Mars'ın Uydularının Kökenini Araştıran MMX Misyonu

Asaph Hall, Ağustos 1877'de Washington'daki ABD Deniz Gözlemevi'nin 66 santimlik mercekli teleskobuyla Mars'ın çevresinde uydu arıyordu. NASA'nın aktardığına göre aramayı bırakmak üzereyken eşi Angeline onu bir gece daha denemeye ikna etti. Hall ertesi gece Deimos'u, altı gece sonra da Phobos'u buldu.¹

Aradan 149 yıl geçti ve bu iki küçük uydunun nereden geldiği hâlâ bilinmiyor. Japonya'nın MMX aracı bu soruya cevap aramak için 20 Ekim'de yola çıktı. Fırlatmayı ve Mars yolculuğunun takvimini önceki yazımızda anlattık.

Asteroide benzeyen ama asteroit gibi dolanmayan uydular

Phobos 27 kilometre uzunluğunda, 22 kilometre eninde ve 18 kilometre kalınlığında, patatese benzeyen bir kaya.² Deimos'un ortalama yarıçapı ise 6,2 kilometre.³ İkisinin de yüzeyi Güneş ışığının çok azını geri yansıtıyor. Yansıyan ışığın renklere göre dağılımına ışık tayfı deniyor ve bu iki uydunun tayfı, Güneş Sistemi'nin dış kesimlerinde dolaşan koyu, ilkel asteroitlerinkine benziyor.⁴ İlk akla gelen açıklama da buydu: Mars yanından geçen iki asteroidi yakalamış olmalıydı.

Yörüngeler bu açıklamaya uymuyor. Yakalanan bir cisim gezegenin çevresinde genellikle basık ve eğik bir yolda döner. Phobos ile Deimos ise neredeyse kusursuz daireler çiziyor ve ikisi de Mars'ın ekvator düzlemine yaslanmış durumda. Colorado'daki Southwest Araştırma Enstitüsü'nden Robin Canup ile Julien Salmon, 2018'de yayımladıkları çalışmada bu yörüngelerin uyduların Mars'ın çevresindeki bir enkaz diskinde biriktiğini düşündürdüğünü yazdı.⁵

Avrupa'nın Mars Express aracı da Phobos'un yakınından geçerken uydunun çekiminin aracın yolunu ne kadar büktüğünü radyo sinyaliyle ölçtü. Çıkan yoğunluk santimetreküp başına 1,876 gram. Ekip, uydunun hacminin yüzde 30 kadarının boşluk olduğunu hesapladı ve bu sonucun yakalanmış asteroit fikriyle pek bağdaşmadığını yazdı.⁶

Uyduların bugünkü yerleri de bir ipucu. Mars'ın merkezinden yaklaşık 6 Mars yarıçapı ötede, bir turun tam bir Mars günü sürdüğü senkron yörünge var. Phobos bu sınırın içinde, 2,76 yarıçapta dolanıyor ve Mars'ın gelgit etkisiyle her yüzyılda yaklaşık 1,8 metre içeri çekiliyor. NASA'ya göre bu hızla 50 milyon yıl içinde ya Mars'a çarpacak ya da parçalanıp gezegenin çevresinde bir halkaya dönüşecek.¹ Deimos sınırın dışında, 6,9 yarıçapta duruyor ve tarihi boyunca yörüngesi pek az genişlemiş.⁵

Mars'a çarpan bir cismin enkazı

İkinci fikir, Ay'ın doğuşu için önerilen senaryoya benziyor. Genç Mars'a büyük bir cisim çarpıyor, yörüngeye savrulan enkaz bir disk oluşturuyor ve uydular bu diskten toplanıyor. Belçika Kraliyet Gözlemevi'nden Pascal Rosenblatt'ın ekibi 2016'da Nature Geoscience'ta yayımladığı benzetimlerde bu yolun nasıl tek bir büyük uydu yerine iki küçük uydu bırakabileceğini gösterdi. Diskin yoğun iç kısmında önce büyük uydular oluşuyor. Bunlar dışa doğru ilerlerken seyrek dış diskteki enkazı topluyor ve Phobos ile Deimos boyutunda iki cisim doğuyor. Büyük iç uydular yaklaşık 5 milyon yıl sonra Mars'a geri düşüyor. Ekibin hesabına göre Phobos ile Deimos, Mars'tan ve çarpan cisimden gelen malzemenin karışımı olmalı.⁷

Canup ile Salmon çarpan cismin büyüklüğünü hesapladı. Phobos ile Deimos'u verecek kadar hafif bir disk için Mars'ın kütlesinin yaklaşık binde biri kadar bir cismin, yani Vesta ile Ceres asteroitleri arasında büyüklükte bir kayanın gezegene eğik açıyla çarpması yetiyor. Bu, daha önceki çalışmaların önerdiği cisimlerden çok daha küçük.⁵

Bu senaryonun da zayıf yeri var. Böyle bir çarpışmadan sonra disk malzemesi 1.000 kelvinin, yani yaklaşık 730 santigrat derecenin üstüne ısınıyor ve su gibi kolay buharlaşan maddeleri kaybediyor. Paris Gözlemevi'nden Antonin Wargnier'nin ekibi 2025'te iki uydunun ışık tayfını asteroitlerle, Mars yüzeyiyle ve laboratuvar örnekleriyle karşılaştırdı. Uyduların ışığı Mars'ın bilinen kayaçlarından hiçbirine net biçimde benzemedi. En yakın eşleşmeler koyu D ve Z türü asteroitler, Jüpiter'in Truva asteroitleri ve sönmüş kuyrukluyıldızlar oldu.⁴

