Buz devleri Uranüs ve Neptün aslında kayalık mı?

Zürih Üniversitesi (UZH) ve NCCR PlanetS ekibinin yeni çalışması ise bu tabloyu ciddi biçimde sorguluyor. Astronomy & Astrophysics dergisinde yayımlanan araştırmaya göre Uranüs ve Neptün’ün iç yapısı, sandığımızdan çok daha “kayalık” olabilir. Üstelik bu gezegenlerin içlerinde, Dünya’daki tektonik süreçlere benzer şekilde, sürekli hareket eden konveksiyon katmanları olduğu da düşünülüyor.

ESKİ SINIFLANDIRMA SORGULANIYOR

Klasik olarak Güneş Sistemi’ndeki gezegenler üç gruba ayrılıyor: Güneş’e yakın, kayaç yapılı Merkür, Venüs, Dünya ve Mars; “kar çizgisi”nin ötesinde yer alan gaz devleri Jüpiter ve Satürn; ve son olarak da “buz devleri” Uranüs ile Neptün.

Ancak Uranüs ve Neptün hakkında elimizde çok az veri var. Bu iki gezegeni yakından ziyaret eden tek görev, Voyager 2 sondasıydı; o da Uranüs’ün yanından 1986’da, Neptün’ün yanından 1989’da geçti. Yani gezegenlerin iç yapısını anlamak için elimizde ayrıntılı bir fotoğraf değil, uzak bir geçişin sınırlı verileri bulunuyordu.

Lisansüstü öğrenci Luca Morf ve Prof. Ravit Helled liderliğindeki ekip, bu eksikliği kapatmak için Uranüs ve Neptün’ün içini farklı senaryolarla sayısal olarak modelledi. Sadece “su ağırlıklı buz tabakaları” fikrine bağlı kalmak yerine, çok sayıda rastgele yoğunluk profili denediler; sonra da her modelin oluşturacağı kütleçekim alanını hesaplayıp gözlemlerle kıyasladılar. Böylece, hem fizik kurallarıyla uyumlu hem de veriye “ön yargısız” yaklaşan yeni iç yapı modelleri elde ettiler.

Sonuçlar, bu gezegenlerin iç kısmının düşündüğümüz kadar buz dolu olmak zorunda olmadığını gösteriyor. Modeller, çekirdeğin büyük bölümünün kayadan oluştuğu senaryolara da izin veriyor. Yani Uranüs ve Neptün, alıştığımız anlamda “buz devi” değil, kimi modele göre “kaya devi” olarak da tanımlanabilir.

YENİ MODEL NE SÖYLÜYOR

Araştırmacılara göre “buz devi” tanımı, Uranüs ve Neptün için fazla basitleştirici kalıyor. Modeller, gezegenlerin içinde yalnızca su ve buz tabakaları değil, yoğun kayasal malzemenin de baskın olabileceğini gösteriyor.

Bu sonuç, Güneş Sistemi’nin diğer uzak üyeleriyle de uyumlu. Örneğin cüce gezegen Plüton’un bile kütlesinin yaklaşık yüzde 70’inin kaya ve metallerden, geri kalanının sudan oluştuğu biliniyor. Yani Güneş’ten uzak olmak, otomatik olarak “tamamen buz” anlamına gelmiyor.

Yeni çalışma ayrıca, Uranüs ve Neptün’ün içinin sanıldığı kadar “durağan” olmayabileceğini de ortaya koyuyor. Gezegenlerin içinde, tıpkı Dünya’da mantonun hareket etmesi gibi, yukarı ve aşağı yönlü madde dolaşımı -yani konveksiyon- yaşanabileceği düşünülüyor. Bu da iç bölgelerin zaman içinde karıştığı, ısının ve malzemenin taşındığı anlamına geliyor.

MANYETİK ALANLARIN SIRRI

Uranüs ve Neptün’ün uzun süredir bilim insanlarını şaşırtan bir başka özelliği de manyetik alanlarıydı. Dünya’nın manyetik alanı kabaca iki kutuplu ve dönme eksenine yakınken, bu iki gezegende çok daha karmaşık, birden fazla kutba sahip, “yamuk” manyetik alanlar ölçülüyor.

Helled, yıllar önce bu garip alanların, gezegenlerin içinde yer alan özel “iyonik su” katmanlarından kaynaklanabileceğini öne sürmüştü. Yeni modeller, bu fikri sayısal olarak destekliyor. Araştırmaya göre, iç bölgelerdeki bu iletken su tabakaları, manyetik alanı üreten dinamo süreçlerini beklenenden farklı yerlerde başlatıyor. Modeller, Uranüs’ün manyetik alanının Neptün’e göre daha derinlerden geldiğini de gösteriyor.

YENİ GÖREVLER ŞART

Bütün bu sonuçlar, Uranüs ve Neptün’e dair elimizdeki resmin hâlâ eksik olduğunu da hatırlatıyor. Araştırmacılar, ellerindeki verinin bu iki gezegeni “kesin olarak kaya devi mi, buz devi mi” diye ayırmaya yetmediğini vurguluyor.

Kısacası, bugün için hem “buz devi” hem “kaya devi” tanımı, kullanılan modele göre geçerli olabilir. Bu yüzden, bilim insanları yıllardır olduğu gibi şimdi de aynı çağrıyı yineliyor: Uranüs ve Neptün’e özel, ayrıntılı yeni uzay görevleri şart.