Uzayda iklim değişikliği
Dünya’nın yanı sıra gezegenimizin komşularında da iklim değişiyor, ama kötü yönde…
Dünya’nın başının belada olduğu bir sır değil ve bu, büyük ölçüde bizim hatamız. Endüstri devriminden bu yana, atmosfere çok fazla miktarda karbondioksit ve diğer sera gazları pompalıyoruz, bu da gezegenimizin hızla ısınmasına neden oluyor. Bu artışı 1,5 derecenin altında tutmak için uğraşıyoruz ancak bu hedefi tutturamayacağımızı da tahmin ediyoruz. Sonuçlar çok korkunç olabilir: Yükselen deniz seviyeleri, su kıtlığı, artan göç ve kaynakları ele geçirmek için birbirimizle daha sık savaştığımız bir Dünya bizi bekliyor olabilir.
Bu şimdiye kadar karşılaştığımız en büyük düşman olabilir ve bu düşmanı büyük ölçüde kendimiz yarattık, ama yine de işleri tersine çevirmek için hâlâ zaman var. Bu konu hakkında kamu bilinci hiç bu kadar yüksek olmamıştı ve hem hükümetler hem bireyler yavaş yavaş sorumluluklarının farkına varmaya başlıyor. Acaba çok mu geç kaldık?
Sorunun bir kısmı, bir gezegenin iklim koşullarının, birçok değişkene sahip, inanılmaz derecede karmaşık bir sistem olması. Dünya tarih boyunca buz çağları ve daha ılıman mevsimler arasında değişen fazlarda kendi başına ısındı ve soğudu.
Arka planda yaşanan bu iniş çıkışlarla bizim katkılarımız nedeniyle gerçekleşen değişimleri nasıl ayrıştırırız?
Stirling Üniversitesi’nde araştırma görevlisi olan Dr. Nicholas Attree’ye göre, komşularımızın durumuna bakmayı deneyebiliriz. “Dünya’da gördüğümüz, doğal iklim döngüleri, artı insan etkisi” diyor. “Diğer gezegenlerin döngülerine bakarak doğal döngüleri ve kendi etkimizi daha iyi anlayabiliriz.”
Attree, Mars’ın iklim geçmişini yakından inceliyor. Mars, Güneş Sistemi’nde en çok araştırılan gezegen, yüzeyde dolaşan bir dizi aktif keşif aracı ve zemini yükseklerden inceleyen uydularla gezegeni sürekli mercek altında tutuyoruz. Mars’ın da Dünya gibi, ancak farklı iklim koşullarına sahip dönemler geçirdiğini keşfettik. Nedeni basit: kütle çekimi. Dünya’nın aksine, Mars’ın onu kararlı hale getirecek büyük bir uydusu yok. Bunu, Güneş Sistemi’nin devleri
Jüpiter ve Satürn’e daha yakın olmasıyla birleştirdiğimizde, bu dev komşularının Mars üzerinde çok güçlü etkilere sahip olduğunu görüyoruz.
Bu şekilde çekilmek, Mars’ın kendi ekseninde bir değişime yol açıyor. Ayrıca Mars’ın yörüngesinin şeklini zamanla değiştiriyor ve giderek daha az dairesel hale geliyor. Sonuç olarak, Mars’a düşen Güneş ışığının yoğunluğu sürekli değişiyor, ancak bu değişimler düzenli bir şekilde yaşanıyor. Tek bir döngü on binlerce yıl sürüyor.
Attree bu iklimsel dalgalanmaların Mars’ta bugün tespit edilebilir bir imza bırakıp bırakmadığını araştırıyor.
“Daha sıcak dönemlerde Mars yüzeyinin altındaki ısı akışında bir artış olmalı” diyor. “Bu ısının zamanla nasıl birikmiş olacağını modelledik.” Geçen yıl Kasım ayında NASA’nın InSight keşif aracının bu artan ısıyı tespit edebileceğini öne süren bir makale yayınlamıştı.
