büyük volta modeli

• büyük volta modeli, kaba tanımla güneş sisteminin oluşumu sırasında gezegenlerin güllük gülistanlık, adeta shire kadar huzurlu bir ortamda oluşup güneş'in etrafında kutu kutu pense oynamaya başlamadıklarını; ortada bir vahşet olduğunu, kaos içinde kanın gövdeyi götürdüğünü, bunun neden, nasıl ve ne zaman olduğunu açıklar. neden diğer sistemlerde en yaygın şekilde bulunan süper dünya türü gezegenlere sahip olmadığımıza, güneş'e yakın bir jüpiter benzeri gaz devine sahip olmadığımıza ve şimdiki karasal gezegenleri oluşturan faktörlere ışık tutar.
  
  kepler, dış gezegen arayışları sonucunda binlerce gezegenle birlikte kendi yıldızına bizim merkür'den daha yakın yörüngelerde bulunan, jüpiter benzeri gezegenler de keşfetti. yıldızına bu kadar yakın konumda bulunan gaz devlerine sıcak jüpiterler deniyor. ancak biz kepler'in keşiflerinden önce jüpiter gibi gaz devlerinin yıldızından uzak ve soğuk bir konumda oluşması gerektiğine inanıyorduk. aksi takdirde, güneş'e merkür kadar yakın bir konumda oluşamazlardı çünkü jüpiter gibi gezegenler de bayağı bir kütle eksikleri olmasını göz ardı edersek atanamamış yıldız gibi birer soğuk gaz devleri. haliyle o kadar yakın bir konumda, yıldızının en hararetli döneminde kavrulmadan ve parçalanmadan oluşabilmeleri pek mümkün değil. bunun yanında, yıldız oluşurken hidrojen ve helyum gibi evrende en çok bulunan ve en hafif olan bu iki elementin çoğunu gaz ve toz diski dediğimiz nebulanın dış çeperlerine püskürtmekte. yani hidrojen ve helyumdan oluşan jüpiter benzeri gezegenlerin hammaddeleri yıldızına yakın konumda değiller, orada karasal gezegenleri oluşturan demir, nikel, silikon gibi daha ağır metaller çoğunlukta. karasal gezegenlerin yıldızına yakın, gaz ve buz gezegenlerinin yıldızına uzak olmasının sebebi de bu.
  
  bu yüzden ortaya atılan teoriye göre kepler'in keşfettiği ve oldukça fazla sayıda olan bu sıcak jüpiterlerin, aslında soğuk bir konumda oluştuğu ve daha sonra kendi yıldızına doğru göç ettiği yönünde. peki, bizim de jüpiter ve satürn gibi gaz devlerimiz olduğu halde neden bir sıcak jüpiter değiller ve bu durumun dünya ve diğer karasal iç gezegenler üzerinde nasıl bir etkisi olmuştur?
  
  gaz ve tozun yerçekimi ile bir araya gelmesi, göktaşı bombardımanı ile gezegenlerin büyümesi vs. tamam. ama nereden geldi onlar? öncesi nedir? dünya oluşmadan önce dünya'yı oluşturacak bu koşullar nasıl sağlandı? canlı yaşamı barındırmaya olanak sağlayan bu element dengesine ne vesile oldu? bunu büyük volta modeli açıklar. jüpiter'in oluştuktan sonra bu disk içinde güneş'e doğru hareket etmeye başlamasıyla; bu durumun kendisi ve diğer gezegenler üzerindeki etkisine odaklanır. bu model, sıcak jüpiterlerin yanında dünya, venüs, mars ve merkür gibi iç gezegenlerin oluşumuna neyin ön ayak olduğunu da açıklar.
  
