Smithsonian Magazine dergisinde yayımlanan makalede, güneş sistemimizin en büyük gezegeni Jüpiter'e dair son 50 yılda yapılan keşiflerden elde edilen bulgular derlendi.
Çeviri: İlhan Şendil
Güneş sistemimizdeki gezegenler arasında Jüpiter en yaşlı ve en büyük gezegen olarak yer alır ve genellikle gece gökyüzünde Venüs'ten sonra en parlak ikinci gezegen olarak görünür. Bilim insanları basit teleskoplar inşa etmeye başladıklarından beri bu çizgili gaz devini uzun zamandır takip ediyorlar. 1610 yılında Galileo Galilei teleskopuyla Jüpiter’i gözlemleyip dört büyük uydu keşfetti. Bu bulgu onu dünyanın evrenin merkezinde bulunup uyduları tarafından çevrelenmesinden ziyade, o zamanlar sapkınlık olarak görülen, dünyanın tıpkı dört Galile uydusunda olduğu gibi daha büyük bir astronomik cismin etrafında dönüyor olabileceği düşüncesini öne sürmeye itti.
Jüpiter'in aşırı ağırlığı onun en karakteristik özelliğidir. Çekim gücü sayesinde Jüpiter güneş sisteminde bir “ağabey” rolü oynar ve birçok tarihi olayda parmağı vardır. Dört milyar yıl önce bu dev, Satürn ile iş birliği yaparak çekim güçlerini birleştirip kuyruklu yıldızları ve asteroitleri güneş sisteminin dört bir yanına fırlatmıştır. Böyle bir olay, gezegenimsilerin iç güneş sistemine yayıldığı ve bugün Ay’ın yüzeyinde yer alan kraterlerin birçoğunun oluşmasına olanak sağlamış olabilecek, Geç Dönem Ağır Bombardıman olarak bilinen dehşet verici bir dönemi de beraberinde getirmiş olabilir.
Son 50 yılda uzay çalışmalarının ve daha güçlü teleskopların gelişmesi, bilim insanlarının Jüpiter’in bulutlarının ötesine bakma ve gezegeni eşi benzeri görülmemiş bir netlikte inceleme olanağını ortaya çıkardı. Bilim insanları Jüpiter'in ortamının son derece düşmanca olduğunu keşfettiler. Uzun süreli fırtınalar gezegenin etrafında püskürüyor ve yüzeyi çok renkli bantlara boyuyor. Ölümcül seviyedeki radyasyon davetsiz misafirleri kızartmakla tehdit eder halde. Ana gezegenleri gibi Galile uyduları da sakin dünyalar olmaktan çok uzaklar.
Jüpiter, muhteşem girdaplı örtüsü ve aşırı uçların doğası ile uzun zamandır toplumun hayal gücünü ele geçirmiş ve bilimsel çalışmalara ilham vermeye devam etmektedir. Son keşifler Jüpiter'in gizemini daha da arttırmış ve araştırmacıları bu uzak diyarı incelemeye teşvik etmiştir. İşte bilim insanlarının son elli yılda Jüpiter ve uyduları hakkında elde ettikleri en büyüleyici bulgulardan bazıları.
Jüpiter'in tuhaf bir çekirdeği var
Bir gaz devi olan Jüpiter bulanık çekirdeğine kadar yeryüzü gibi değildir. Merkezinde yerçekimi tarafından tanınmayacak kadar sıkıştırılmış ağır element katıları ve gazların seyreltilmiş bir karışımı bulunur. Dış kısmı hala yumuşak olan ama ortası biraz sertleşmiş bir günlük baloncuklu çay parçası ısırdığınızı düşünün. Jüpiter de benzer bir kıvama sahiptir. Tek bir süreklilik içinde yoğun bir çekirdeğe dönüşen kabarık bir dış katmanı vardır.
Jüpiter’in bu tuhaf iç kısmı Juno uzay aracı tarafından 2017 yılında yerçekimi alan ölçümleri yardımıyla keşfedilmiştir. Bu teknikle beraber uzay aracı gezegenin dört bir yanından geçerken üzerindeki yerçekimsel çekişteki ince değişimlerin haritasını çıkarıyor. Yerçekimi verileri, keskin bir katı-sıvı sınırı olan gezegenlere hiç benzemiyordu ve bilim insanlarını Jüpiter'in bulanık bir çekirdeğe sahip olduğunu öne sürmeye sevk etti. NASA gezegen bilimcisi ve Juno'nun eş araştırma liderlerinden biri olan Heidi Becker, “Hala neler olup bittiğini tam olarak anlamış değiliz” diyor.