Mars zemininin altına girip inceleme yapacak şekilde tasarlanmış bir “köstebek” ile donatılmış olan InSight, Kasım 2018’de Kızıl Gezegen’e indi. Üzerindeki cihazlar arasında bir termometre de bulunuyor. Heat Flow and Physical Properties Package (HP) adı verilen bu cihaz, Mars’ın yüzeyinin altındaki ısıyı ölçmek için ideal.
Ne yazık ki bu görevde birçok zorluk yaşandı. İlk denemesinde, takılıp kalmadan önce sadece 35 santimetre derinliğe ulaşabildi. Görevi yöneten bilim insanları hâlâ bu sorunun üstesinden gelmeye çalışıyor ve planlandığı gibi daha derine inip inemeyeceklerini öğrenmeye çalışıyor, ancak durum pek umut verici görünmüyor.
Attree’nin tahminlerinde yer alan ısı farkını tespit etmek artık zor görünüyor.
“Bu cihaz mükemmel çalışsaydı, bulmamız muhtemeldi” diyor. Ancak yine de her şey bitmiş değil. Mars’ın geçmiş iklim döngülerini takip etmek için başka bir yol daha var: Karbondioksit.
Bugün bizim için
Dünya’da ürkütücü sıkıntılara neden olan bu gaz, Mars atmosferinin ana bileşeni. Buna rağmen atmosfer o kadar ince ki, yüzedeki atmosferik basınç Dünya’nın sadece yüzde 0,6’sı kadar.
Karbondioksit aynı zamanda Mars’ın kutup buzullarında donmuş olarak bulunuyor. Mars’ın yörüngesi ve eğimindeki değişiklikler nedeniyle Güneş ışığının yoğunluğu arttığında, karbondioksit buzu süblimleşiyor (katıdan gaza geçiş) ve Mars atmosferindeki karbondioksit oranı artıyor.
Gezegen tekrar soğuduğunda, gaz tekrar buzullara geri dönüyor. 1960’larda Mars üzerindeki atmosferik basıncın bu şekilde dönüşüm geçirerek bugünün seviyesinden dört kat daha az ve iki kat daha yüksek olduğu dönemlerin yaşandığı tahmin ediliyordu. Ancak bu teoriyi destekleyecek kanıtlar bulunamamıştı.
Daha sonra, Aralık 2019’da gerçekleştirilen yeni bir çalışma sonucunda bu kanıtların bulunduğu iddia edildi. Her şey, gezegenin güney kutbundaki karbondioksit buzu ve su buzu katmanlarına dayanıyor.
Bir kilometre derinliğindeki bu katman, şu anda Mars atmosferinde mevcut olan kadar karbondioksit içeriyor. Yörüngelerden alınan radar ölçümleri, bu bölgenin kuru buz ve su buzu katmanlarından oluştuğunu gösteriyor. Su buzu altında sıkışmış olan kuru buz sabit olmamalı, ancak şu anda kalıcı gibi görünüyor.
NASA’nın Jet İtki Laboratuvarı’ndan gezegen bilimci Peter Buhler’ın modellemesi, bu buzun kalıcılığını açıklamaya çalışıyor. Mars her ısındığında, kuru buzun bir kısmı su buzu altında sıkışıp kalıyor. Kaçan karbondioksit, sıcaklık düştüğünde su buzu üstünde tekrar birikiyor. Bu, gördüğümüz katmanlaşmaya yol açıyor. Bu katmanları incelemek, araştırmacılara milyarlarca yıl geriye, Mars’ın ikliminin, gezegenin yaşanabilir koşullara sahip olmasına izin verdiği bir döneme kadar giden bir tarihçesini
oluşturma imkânı verebilir.
Nihayetinde, Mars’ta bir zamanlar yaşam olup olmadığı sorusuna daha iyi bir cevap alabiliriz.