  jüpiter, gaz yoğunluklu diskte oluştuktan sonra toz yoğunluklu disk içine gözünü diker. amacı sıcak bir jüpiter olmaktır. kendisini doğuran güneş anasına yakınlaşmayı arzular. ama bunu biraz hun istilası tarzında yapar. çünkü yolu üzerindeki asteroidleri ve kuiper kuşağında oluşmakta olan bazı cüce gezegenleri de peşine takmak suretiyle kendine küçük bir ordu toplamıştır. jüpiter, muazzam çekim kuvvetinden dolayı güneşe yaklaştıkça bir kartopunun yuvarlandıkça büyümesi gibi daha fazla asteroidi ve gezegenimsiyi safına katar. jüpiter'in sıcak gezegen olmak için yaptığı yakınlaşma hareketi diğer gök cisimlerinin de katılımıyla birlikte kavimler göçüne dönüşür. ancak bu direkt olarak güneş'in üstüne haldır haldır gitmek anlamına gelmiyor. yörünge çapının gittikçe küçülerek yaptığı bir yaklaşma. güneş'in etrafında bir yörüngede dönmeye devam ediyor ama her seferinde yörüngesel olarak güneş'e yaklaşıyor.
  
  jüpiter, bir sıcak jüpiter olmak için güneş'e doğru hareket ediyordu ama bir sorun var. kendisiyle beraber iç güneş sistemine getirdiği asteroid ordusunu temizlemezse bir sıcak jüpiter olamaz. içeri sürüklediği asteroitleri güneş sisteminin dışına göndermeli veya kaba tabirle onları yemelidir. ama bunu yaparsa ben şu an bu satırları yazamazdım. çünkü yeterince madde kalmayacağı için dünya, mars, venüs ve merkür gibi şimdiki iç güneş sistemi gezegenleri oluşamayacaktı. ama oluştular, jüpiter'de bir sıcak jüpiter olamadı. peki buna ne mani oldu? jüpiter'in seferini fırsat bilen ve arkasında bıraktığı el değmemiş maddeleri toplayarak hızlıca büyüyüp oluşumunu bitiren bir hınzır... hemen akabinde jüpiter'in peşine takılan başka bir gaz devi, kurtarıcımız satürn.
  
  ama satürn'de jüpiter'in peşine takılıyorsa bu ikisinin de güneş'e doğru hareket ettiği anlamına gelmiyor mu? öyleyse jüpiter'in bu göçünü nasıl durdurabiliyor? fizik kanunlarına göre evet, durdurabiliyor. satürn, jüpiter'e güçlü bir yer çekimi kuvveti uygulayabilecek kadar büyüyor ve yaklaşıyor. satürn, güneş'ten sonra jüpiter'e yer çekimi uygulayabilen tek gezegen olduğu için görmezden gelinmesi imkansız hale geliyor. jüpiter'in hareketi noktalanıyor ve geri çekilmeyle şimdiki konumuna yerleşiyor. satürn'ün bu müdahalesi veya kendisi olmasaydı sistemimizde karasal gezegenler olmayacak jüpiter de amacına ulaşıp sıcak sulara inecekti. ama intikam soğuk yenen bir yemektir. jüpiter, güneş'e yaklaşırken iç sisteme çektiği ne kadar madde varsa geri dönerken çoğunu mars'ın bulunduğu yörüngeye kadar temizliyor. modele göre, bu maddelerin çoğu, güneş'e çarpmaktan kurtulanlar şu an ya kuiper kuşağında ya da sistemin dışında başıboş durumda. daha bu hiç bir şey. asıl kaos şimdi başlıyor.
  
  neredeyse kepler'in baktığı her sistemde bulunan ve evrende en çok bulunan gezegen türü olan süper dünyalar bizim sistemimizde yok. onun yerine elimizde minyatür versiyonları var. nereye gitmiş ola ki bunlar? bu konuya odaklanalım.
  
  süper dünyalar, dünya benzeri ancak dünyadan 2 ila 10 kat daha büyük olan karasal gezegenlerdir. keşfedilen gezegenlerin hemen hemen 3'te 1'i süper dünya türü gezegenlerden oluşmakta. süper dünyaların bulunduğu yıldız sistemlerinde de aynı bizim sistemimizde olduğu gibi jüpiter benzeri gaz devleri oldukça yaygın. süper dünyalar, alt neptünler veya mini neptünler olarak da adlandırılır. su, buz ve neptün gibi yoğun gaz içerebilen karasal gezegenlerdir. peki neden çoğunlukla neptünle ilişkilendirilmişler? aslında elimizde en yakın örnek neptün olduğu için çok doğru ilişkilendirilmiş. burada bizim jüpiter ve sonrasındaki her gezegeni "gaz devi" sanmamızdan kaynaklanan bir durum var. uranüs ve özellikle neptün gaz devi değiller. bu gezegenler gazdan ve buzdan meydana gelmekte. iç yapılarında kayaç malzemelere yani silikona (silikat) sahipler. ki neptünden sonra kuiper kuşağındaki cüce gezegenler gelir ki onların da hepsi neredeyse tamamen buz ve kayaç silikattan oluşuyor. süper dünyalara geri dönelim.
  