Çekirdeği anlamak Jüpiter'in oluşumuna dair ipuçları sağlar. Çoğu proto-gezegen, gaz almaya geçecek kadar büyük hale gelene kadar önce katıları biriktirmeye başlar. Jüpiter verilerini açıklamak için bilim insanları, Jüpiter'in büyüdükçe katı madde biriktirmeyi hiç bırakmamış olabileceği teorisini ortaya atıyor. Sonuç olarak, gezegen merkezden yüzeye kadar katı ve gazların düzensiz bir karışımı olabilir. Bir başka spekülasyona göre ise, Jüpiter'e büyüklük ve ağırlık bakımından denk olan dev bir çarpıştırıcı Jüpiter'e düşmüş ve gezegenin içini karıştırarak çekirdek-manto sınırını bulanıklaştırmıştır.
Güçlü bir manyetosfer enerjik akımlar yaratır
Dünya'nın manyetik alanı, çekirdeğindeki erimiş demirin dönerek bir dinamo oluşturmasından kaynaklanır. Jüpiter'de ise bunun yerine metalik hidrojen olarak bilinen ilginç bir madde formu manyetik alana güç verir.
Jüpiter'in ağırlığı, kalbinin derinliklerinde muazzam basınçlara dönüşür ve bu da güneş sisteminde başka hiçbir yerde bulunmayan egzotik maddeyi şekillendirir. Periyodik tablodaki en hafif element ve tipik olarak bir gaz olan hidrojen, elektronları atomlardan ayrılıp serbestçe dolaşana kadar gezegenin içinde sıkışır. Bu hareketli elektron denizi, Jüpiter'e güçlü manyetik alanını veren dinamoyu yaratır. Jüpiter'in manyetik etki alanı güneş sistemindeki en büyük nesnedir ve güneşten de birkaç kat daha geniştir. Bu manyetosfer, gezegeni güneş rüzgarlarından koruyacak kadar devasa olup, güneşten savrulan parçacıkları Satürn'ün yörüngesine kadar süpürür.
Jüpiter güneş rüzgarları tarafından dokunulmaz olabilir, ancak Jovian sistemi (Jüpiter ve uyduları) kendi enerjik parçacıklarını üretir. Bunlar, gezegeni dış iyonik bombardımandan koruyan manyetik alan tarafından hapsedilir ve hızlandırılır.
Michigan Üniversitesi'nde gezegen bilimci ve Juno ortak araştırmacılarından Cheng Li, “Manyetik alanın varlığının artıları ve eksileri var” diyor.
Yüklü parçacıklar Jüpiter'in en uçucu uydusu olan Io'dan geliyor ve manyetik alan moleküllerinden elektronları kopardıkça volkanik püskürmesi elektrikleniyor. Başıboş elektronlar Jüpiter'in etrafında ışık hızına yakın bir hızla dolaşır ve radyo dalgaları yayar. Bu radyo emisyonları bilimsel açıdan bir baş belasıdır çünkü gezegenin içini Dünya'dan araştırmayı amaçlayan bilim insanlarının radar sinyallerini bastırırlar. ecker, bu tehlikeyi göz önünde bulunduran bilim insanlarının Juno'yu “zırhlı bir tank gibi” inşa ettiklerini söylüyor. Juno uzay aracının tüm hassas elektronik aksamı neredeyse 400 kilo ağırlığındaki elektron kalkanlı titanyum bir kasanın içinde yer alıyor.
Bununla birlikte, Jüpiter'in güçlü kollu manyetosferi, yönlendirdiği elektronlar atmosferdeki diğer atomlara çarparak ışık patlamalarını serbest bıraktığında muhteşem auroralar yaratır. Manyetik alan uyduları saracak kadar büyük olduğu için Io'dan fırlayan maddeleri de başka yerlere taşır. Bilim insanları Io'dan yüz binlerce mil uzakta bulunan bir başka Jovian uydusu Europa'da da kirletici maddeler tespit etmişlerdir.
Jüpiter çok sıcak
Jüpiter'in daha ilk günlerinden beri soğuması hala tamamlanmış değil. Oluşumundan milyarlarca yıl sonra bile gezegenden ısı yayılıyor. Bilim insanları bu ısının Jüpiter'in atmosferindeki yoğun fırtınaları tetiklediğini düşünüyor.
Voyager görevi 1979 yılında gaz devinin yanından geçerken Jüpiter'in ne kadar sıcaklık yaydığını ölçtü. Bilim insanları o zaman Jüpiter'in modellerin öngördüğünden daha fazla ısı yaydığını fark ettiler. Gezegenin bazı kısımları araştırmacıların beklediğinden yaklaşık 800 Fahrenheit derece daha yüksek sıcaklıkta yanıyordu.
