Gelişmiş Foton Kaynağı, 162173 Ryugu Asteroidinin 4 Milyar Yıllık Yolculuğuna Işık Tutuyor!

Asteroit 162173 Ryugu, en yakın yörüngesinde Dünya'ya yaklaşık 96.560 kilometre uzaklıkta bulunuyor. Bu, Ay'a olan mesafenin sadece dörtte biri. Ancak uluslararası bir bilim insanı ekibinin yeni öne sürdüğü sonuçlara göre bu kaya parçası, kozmik yolculuğuna 4 milyar yıldan daha uzun bir süre önce ve Güneş Sistemimizin dışında, milyarlarca kilometre uzakta başladı. Bu süreçte, Evren'in bu köşesinin tarihini de beraberinde getirerek uzayda bize doğru yaklaştı.

Bu keşifler, Ryugu yüzeyindeki numuneleri incelemek için sarf edilen küresel bir çabanın sonuçlarının yalnızca bir kısmı. Bu asteroit tozu zerreleri, Japon uzay ajansı JAXA tarafından yürütülen Hayabusa 2 görevi tarafından dikkatlice toplanıp Dünya'ya geri taşındı. Ardından, dünyanın dört bir yanındaki kurumlara gönderildi. Bilim insanları; sırlarını açığa çıkarmak, neyden oluştuklarını ve ait oldukları asteroidin nasıl oluştuğunu öğrenmek için bu küçük parçaları onlarca deneyden geçirdiler.

Science dergisinde yeni yayımlanan makale, 11 ülkeden 100'den fazla yazar içeriyor.^[1] Çalışmaya katılanlar arasında, ABD Enerji Bakanlığı'nın (DOE) Argonne Ulusal Laboratuvarı da yer alıyor. Laboratuvar, DOE Bilim Ofisi kullanıcı tesisi olan Gelişmiş Foton Kaynağına (APS) ev sahipliği yapıyor. APS, numunelerin kimyasal ve yapısal yapılarını atomsal olarak incelemek üzere kullanılabilen ultra parlak X-ışını demeti üretiyor.

Esen Ercan Alp, Argonne'daki araştırma ekibini yönetti. Ekip içerisinde, Argonne ve Chicago Üniversitelerinden fizikçi ve grup lideri Jiyong Zhao, fizikçi Michael Hu ve ışın hattı bilimcisi Barbara Lavina yer alıyor. Hepsi makalenin ortak yazarlarından. Alp ve ekibi, bu çalışmaya dâhil olabilmek için yıllarca çalıştılar. Alp şöyle söylüyor:

APS'nin en önemli katkısı, benim ve ekibimin uzman olduğu özel bir X-ışını tekniğiydi. Bu tekniğe, Mössbauer spektroskopisi deniyor. Adını Alman fizikçi Rudolf Mössbbauer'den alıyor ve numunelerin kimyasındaki küçük değişikliklere karşı oldukça hassas.

Bu teknik, Alp ve ekibinin bu parçaların kimyasal bileşimini parçacık bazlı belirlemesine olanak sağladı. Alp bulgularını şöyle açıklıyor:

Uluslararası meslektaşlarımızla bulduklarımız şaşırtıcıydı. Ryugu'nun dış Güneş sisteminde başladığına dair yeterince kanıt var. Güneş sisteminin dış kısımlarında bulunan asteroitler, Güneş'e daha yakın olanlardan farklı özelliklere sahip olabilir. APS, bu hipotezi destekleyecek birkaç kanıt buldu.

Birincisi; asteroit, daha yüksek sıcaklıklarda oluştuğunda beklenilenden çok daha ince tanelere sahipti. Bir diğeri ise, parçaların yapısı gözenekliydi. Bu da bir zamanlar içerisinde su ve buz tuttuğu anlamına geliyor. Alp şöyle söylüyor:

Düşük sıcaklıklar ve buz, dış Güneş sisteminde çok daha yaygın.