  keşfedilen süper dünyaların çoğu yıldızına bizim merkür'den daha yakın konumdalar. şöyle bir baktığımızda bizim karasal gezegenlerimiz ile gaz ve buz devi gezegenlerimiz arasında bıçakla kesilmişçesine belirgin bir büyüklük ve kütle farkı vardır. güneş'ten mars'a kadar küçük, mars'tan neptün'e kadar oldukça büyük gezegenlere sahibiz. ayrıca güneş'e merkür'den daha yakın bir gezegende yoktur ki keşfedilen sistemlerin çoğunda yıldızına merkür'den çok daha yakın olan gezegenler var. güneş sistemi'nde süper dünyaların yokluğu; büyük volta modelinden, büyük saldırı modeline uyarlanarak teorik olarak açıklanabilmektedir. bu yaklaşımda, iç güneş sisteminde önceden zaten hali hazırda süper dünyaların olduğu varsayılır.
  
  sıcak jüpiter yolculuğu senaryosundan tekrar başlıyoruz. jüpiter, güneş'e yaklaşırken beraberinde oldukça fazla sayıda asteroid ve gezegenimsiler getiriyordu. bu maddeler, oluşan yörünge karmaşası ve birikmenin etkisiyle birbirleriyle çarpışmaya ve küçük parçalara ayrılmaya başlarlar. sahildeki taşlar gibi daha küçük parçalara bölünen tüm bu asteroid ve gezegenimsiler, güneş'in etrafındaki gaz diskinin etkisiyle hızlı bir şekilde iç güneş sistemine çekilirler. iç sisteme giren tüm bu kırıntılar ordusunun kafasını başka gezegenler karıştırır. kim bunlar? işte nerede bunlar deyip durduğumuz süper dünyalar. şimdiki merkür, venüs, dünya ve mars'ın yörüngelerinde, güneş'in etrafında fır fır dönüyor gariplerim. süper dünyaların büyük yer çekimi etkileriyle kafaları allak bullak olan asteroid ve cüce gezegenler hırçınlaşmaya başlamaktadır. bu asteroid birikmesini engellemek için süper dünyaların yörüngelerini temizlemesi gerekir. ancak gelen dalgalar baş edebileceklerinden büyüktür. jüpiter'in gözünü kan bürümüştür. çocuk yaşta fazla irileşmiş, önüne gelene sataşan azılı velet gibidir. iç güneş sistemine ilerledikçe daha fazla asteroid ve gezegenimsiyi süper dünyaların yörüngelerine sokar. gelen tüm bu maddeler süper dünyaların etrafında bir set oluşturmaya devam ederler. her gelen yeni asteroid dalgası, süper dünyaların etrafında set ören bu asteroid bloğuna çarpmaya başlar. bu bir baraj etkisi yaratır. aynı suyu tutan set duvarı gibi süper dünyalar olabildiğince asteroid ve gezegenimsi yığılmasına karşı yörüngelerini stabil tutmaya çalışırlar ancak bir noktadan sonra devleşen bu asteroid blokları büyük bir çekim etkisi yaratır. süper dünyaların yer çekiminden kurtuldukları gibi güneş'e doğru yolculuklarına devam etmek isterler. istediklerini de alırlar. süper dünyalar, bu bloklar tarafından güneşe doğru itilmeye, çekilmeye başlanır ve yörünge momentumlarını kaybederler. 20.000 yıl içinde bütün süper dünyalar asteroid bloklarıyla beraber güneşe çarpar ve yok olur.
  