Birleşik Arap Emirlikleri'nin Hope aracının ölçümleri başka bir yöne işaret etti. Araç 2023'te Deimos'un yaklaşık 100 kilometre yakınından geçti. Bu, 1977'deki Viking görevinden beri bu uyduya yapılan en yakın geçişti. Aracın kızılötesi tayfölçerinden sorumlu bilim insanı Christopher Edwards, Nisan 2023'te Viyana'daki Avrupa Yerbilimleri Birliği toplantısında iki uydunun kızılötesi özelliklerinin D türü bir asteroitten çok Mars'ın volkanik bazalt kayaçlarına benzediğini açıkladı. Morötesi ölçümlerde de karbonlu mineral ya da organik madde izi çıkmadı.⁸

Uzaktan bakan iki ekip aynı yüzeyde farklı şeyler görüyor. Uyduların yüzeyi milyarlarca yıldır Güneş rüzgârı ve göktaşı tozuyla aşınıyor. Bu aşınmanın ışığı ne kadar değiştirdiği de henüz tam bilinmiyor.⁴

Bölünen bir uydu ya da parçalanan bir asteroit

ETH Zürih'ten Amirhossein Bagheri'nin ekibi 2021'de uyduların yörüngelerini bilgisayarda geriye sardı ve iki yörüngenin geçmişte kesiştiğini buldu. Ekibe göre Phobos ile Deimos, 1 ile 2,7 milyar yıl önce bir çarpışmayla parçalanan tek bir büyük uydunun kalıntıları.⁹ Japonya'dan Ryuki Hyodo'nun ekibi 2022'de bu fikre itiraz etti. Onların hesabında tek bir atadan kopan iki parça büyük olasılıkla birbirine çarpıyor ve bir enkaz halkasına dönüşüyordu.⁴

En yeni fikir NASA Ames Araştırma Merkezi'nden Jacob Kegerreis'in ekibinden geldi. Kasım 2024'te Icarus dergisinde yayımlanan benzetimlerde Mars'ın çok yakınından geçen bir asteroit gezegenin çekimiyle parçalanıyor. Parçaların yarıdan fazlası Mars'tan kurtulup gidiyor, kalanlar birbirine çarpıp öğütülerek gezegenin çevresinde bir disk oluşturuyor. Ekip yüzlerce karşılaşmayı farklı boyut, hız ve dönüşlerle denedi. Asteroidin kütlesinin yüzde birinden fazlası uyduların biriktiği bölgede dairesel yörüngeye oturabiliyor, tek bir denemede bu oran yüzde 7'yi geçti.¹⁰ Bu yol hem asteroide benzeyen ışığı hem dairesel yörüngeleri birlikte açıklıyor. Yine de ekip şimdilik sürecin yalnızca ilk aşamalarını benzetebildi.

MMX'in getireceği 10 gram neyi ayıracak

MMX'in örnek almadan önce de bir işi var. Araçtaki MEGANE aletini NASA adına Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarı yaptı, adı Japoncada gözlük demek. Alet, uzaydan gelen kozmik ışınların Phobos'un yüzeyine çarpınca ürettiği gama ışınlarını ve nötronları sayacak. Bu sayımlardan yüzeydeki demir, silisyum, oksijen, kalsiyum, magnezyum ve toryum oranları çıkacak.¹¹ JAXA'dan Kaori Hirata'nın ekibi 2023'te bu ölçümler için bir karışım modeli kurdu. Model Phobos'u Mars malzemesiyle ilkel göktaşı malzemesinin karışımı olarak ele alıyor. Hesaba göre aletin beklenen yüzde 20 ile 30 arasındaki ölçüm hatasıyla, olası bileşimlerin yaklaşık yüzde 70'inde köken yalnızca yörüngeden yapılan ölçümle tek bir cevaba indirilebiliyor.¹²

Kesin cevap Dünya'ya getirilecek en az 10 gramlık örnekten bekleniyor. Yakalanma doğruysa örnek ilkel göktaşlarına benzemeli, çarpışma doğruysa Mars ile çarpan cismin karışımı çıkmalı.¹² İşi zorlaştıran bir ayrıntı var. Mars'a düşen göktaşları gezegenden kopardıkları kayaların bir kısmını Phobos'a savurdu. Hyodo'nun ekibi 2019'da son 500 milyon yılın katkısını hesapladı: 10 gramlık bir örnekte en az 34 Mars tanesi bekleniyor, büyük bir çarpışma da hesaba katılırsa bunlara 76 tane daha ekleniyor.¹³

Bu taneler laboratuvarda ayıklanması gereken bir kirlilik ama değerleri de var. Dünya'ya düşen Mars göktaşlarının hepsi, yaşları dar bir aralıkta toplanan volkanik kayaçlar. Ekibe göre Phobos'a taşınan taneler ise Mars'ın bütün jeolojik dönemlerinden gelmiş olabilir ve aralarında tortul kayaçlar da bulunabilir.¹³

MMX Eylül 2027'de Phobos'un çevresindeki yörüngeye girecek. Idefix gezgini 2029 başında Phobos'a bırakılacak, ardından ana araç inip örnek alacak.¹⁴ JAXA'nın planına göre örnek kapsülü Temmuz 2031'de Avustralya'daki çöle inecek.¹⁵

kafa1milyon

Meraklı bir kafa. Bilimsel makaleleri, arşiv belgelerini ve saha notlarını okuyup gündelik dile çeviriyor; bilinmeyeni bilinmiyor diye yazmaktan çekinmiyor.