Ryugu'nun parçaları çok küçük. Boyutları, 400 mikron veya altı insan kılının büyüklüğü ile 1 milimetrelik çap arasında değişiyor. Ancak 3-ID-B ışın hattında kullanılan X ışını demeti, 15 mikrona kadar odaklanabiliyor. Ekip, parçaların her biri üzerinde birkaç ölçüm yapabildi. Numuneler arasında aynı gözenekli, ince taneli yapıyı buldular.

APS'nin ince ayarlı spektroskopi kabiliyetleriyle ekip, numunelerin maruz kaldığı oksidasyon miktarını ölçebildi. Parçaların kendileri daha önce hiç oksijene maruz kalmadığından, bu özellikle ilginçti. Parçalar, vakumla kapatılmış kaplarda uzay yolculuklarından hiç zarar görmemiş bir şekilde teslim edilmişlerdi.

APS ekibi, Dünya'ya çarpan göktaşlarına benzer bir kimyasal yapı keşfetti. Bunlar özellikle, gezegende sadece dokuzunun var olduğu bilinen Cl kondritleri isimli bir gruptu. Fakat ekip, Ryugu'yu bunlardan ayıran bir şey keşfetti.

Fransız işbirlikçileri Mathieu Roskoz (Ulusal Doğa Tarihi Müzesi) ve Pierre Beck'in (Grenoble Alpes Üniversitesi) sayesinde spektroskopi ölçümleri, ekibin de incelediği düzine göktaşı numunelerinde hiç bulunmayan bir demir sülfat olan pirotitten büyük miktarda buldu. Bu sonuç aynı zamanda bilim insanlarının, oluştuğu sırada Ryugu'nun ana asteroidinin sıcaklığına ve konumuna bir sınır koymalarına yardımcı oluyor. Hu şöyle söylüyor:

Sonuçlarımız ve diğer ekiplerden gelen sonuçlar, bu asteroit numunelerinin göktaşlarından farklı olduğunu gösteriyor. Bunun en önemli sebebi ise, göktaşlarının ateşli atmosfer girişine, hava şartlandırmasına ve özellikle de Dünya'da oksidasyona maruz kalmasıdır. Bu heyecan verici çünkü Güneş sisteminin dışından tamamen farklı bir numune.

Tüm veriler bir araya getirildiğinde makale, 162173 Ryugu'nun milyarlarca yıllık tarihini ortaya koyuyor. Bir zamanlar, yaklaşık 4.5 milyar yıl önce oluşan Güneş sisteminden ortalama 2 milyon yıl sonra oluşan çok daha büyük bir asteroidin parçasıydı. Su ve karbon dioksit buzu da dâhil olmak üzere birçok farklı maddeden oluşmuştu ama son üç milyon yıl içerisinde buz eridi. Bu, nemli bir iç mekâna ve kuru bir yüzeye yol açtı.

Yaklaşık bir milyar önce, başka bir uzay kaya parçası bu asteroit ile çarpıştı. Bu çarpışma, asteroidi parçalara ayırdı ve parçalar uzayda süzülmeye başladı. Bu parçalardan bazıları, bugün bildiğimiz Ryugu asteroidiyle birleşti. Alp şöyle söylüyor:

Gezegen bilimcileri için bu, doğrudan güneş sisteminden gelen birinci derecede bir bilgi. Bu nedenle paha biçilemez.

Argonne ekibi, X-ışını teknikleri ve sonuçları hakkında detaylı bilgi verecek kendi makalelerini planlıyor. Ekip, böyle kapsamlı çok uluslu bir bilimsel çabanın parçası olmanın heyecan verici olduğunu ve gelecekteki bu tür deneylerin bir parçası olmayı dört gözle beklediklerini belirtti. Zhao şöyle söylüyor:

Bu kadar iyi koordine edilmiş bir uluslararası araştırma projesine katılmamız, bizim için heyecan verici ve zorlu bir deneyimdi. Daha da parlak X ışını sağlayacak çalışmalarda APS'ye yapılan yükseltmeler ile bunun gibi uzak asteroitlerden ve gezegenlerden gelen daha fazla malzeme incelemeyi umuyoruz.