Dünya Büyüklüğündeki Öte gezegenin (*) İkincil Bir Atmosfer Oluşturması

Dünya Büyüklüğündeki Öte Gezegen Orjinal Atmosferini Kaybetmiş Olabilir, Ancak Volkanizma Yoluyla İkinci Bir Atmosferde Kazanmış Olabilir.

GJ 1132 b olarak adlandırılan 41 ışık yılı uzaklıkta bir kırmızı cüce yıldızın yörüngesinde dönen Dünya boyutunda, kayalık bir öte gezegendir. Bazı yönlerden GJ 1132 b, Dünya ile ilgi çekici paralelliklere sahiptir, ancak diğer yönlerden çok farklıdır. Farklardan biri, dumanlı, puslu atmosferinin toksik bir hidrojen, metan ve hidrojen siyanür karışımı içermesidir. 

NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu’nu kullanan bilim adamları, uzak bir yıldızın yörüngesinde dönen bir gezegenin atmosferini kaybetmiş olabileceğine, ancak volkanik aktivite yoluyla ikinci bir atmosfer kazanabileceğine dair kanıtlar buldular.

GJ 1132 b gezegeninin, ömrüne kalın bir hidrojen atmosfer örtüsüne sahip gazlı bir dünya olarak başladığı varsayılmaktadır. Dünya çapından birkaç kat daha büyük olan bu sözde “Alt Neptün”ün, yörüngesindeki sıcak, genç yıldızın yoğun radyasyonu nedeniyle ilkel hidrojen ve helyum atmosferini hızla kaybettiğine inanılıyor. Kısa bir süre içinde, böyle bir gezegen, Dünya büyüklüğünde çıplak bir çekirdeğe kadar soyulacaktır. İşte o zaman işler ilginçleşecektir.

Ekip, doğrudan gözlemsel kanıt ve bilgisayar modellemesi yoluyla çıkarımın bir kombinasyonuna dayanarak, atmosferin moleküler hidrojen, hidrojen siyanür, metandan oluştuğunu ve ayrıca bir aerosol pusunu içerdiğini bildiriyor. Modelleme, aerosol bulanıklığının Dünya’daki dumana benzer şekilde fotokimyasal olarak üretilen hidrokarbonlara dayandığını öne sürüyor.

Bilim adamları, GJ 1132 b’deki mevcut atmosferik hidrojeni, gezegenin erimiş magma mantosuna emilen ve şimdi yeni bir atmosfer oluşturmak için volkanik süreçler yoluyla yavaşça salınan orijinal atmosferden gelen hidrojen olarak yorumluyor. Bugün gördüğümüz atmosferin, uzaya kaçan hidrojeni dengelemek için sürekli olarak yenilendiğine inanılıyor.

NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratory’den (JPL) ortak yazar Raissa Estrela, “Bu çok heyecan verici çünkü şu anda gördüğümüz atmosferin yenilendiğine inanıyoruz, bu nedenle ikincil bir atmosfer olabilir” dedi. “Öncelikle bu yüksek oranda radyasyona maruz kalmış gezegenlerin oldukça sıkıcı olabileceğini düşündük çünkü atmosferlerini kaybettiklerine inandık. Ama Hubble ile bu gezegenin mevcut gözlemlerine baktık ve ‘Oh hayır, orada bir atmosfer var’ dedik.”

“Karasal gezegenler hayatlarına karasal olarak başlamaz? Bazıları alt Neptünler olarak başlayabilir ve ilkel atmosferi ışıkla buharlaştıran bir mekanizma yoluyla karasal hale gelirler. JPL’nin baş yazarı Mark Swain. “Sonra yıldız soğur ve gezegen orada öylece kalır. Yani ilk 100 milyon yılda atmosferi pişirebileceğiniz bir mekanizmaya sahipsiniz ve sonra her şey sakinleşir.”

Dünya’dan yaklaşık 41 ışıkyılı uzaklıkta bulunan GJ 1132 b, bazı yönlerden Dünya’yla cezbedici paralelliklere sahiptir, ancak bazı yönlerden çok farklıdır. Her ikisi de benzer yoğunluklara, benzer boyutlara ve benzer yaşlara sahiptir ve yaklaşık 4,5 milyar yaşındadır. Her ikisi de hidrojenin baskın olduğu bir atmosferle başladı ve her ikisi de soğumadan önce sıcaktı. Ekibin çalışması, GJ 1132 b ve Dünya’nın yüzeyde benzer atmosferik basınca sahip olduğunu bile gösteriyor.

Ancak gezegenlerin çok farklı oluşum tarihleri ​​vardır. Dünya’nın bir alt Neptün’ün hayatta kalan çekirdeği olduğuna inanılmıyor. Ve Dünya, Güneşimizden yaşam oluşturabilecek bir  yörüngede döner. GJ 1132 b, kırmızı cüce yıldızına o kadar yakındır ki, her bir buçuk günde bir ev sahibi yıldızının etrafındaki yörüngesini tamamlar. Bu son derece yakınlık, GJ 1132’yi sürekli olarak kilitli tutar ve yıldızına her zaman aynı yüzünü gösterir – tıpkı Ay’ımızın bir yarım küreyi kalıcı olarak Dünya’ya dönük tutması gibi.

“Soru şu ki, mantoyu sıvı ve güç volkanizması olarak kalacak kadar sıcak tutan nedir?” diye soruyor Swain. “Bu sistem özel çünkü oldukça fazla gelgit ısıtması için fırsat var.”

Gelgit ısınması, bir gezegenin yörüngesinden ve dönüşünden gelen enerji gezegenin içinde ısı olarak dağıldığında, sürtünme yoluyla meydana gelen bir olgudur. GJ 1132 b eliptik bir yörüngededir ve üzerine etki eden gelgit kuvvetleri, ana yıldızına en yakın veya en uzak olduğu zaman en güçlüsüdür. Ev sahibi yıldızın sistemindeki en az bir başka gezegen de yerçekimsel olarak bu gezegeni çekiyor.

Sonuç olarak, gezegen bu yerçekimi “pompalama” yoluyla sıkıştırılır veya gerilir. Bu gelgit ısıtması, mantoyu uzun süre sıvı halde tutar. Kendi güneş sistemimizdeki yakın bir örnek, Jüpiter ve komşu Jovian uydularından gelen bir gelgit savaşı nedeniyle sürekli volkanik aktiviteye sahip olan Jüpiter’in ayı Io’dur.

GJ 1132 b’nin sıcak iç mekanı göz önüne alındığında, ekip, gezegenin daha soğuk, üstünü örten kabuğun son derece ince, belki de sadece yüzlerce fit kalınlığında olduğuna inanıyor. Volkanik dağlara benzeyen herhangi bir şeyi desteklemek için çok zayıf. Düz arazisi, gelgit esnemesi nedeniyle yumurta kabuğu gibi çatlayabilir. Hidrojen ve diğer gazlar bu tür çatlaklardan salınabilir.

İlhan Vardar

Kaynak : NASA, ESA, Mark Swain (NASA-JPL)  Sürüm Kimliği: 2021-013

(*) Ötegezegen veya Güneş dışı gezegen,  Güneş Sistemi’nin dışında ve başka bir yıldızın yörüngesinde bulunan gezegenlere verilen addır. Bunların çoğu Jüpiter’i  andıran şekilde büyük kütleli dev gezegenlerdir.