NASA’nın Goddard Uzay Araştırmaları Enstitüsü’nden Michael Way’e göre, bu çalışmalar Kızıl Gezegen’e gelecekte gönderilecek olan insanlı görevlerin nereye iniş yapacağını belirlemede de yardımcı olabilir.
Way, “kesinlikle iklim modelleyicileri ile ortak çalışmaları gerekli” diyor. “Onlar, yerleşimleri nereye kuracağınızı ve yer altı suyunun büyük olasılıkla nerede olabileceğini söyleyebilir.” Way ve meslektaşları NASA’nın Dünya’nın iklim modelini Mars dahil Güneş Sistemi’ndeki diğer gök cisimlerine uyarlamak için çalışıyor. Genel dolaşım modeli olarak bilinen bu model için Way, “okyanus dolaşımı, rüzgâr dolaşımı, bulut dinamikleri ve farklı bulut türleri gibi faktörleri birleştiriyor” diyor.
“Aynı zamanda atmosferimize kaç tane ışık fotonu girdiğini ve ne kadarının soğurulduğunu veya yansıtıldığını da tahmin ediyor.” Bu modeli başka dünyalara uygulamak, kolay bir iş değil. Way, “bu modeli günümüz Mars’ına uygulamak çok zor” diyor. Bilgisayar teknolojisindeki gelişmeler daha karmaşık modellerin daha kısa sürede tamamlanmasına izin verdiği için zamanla bu alanda işler daha kolaylaşacak gibi görünüyor.
Mars zorsa, Venüs’ün iklimini modellemek çok daha zor. Dünya’nın “ikizi” adı verilen bu gezegen tam bir cehennem. Kalın karbondioksit bulutları Güneş’ten gelen ısıyı yakalıyor ve gezegen yüzeyinde sıcaklıklar 400 derecenin ötesine yükseliyor. Atmosfer basıncı, Dünya’nınkinden yaklaşık 100, Mars’takinden 15.000 kat daha fazla. Bu faktör, Venüs’e uzay görevleri gerçekleştirme yeteneğimizi ciddi şekilde kısıtlıyor. Venüs yüzeyine ulaşan araçlar kısa sürede çevre şartlarına yenildi. Way, “Venüs hakkında çok az veri noktamız var” diyor. Mars’tan farklı olarak, yüzeyde yüzey araştırma araçları dolaştırıp sıcaklık ölçümleri almak mümkün değil. “Sonuç olarak, modellerimiz oldukça sıkıntılı” diyor. Şimdiye kadar tasarlanan modeller, gezegenin erken dönemindeki magma okyanusunun ne kadar süre aktif kaldığına bağlı olarak Venüs için iki farklı olası iklim geçmişine işaret ediyor.
Kayaç gezegenler, gezegencik adı verilen kaya ve metal topakları birbirine vahşi bir şekilde çarpıp katı malzemelerin erimesi ile
oluştu. O dönemde ışığı daha yoğun olan Güneş’e daha yakın olmak, sıcak magma okyanusunun varlığı ile birleşince buhar ve karbondioksitten oluşan atmosfer ortaya çıktı.
Way, “atmosfer basıncı, Dünya’dan bin kat daha fazla olmalıydı” diyor. Suyun bir molekülü, bir oksijen atomuna bağlı olan iki hidrojen atomundan oluşur. Sıcak bir Venüs’te bu bağ düzenli olarak kırılıyordu. Hidrojen uzaya kaçıyor, oksijen ise magma okyanusunun içinde hapsoluyordu.
Way, “Süreç böyle gerçekleşmişse,
Venüs son 4 milyar yılın çoğunda kurak bir gezegen olarak yaşamış olmalı” diyor. Alternatif ise, magma okyanusunun yaşam süresinin çok daha kısa olduğu bir süreç. Way’e göre “bu durumda gezegen, suyu yoğunlaştıracak ve gölleri, nehirleri ve okyanusları dolduracak kadar serin olurdu”. Başka bir deyişle, Dünya’ya benzer bir süreç yaşanırdı. Belki de Güneş Sistemi’nde bir dönem aynı anda iki yaşanabilir gezegen vardı.