  jüpiter, satürn'ün çekim etkisiyle güneş'e doğru yol almayı bırakıp geri dönmeye başladığında iç sisteme sürdüğü maddelerin sadece %10'unu sağ bırakmıştır. bu kırıntılardan oluşan madde bandından da günümüzdeki karasal gezegenler oluşmuştur. ancak bunun öncesine baktığımızda, bu gezegenlerin yerinde güneşe çarpıp yok olan süper dünyalar bulunmaktaydı. yani dünya, venüs, mars ve merkür, güneş sisteminin orijinal gezegenleri değil, ikinci nesil gezegenleri. bu yüzden karasal gezegenlere bir grup ucube veya frankenstein'ın gezegenleri demek yanlış olmayacaktır. ki aslında tam da bizim hayat bulmamızı sağlayan ortamı oluşturmuş bu durum. şimdiki gezegenlerin 2. nesil ucube olmalarının da, süper dünyaların yok edilmesinin hayatın yeşermesi için gerekli olmasının da güzel ve tutarlı bir dayanağı var.
  
  dış gezegenlerimizde hidrojen ve helyum yoğun olarak bulunuyor hatta neredeyse tamamen bu gazlardan oluşuyorlar. ancak ne gariptir karasal gezegenlerimizin hiçbirinin atmosferinde hidrojen ve helyum yoktur. buranın altını çizmek gerekiyor. sudaki hidrojenden bahsetmiyoruz, gaz haldeki atmosferde olması gereken hidrojenden bahsediyoruz. su zaten kuiper kuşağı ve ötesinden h2o olarak gelmekte. dünya'da oluşmuş değil. dünya'nın atmosferinde bu gaz yok. sadece 600 km yükseklikte, atmosferin dışında %0,2 oranında var ki bunlar da yerçekimiyle dünyanın etrafına toplanan serbest gazlar. gezegenlerin oluştuğu gaz ve toz diskinin büyük çoğunluğu hidrojen ve helyumdan oluşurken, karasal gezegenlerimizin atmosferlerinde bu iki gazın olmaması oldukça aykırı bir durumdur. o halde iç güneş sistemindeki hidrojen ve helyum nereye gitti? güneş'e gittiler... bu gazlar da süper dünyalar ile birlikte güneş'e çarparak yok oldular zira bu gezegenler hidrojen ve helyumu kendi içlerinde bulunduruyordu. bunu keşfedilen diğer süper dünyaların element analizlerinden biliyoruz. şimdiki karasal gezegenler, süper dünyaların yok oluşundan sonraki artıklardan, hidrojen ve helyum bakımından fakir bir kuşakta, ikinci nesil gezegenler olarak oluştular. bu bizi hidrojen ve helyum bakımından fakir ettiyse varsın etsin. karbon bazlı yaşam formları olan bizlerin soluyabileceği, hidrojen ve helyumdan arınmış mis gibi atmosferimiz var. jüpiter'in, su diyarı olan kuiper kuşağındaki asteroidleri peşine takmak suretiyle iç güneş sistemine getirilen şırıl şırıl suyumuz var.
  
  ancak bu hidrojen ve helyumun önemsiz olduğu anlamına da gelmiyor. yeryüzünden 600 km yükseklikte (uluslararası uzay istasyonunun bulunduğu konumdan daha yüksek), atmosferi ve ozon tabakasını incecik bir örtü gibi saran, güneş'in aktivitelerine göre oranı değişen az miktarda hidrojen ve helyum katmanı bulunmakta. bu katmandaki hidrojenler atmosfer dışında oldukları için bazen yer çekiminden kurtularak uzayın derinliklerine kaçabilmekte. kaybolan hidrojenin yerini doldurmak için atmosferdeki su foton ışımasıyla hidrojene parçalanmakta ve bahsedilen katmanda uzayın derinliklerine kaçan hidrojenin yerini almakta. bu döngü ne kadar fazla olursa dünya o kadar su kaybetmekte. kısaca foton ışımalarını engellemek için sağlam bir ozon tabakası gerekmekte ama yakın zamanda elimizdeki de kalmayacak gibi.
  
  nihayetinde büyük volta modeli, karasal gezegenlerimizi ve sistemimizi açıklayan yeni bir model. artıklardan oluşan şimdiki karasal gezegenlerimizin artıkları ise mars ve jüpiter'in arasında bulunan asteroid kuşağındadır. ancak istisnai olarak, adına ceres dediğimiz bir cüce gezegen oraya ait değildir. onun yazısı da bu vahşetin spin offu olarak burada. (bkz: #130557487)