Satürn'ün halkalarını oluşturan ne?

Bu güzel ve uzun süredir düşünülen bir soru.

Siz ve çevrenizdekiler, Dünya'ya uzunca bir süre bu kadar daha yaklaşmayacak Mars'ın çizdiği inanılmaz tabloyu görmüş olabilirsiniz. Güneş'ten itibaren sayıldığında Dünya üçüncü, Mars dördüncü, Jüpiter beşinci ve özellikle halka sistemi ile göz alıcı Satürn altıncı sırada yer alır. Bu gezegen ilk defa 1610 yılında Galileo tarafından gözlemlenmiştir. Ancak Galileo'nun teleskopu Satürn'ü gösterebilecek bir donanımda değildi ve Galileo, halkayı gezegenin iki tarafında bulunan uydular olarak düşündü. Satürn'ün halkalarını detaylı bir şekilde gösteren ilk gözlem 1883 yılına kadar (yani Galileo'dan 2.5 asır sonrasına kadar!) yapılamamıştır.

Bununla beraber 1883 yılından önce yapılan dikkatli gözlemlerle gezegenin ana hatlarınını bazı halkalarının ARASINDAN görebileceğimiz bulgulanmıştır ve bunun üzerine halkaların bir frizbiden kesilip gezegenin yörüngesine oturtulan bir nesne gibi tek bir katı nesneden oluşmadığı anlaşılmıştır. Alternatif "katı olmayan halkalar" yaklaşımı ise 1895 yılında astronomların halkaların iç kısımlarının dış kısımlardan daha hızlı döndüğünü bulgulamasıyla kabul görmüştür. Zira böylesi bir gözlem tek bir katı nesnenin döndüğü düşüncesiyle bağdaştırılamamaktadır.

Bu halka hızı gözlemlerinden kırk yıl kadar önce halkaların tek bir katı cisim olamayacağı, farklı boyutlarda çok sayıda küçük cisimden oluşması gerektiği öne sürülmüştür. Ayımızı alıp, çok sayıda küçük parçaya böldüğümüzü ve sonra bunları bir halka sistemine yaydığımızı düşünün. Tüm parçalar birbirlerine oldukça zayıf bir şekilde "bağlanır" ve hareketli akışkan benzeri bir disk oluşturur (Satürn'ün de bu bağlamda tanımlanabilir birkaç halka sistemi vardır). Sorunun muhtemelen bizi diğer önemli sorulara götürdüğünü görebilirsiniz. Parçalar hangi maddeden yapılmıştır? Halkalar toplamda ne kadar kalındır? Halkalar neden düzdür?

Satürn'ün gezegen sistemimizdeki konumunu yinelememizin nedeni, Satürn'ün Jüpiter ile birlikte on gezegenimizdeki toplam maddenin yaklaşık %90'ını oluşturmasıdır. Jüpiter ve Satürn'e genellikle "Gaz Devleri" denmesinin nedeni, büyük ölçüde Evren'de en bol bulunan elementten, yani hidrojenden oluşmalarıdır. Hidrojen bu gezegenlerde çok yüksek oranda sıkıştırılmış haldedir. Ancak bu bulgu halkaların soğuk ve katı hidrojenden oluştuğunu düşünmemiz için yeterli olmamakla beraber çalışmalar halkaların gerçekten buz olduğunu; yani sudan (iki hidrojen bir oksijen) oluştuğunu göstermektedir.

Yani halkaları oluşturan materyaller çoğunlukla buz parçacıklarıdır (bazıları büyüktür, yaklaşık birkaç metre boyutundadır) ve bunların içinde az miktarda başka maddeler de bulunur. Bunun yanında Satürn'ün (ve halkalarının) dönmesi ve bu sebeple Dünya'dan bazen yalnızca halkaların kenarlarının görülebilmesi halka şeridinin gezegenin toplam boyutuna kıyasla oldukça ince olduğunu düşündürmektedir. Tahminlere göre halka sistemi bazı yerlerde birkaç metre kadar inceliyor olabilir.

Peki halka neden bu kadar incedir? Buz parçacıkları neden gezegenin her tarafına yayılmamıştır? Bu ise cevabı daha uzun bir hikayedir ve Satürn'ün dönüyor olmasıyla yakından ilgilidir. Bununla beraber halkaların içinde birçok parça ile oluşmaya başladığını düşünürsek bu yörünge parçalarının çağlar boyunca halka sisteminden bir yukarı, bir aşağı geçeceği çıkarımına ulaşabilirsiniz. Ancak bu geçiş süreci, yörünge parçaları için oldukça tehlikelidir; yörünge parçaları kendi halkalarını oluşturan parçalarla, ve hatta bir başka hat yörüngesinde bulunan parçalarla bile çarpışabilirler. Bu çarpışmalar zaman içinde halka eğimini kademeli olarak azaltma eğilimindedir ve nihayetinde bugün gördüğümüz "diske yerleşme" süreci ortaya çıkar. Satürn'ün ayrıca 22 uydusu vardır ve bunların da halka sistemini dengede tutmaya yardımcı oldukları bilinmektedir. Görmesi çok daha zor olsa da Uranüs, Neptün ve Jüpiter'in de halkaları vardır; Cornell'in astronomları Jüpiter'in halka sisteminin keşfinde oldukça etkili olmuştur.^[1]