Eğer süreç ikinci tarif ettiğimiz gibi gerçekleştiyse, Venüs büyük ölçüde karbondioksitin rolü sayesinde son 4 milyar yılda ikliminde büyük bir değişim yaşadı.
Venüs’teki iklim değişikliğinin ana sebebinin atmosfere büyük ölçekte karbondioksit salan volkanik aktiviteler olduğu düşünülüyor. Way, “Venüs’ün aksine, Dünya sonunda karbondaki bu artışa göre kendini ayarlayacak. Ancak insanlık Dünya üzerinde bunu görecek kadar uzun yaşayamayabilir.”
Way ve arkadaşları Güneş Sistemi’nde kalın bir atmosfere sahip tek uydu olan Titan’ın iklimini de modellemek için fon bulmayı başardı. Way, “Titan, atmosferinin yoğunluğu Dünya’nın sadece 1,5 katı olduğu için ilginç” diyor. “İklim dinamiklerinin çoğu da benziyor.” Titan’ı incelemeye değer
15°C
-20°C
-4°C
-174°C
-179°C
hale getiren, Cassini görevinden ve 2005’te uydu yüzeyine iniş yapan Huygens’dan gelen önemli veriler.
Titan’da da Dünya’da olduğu gibi, yüzeyde buharlaşan ve yağmur gibi yağan bir sıvı var. Ancak bu sıvı su değil, muhtemelen uydunun çok soğuk olması nedeniyle metan olmalı. Araştırmacılar ayrıca Titan’da yaşamın yapı taşı olduğu bilinen karmaşık kimyasallar da tespit etti. Bugün Titan’ın iklimini anlamak bize bu kimyanın geçmişte moleküler prebiyotik zincirlerden tam gelişmiş biyolojik organizmalara evrimleşmesi için uygun koşullarda olup olmadığını gösterebilir.
Dragonfly (yusufçuk) uzay aracı bu hedefe doğru giderken potansiyel bir oyun değiştirici olabilir. 2019 yazında NASA, adını aldığı böceğe benzer şekilde, Satürn’ün uydusunda uçup birkaç bölgeye inip araştıracak olan dron benzeri bir uzay aracı projesini onayladığını duyurdu. 2026 yılında fırlatılacak ve 2034’te Titan’a varacak. Way’e göre, iklim modelleyiciler “hevesle bu verilerin gelişini bekliyor.”
Güneş Sistemi’ni paylaştığımız dünyalardaki iklim değişikliklerini anlamak için verilen bu mücadele bize iklim değişikliğine karşı verdiğimiz savaşta bilgi sunmaktan daha çoğunu yapacak. Zira bize ayrıca, neyin bir gezegeni uzun vadede tam olarak yaşanabilir kıldığı hakkında daha iyi bir fikir verecek. Güneş Sistemi’nin ötesinde yaşam arayışında buna çok ihtiyaç var.
Eğer vahşi volkanik aktivitelerden önce Venüs yaşanabilir gezegendiyse, belki de diğer yıldızların etrafında dolanan Venüs’e benzer gezegenleri de dışlamamamız gerekli.
Belki de yaşamı destekleyen bölge fikrine (bir yıldızın etrafındaki, sıcaklığın sıvı su için doğru olduğu dar bölge) çok fazla odaklanıldı.
Bir gezegenin atmosferinin içeriği, ısı dağıtımında büyük rol oynuyor ve bir dünyanın yaşama uygunluğunu değerlendirirken mutlaka dikkate alınması gerekiyor. Kim bilir, belki birgün bu gezegeni boşaltmamız gerekebilir.
Eğer öyleyse, Güneş’in çevresinde ve ötesinde hangi dünyaların yeni potansiyel evimiz olabileceğini bilmek, türlerimizin devamı için hayati önem taşıyabilir.