Gizli ısının gizemi kırk yıl sonra Keck Gözlemevi'ndeki bilim insanlarının Jüpiter'in sıcaklık haritasını çıkarmasıyla çözüldü. Gezegenin en soğuk olduğu yer ekvator, en sıcak olduğu yer ise auroraların en yoğun şekilde parladığı manyetik kutuplardı. Bu da auroraların ek bir ısı kaynağı olduğunu gösterdi. Io'dan gelen plazma Jüpiter'in atmosferiyle çarpışarak muhteşem auroralar yaratır ve Jüpiter'in hızlı hareket eden rüzgarlarına sürtünerek küresel olarak sıcaklıkları yükseltecek kadar sürtünme yaratır.
Jüpiter eklektik uydulara sahiptir
Jüpiter, uyduları arasında kimyasalların karışmasına yardımcı olmaktan daha fazlasını yapar. Gezegen ayrıca çekim alanı sayesinde uydularını uzaktan ısıtabilir.
Bu uzun menzilli ısınma dört Galile uydusunda da görülmektedir. Jüpiter'in yerçekimsel etkisi bu uyduları bugün oldukları cezbedici dünyalara dönüştürdü. Berkeley'deki Kaliforniya Üniversitesi'nde gezegen bilimci olan ve Juno görevinde de yer alan Michael H. Wong, “Bunlar sadece uzayda oturup yavaş yavaş bombardımana uğrayan durağan kayalar değil” diyor.
Galile uyduları gelgit ısınması olarak bilinen bir mekanizma sayesinde jeolojik olarak aktif kalmaktadır. Uydular eliptik yörüngeleri boyunca Jüpiter'in yakınında ve uzağında dans ederken, uydular ve Jüpiter arasındaki yerçekimsel çekişme uyduları pişirecek kadar büyük sürtünme seviyeleri üretir. Becker, “Sanki çizilmiş ve dörde bölünmüş gibiler” diyor.
Sonuç olarak Galile uyduları, Dünya'nın kendi uydusu gibi ölü dünyalara hiç benzememektedir. Dörtlü arasında Io en yakın olanıdır, bu nedenle Jüpiter'in yerçekiminin tüm gazabını deneyimler. Ana gezegenine kıyasla bir leke olan Io, tüm güneş sisteminde volkanik olarak en aktif yerdir. Buzdan kardeşi Europa, Io'ya hiç benzemese de donmuş bir kabuğun altında geniş bir sıvı su okyanusu saklamaktadır. Europa, Jüpiter'in gelgit ısıtma süreçleri sayesinde gezegenin yaşanabilirliğini keşfetmek için birincil hedeftir ve bu da Europa'yı potansiyel olarak yaşam barındıracak kadar ılık tutar.
Jüpiter'in bulutları ve atmosferinin Dünya’nınkiler ile benzerliği yok
Jüpiter'in atmosferinin yüzde 90'ı hidrojen olmasına rağmen, hava, gezegene ikonik beyaz ve turuncu tonlarını veren diğer bileşiklerle zengindir. Yüzeyde asetilen, hidrojen sülfitler ve fosfin molekülleri gezegeni çepeçevre saran çeşitli girdaplara dönüştürür.
1995 yılında Galileo Sondası Jüpiter'in gaz halindeki gövdesine indi ve bir koku aldı. Jüpiter'in amonyak, amonyum hidrosülfür ve su buzundan oluşan üç çeşit buluta sahip olduğunu tespit etti. Bu nedenle, Jüpiter'in göklerinde yüksekliğe bağlı olarak farklı yağmur türleri yağmaktadır.
Sonda ayrıca, bilim insanlarının başlangıçta Jüpiter'in mevcut boyutu ve konumu göz önüne alındığında barındırması gerektiğini düşündüklerinden daha fazla zengin ağır gaz seviyeleri tespit etti. Bu kimyasal ipucu gezici bir geçmişe işaret ediyor: Jüpiter Güneş'ten uzakta, buz ve donmuş gazları çekecek kadar soğuk olduğu bir yerde oluşmuş olabilir. Daha sonra, bilim insanlarının teorisine göre, Satürn'ün yerçekimi tarafından geri tutulana kadar yavaş yavaş Güneş'e yaklaştı. “Satürn Jüpiter'in dışa doğru hareket etmesine yardımcı oldu” diyor Li, “aksi takdirde Jüpiter muhtemelen Güneş tarafından yutulurdu.”
