğin adını taşıyan Idefix, yaklaşık 24 kilogram kütleye sahip. Bir ayakkabı kutusundan biraz daha büyük değil, ancak güneş panelleri açıldığında neredeyse bir metreden biraz fazla genişleyecek.

Fırlatma oldukça cesur bir hamle—başarılı olursa, Phobos’u tekerlekli bir gezici tarafından ziyaret edilen en küçük cisim yapacak. Önce MMX, Phobos’un yaklaşık 40 ile 100 metre yukarısında duracak ve ardından Idefix’i bırakacak. Oradan, uyduyun zayıf yerçekimi (Yun’unkunun ancak binde biri kadar güçlü) geziciyi yavaşça aşağı çekecek; bu alçak yükseklikten bile iniş birkaç dakika sürebilir. Çarpışma yumuşak olacak, muhtemelen saniyede bir metreden az, yaklaşık insan yürüyüş hızında.

Sonra, hareket sistemi geziciyi nasıl iniş yaparsa yapsın dik şekilde düzeltmek için tasarlanmış; tekerlekleri yere koyarak hareket etmesini sağlayacak. Bu bile zor; Idefix, Phobos üzerinde yalnızca yaklaşık 15 gram, yani yarım ons ağırlığında olacak! Dünya’daki bir ev serçesi iki katı ağırlığa sahip. Idefix, uyduyun yüzey sıcaklığını ve mineralojisini ölçmek için tasarlanmış, ancak aynı zamanda Phobos üzerindeki tekerlek izlerinin fotoğraflarını çekerek litosol taneciklerinin bağlanma gücünü ve boyutunu daha iyi anlamaya çalışacak.

O halde Mars’ın uyduları hakkında ilgi neden var? Çoğu zaman, köken hikayesi o kadar muğbel olduğu için.

Mars, ana asteroit kuşağının iç kenarında yer alır, bu yüzden bazı bilim insanları bu minik uyduların yakalanmış asteroitler olduğunu öne sürdü. Bu düşüncenin lehine bir nokta, her iki uyduyun bileşiminin yaygın asteroitlerin bileşimine benzer olmasıdır.

Ancak bir gezegenin geçen bir kayayı yakalayıp tutması zordur; yörünge mekaniği, Mars’ın onu yakalayabilmesi için bir asteroitin çok fazla hız kaybetmesi gerektiğini zorunlu kılar. Böyle bir cismin, örneğin, aşağı inip Mars’ın üst atmosferinden geçerek yalnızca yakalama için doğru hıza yavaşlaması gibi muazzam derecede şanslı bir yörünge üzerinde olması gerekir.

Yine de gelen asteroit ikiliyse, yani birbirinin yörüngesinde dönen iki kayaysa, iş çok daha kolaydır. Bu durumda çiftten biri yörüngeye yakalanırken diğeri sistemden fırlatılır ve fazla enerjiyi beraberinde götürür. Bu da iki ayın yakalanmasının iki ayrı olayda gerçekleşmiş olması gerektiği anlamına gelir; yörüngeleri oldukça farklıdır ve Phobos Mars yüzeyinden sadece 6.000 km yüksekte, Deimos ise 20.000 km’den biraz fazla yükseklikte döner, dolayısıyla ikisinin birlikte yakalanmaları beklenmez.

Ayrıca her iki ayın da Marsın ekvatoru üzerinde, dairesel yörüngeleri vardır; oysa yakalanan asteroitlerin gezegenin etrafında daha uzatılmış yörüngelerde olması beklenirdi. Bu kadar yüksek eliptik yörüngeler, Marsın aylar üzerinde yarattığı atmosferik sürüklenme ve gelirimsel kuvvetlerle dairesel biçime dönüşmüş olabilir. Ancak bu süreç o kadar uzun sürer (milyarlarca yıl) ki, Deimosun mevcut yörüngesine böylece yerleşmesi için yeterli sürenin geçmiş olup olmayacağı belli değildir.

Başka bir olasılık ise, Marsa çarpan büyük bir asteroitin malzemeyi uzaya fırlatmış olması ve bu malzemenin sonra birleşerek ayları oluşturmuş olmasıdır. Bu mekanizmanın bir örneği vardır: kendi ayımız da tıpkı böyle oluşmuştur; Marsın boyutunda olduğu kadarıyla küçük bir gezegen, dünyamız oluştuğu kısa bir süre sonra Yere çarpmış ve devasa kayaları uzaya fırlatmıştır; bu kayalar hızla birleşerek sadık yanımız ayı oluşturmuştur.

Aslında, Mars aylarının bileşiminin belli açılarla Kırmızı Gezegeninkine benzediğine dair ipuçları var. Peki ya aynı olaydan oluşmuşlarsa, neden bu kadar farklı yörüngededirler? Belki de olaydan böyle birçok nesne oluşmuş, mevcut aylar ise hayatta kalan tek kalıntıdır. Daha yakın dönemde öne sürülen bir hipotez ise, bir ayın (ya Marsla birlikte ya da daha sonr bir çarpma sonucunda) oluşmuş ama kendisinin de bir çarpma sonucu parçalanarak bugünkü çifti oluşturmuş olmasıdır; bu fikir hem dairesel ekvatoral yörüngeleri hem de yörünge yüksekliklerindeki güncel farkları açıklayabilir.

Phobos, katı bir kayaya göre daha düşük yoğunluğa sahiptir, dolayısıyla büyük ölçüde en azından kısmen bir moloz yığını olması muhtemeldir; sayısız küçük kayadan oluşur ve bu kayalar karşılıklı yerçekimleri sayesinde bir arada durur. Çoğu, hatta çoğu küçük asteroit moloz yığınıdır ve bunun nasıl oluştuğu konusunda hâlâ tamamen emin değiliz. Bu neredeyse kesinlikle çarpma sonucunda ortaya çıkar; öne çıkan başlıca aday, asteroiti parçalayacak kadar enerjik ama tam da dağıtmayacak kadar yeterli olmayan bir çarpışmadır. Ardından, parçalanmış parçalar yerçekimiyle tekrar bir araya gelir. Eğer bu Phobos için doğruysa, MMX bilim insanlarına bu nesnenin zamanla nasıl değiştiği hakkında çok şey anlatacaktır.

Phobosa yönelik önceki girişimler olmuştur (eski Sovyet Birliğinin Phobos 1 ve 2 görevleri ve Rus-Çin görevi Phobos-Grunt gibi) ancak hepsi farklı şekillerde oraya ulaşmada başarısız olmuştur. Aslında Marsa yapılan birçok görev başarısız olmuş, uzay topluluğunda Mars’taki Büyük Galaktik Yiyici adlı bir canlının bunları yediğine dair karanbir fıkra ortaya çıkarmıştır. Üstelik Phobos ve Deimos, korku ve dehşetin küçük tanrıları olarak adlandırılır; ikisi de Aresin oğullarıdır!

Umarım MMX daha şanslı olur. İnsanlığın bu tuhaf küçük Mars aylarına özel bir prob göndermede başarılı olması için çoktan zaman vardı. Görüntüler ve veriler harika olacak ve umarız birçok gizem çözülecek—kaçınılmaz biçimde yenileri de ortaya çıkacaktır. İşte bilim budur ve biz de bu yüzden keşfederiz. Keşfedilecek her zaman daha eğlenceli şeyler vardır.

Scientific American Baş Editörü