Sonda ayrıca, bilim insanlarının başlangıçta Jüpiter'in mevcut boyutu ve konumu göz önüne alındığında barındırması gerektiğini düşündüklerinden daha fazla zengin ağır gaz seviyeleri tespit etti. Bu kimyasal ipucu gezici bir geçmişe işaret ediyor: Jüpiter Güneş'ten uzakta, buz ve donmuş gazları çekecek kadar soğuk olduğu bir yerde oluşmuş olabilir. Bilim insanlarının teorisine göre sonrasında Jüpiter, Satürn'ün yerçekimi tarafından geri tutulana kadar yavaş yavaş Güneş'e yaklaştı. “Satürn Jüpiter'in dışa doğru hareket etmesine yardımcı oldu” diyor Li, “aksi takdirde Jüpiter muhtemelen Güneş tarafından yutulurdu.”
Egzotik hava koşulları çokça bulunuyor
Jüpiter etkileyici fırtınalar yaratır. En fark edilebilen özelliklerinden biri, saatte 400 mil hız yapan ve 300 mil derinliğe kadar uzanan bir girdap olan Büyük Kırmızı Fırtına'dır. Büyük Kızıl Fırtına iki yüzyılı aşkın bir süredir varlığını sürdürse de giderek küçülmektedir. Fırtınanın gözü eskiden birbirine bağlı üç Dünya kadar büyüktü ancak şimdi genişliği yalnızca bir Dünya'ya sığmaktadır. Yine de bu boyut onu hala güneş sistemindeki en büyük canlı fırtına yapmaktadır.
Jüpiter'in üst atmosferi sığ şimşek patlamalarına da ev sahipliği yapıyor. Bu keşif 2020 yılında Juno'nun kamerasını gezegenin karanlık tarafına çevirip zayıf ışık parlamaları yakalamasıyla gerçekleşti. Dünya'da şimşek, çarpışan buz parçacıkları ve bulutların içindeki su damlacıkları pozitif ve negatif yüklerin ayrılmasını sağladığında meydana gelir. Bilim insanları başlangıçta Jüpiter'de böyle bir şimşek çakmasının imkansız olduğunu düşünüyorlardı, çünkü bu yüksekliklerdeki sıcaklıkların sıvı suya ev sahipliği yapamayacak kadar soğuk olduğundan şüpheleniyorlardı. Ancak Jüpiter, antifriz görevi gören amonyak gazının varlığı sayesinde atmosferinin yüksek kesimlerinde sıvı halde su bulundurmayı başarmıştır.
Fırtınalar ayrıca buz parçacıklarını derinlerden yukarı fırlatır ve buz amonyakla karşılaşır ve bilim insanlarının amonyak-su “mantar topları” olduğunu düşündükleri, hem katı buz hem de sıvı su içeren bir tür dolu taşı oluşturur. Bilim insanları bu mantar toplarını doğrudan gözlemlememiş olsalar da tahmin yürütebiliyorlar: Wong, “Hayal gücümde, bir Slurpee alıp onu top haline getirmek gibi bir şey olurdu” diyor. Bulutlar yağdığında, mantar topları aşağı inerken diğer amonyak gazlarını yakalar, bu da Juno'nun da gözlemlediği atmosferdeki kayıp amonyak ceplerini açıklar.
Evet, Jüpiter’in de halkası var
Becker, “Pek çok insan halkasının olduğunun farkında bile değil,” diyor. Arka bahçedeki bir teleskopla gözlemlenemeyecek kadar cılız olan Jüpiter'in tozlu çelengi uzun süre fark edilmeden kaldı. Sadece 1979 yılında Voyager 1'in uçuşu sırasında keşfedilen halka, o zamandan beri daha güçlü yer teleskopları ve diğer ziyaretçi uzay araçları ile görüntülenmiştir.
Güneş sistemindeki diğer gezegenleri çevreleyen herhangi bir halka gibi, Jüpiter'inki de abartılmış bir enkaz alanıdır. Jüpiter'e çarpan meteorların kalıntıları Jüpiter'in etrafında toplanır. Bu gevşek buz, toz ve kaya karışımı gezegen yüzeyinden 32.000 ila 130.000 mil genişliğe yayılır.
Diğer gök cisimleri halkanın içinden geçerken toz akıntısında izler bırakabilirler. Bu izlerin en ünlülerinden biri 1994 yılında Jüpiter'e çarpan Shoemaker-Levy 9 Kuyruklu Yıldızı'ndan kaynaklanmıştır. Yıllar sonra Galileo ve New Horizons uzay araçları Jüpiter'in halkasında kuyruklu yıldızdan kopan parçaların oluşturduğu, gökyüzündeki karşılığı yeni yağmış kar üzerindeki ayak izleri olan dalgalanmalar buldu.