KOZMİK TOZ BİZE EVREN HAKKINDA NELER ANLATIYOR?
Bilim insanları Dünya’nın dört bir köşesinde kozmik toz kalıntıları buluyor. Sonuçta ortaya ne çıkacak?
Uzayı düşündüğünüzde, zihniniz hep büyük şeylere, gezegenlere, yıldızlara ve galaksilere çekilir. Ancak evrenin sırlarının çoğu, zar zor görebildiğiniz şeylerde gizlidir: Kozmik toz. Güneş Sistemimizi düşünün. Gezegenler arasındaki boşluklar, çapı bir milimetrenin onda birinden daha küçük olan toz tanecikleriyle doludur. Güneş ile Jüpiter arasındaki tüm tozu bir araya toplarsanız, 25 kilometre genişliğinde bir küre oluşturabilirsiniz. Berrak bir gecede, şehir ışıklarından uzakta, bu parçalardan yansıyan güneş ışığını (zodyak ışığı) bile görebilirsiniz.
Aralarında zodyak tozu üzerine doktora tezini 2007 yılında tamamlayan, ünlü grup Queen’in gitaristi Brian May’in de olduğu bir çalışmada, bu tozun yüzde yetmişinin gezegenlerin arasından geçen kuyruklu yıldızlar tarafından biriktirildiği ortaya çıktı. Geriye kalanın yaklaşık yüzde 22’si asteroidlerin çarpışmasından dolayı oluşurken, yüzde sekizlik bir bölüm ise yıldızlararası uzaydan Güneş Sistemi’ne gelmiş görünüyor. Bilim insanları uzun zamandır bu yıldız tozunu yakından incelemek istiyor. NASA, 1999 yılında Stardust (Yıldıztozu) görevini başlattı ve görevin amaçlarından biri, kozmik toz örneklerini Dünya’ya getirmekti. Görev 2006’da tamamlandı ve 2014’te bilim insanları yedi adet gezegenlerarası toz parçacığı ele geçirdiklerini açıkladılar.
Aslında kozmik toza ulaşmak için uzaya sonda fırlatmamıza gerek yok. Dünya, Güneş’in yörüngesinde dolanırken, düzenli olarak toz akımlarının içinden geçiyor. Bu parçacıklar, saniyede yaklaşık 70 kilometre hızla Dünya’ya çarpabiliyor. Daha büyük boyutlu parçacıklar atmosfere öylesine vahşi bir şekilde girip yanıyorlar ki, onları meteor (halk arasında yıldız kayması olarak bilinir) olarak görüyoruz. Yine de tozun bir kısmı bu zorlu yolculuktan sağ çıkıp yere düşmeyi başarabiliyor.
Geçmişte araştırmacılar, kozmik toz tanelerinin milyonlarca yıldır biriktiği ve buzda korunduğu, Antarktika’nın donmuş bölgelerine odaklanmıştı.
Ancak, Norveçli amatör bilim insanı ve ödüllü caz müzisyeni Jon Larsen, bu kadar uzağa gitmeye gerek olmadığına inanıyordu. Kozmik toz hakkında daha fazla okudukça, onu bir şehrin kaosunun içinde bulabileceği fikriyle büyülendi. Aralarına gizlenmiş Dünya dışı toz parçacıkları bulma umuduyla Oslo’daki
binaların oluklarından tortu örnekleri toplamaya başladı. Larsen, tavsiye almak için Imperial College London’daki Dr. Matt Genge’e başvurdu.
Genge, “ilk başta tavsiyem, böyle bir şey yapmaması oldu” diyor. “Çünkü yıllar geçtikçe, sokakta kozmik toz bulduğunu iddia eden insanlara çok alıştık ve bulunan her tozun sonrasında insan yapımı olduğu ortaya çıktı.” Modern bir şehrin kirli, işlek merkezinde, kozmik tozu sanayi tozundan ayırmak imkânsız bir görev gibi görünüyor. Genge’e göre, her yıl Dünya yüzeyinin her metrekaresine ortalama sadece altı kozmik toz parçacığı düşüyor. “Sokaklarımızda, evlerimizde ve giysilerimizde bulunabilirler” diyor. Ancak Genge ve araştırmacı arkadaşları her zaman bu küçük noktaları kentsel alanlarda bulmanın çok zor olacağını düşündü. Sadece Antarktika veya uzay gibi bozulmamış yerlerde bulmak mümkün olabilirdi.
Ama Larsen inatçıydı. Oslo’nun oluklarından topladığı enkazın içindeki mikroskobik parçacıkları izole etmek için mıknatıslar kullandı ve buluntuların görüntülerini Genge’e göndermeye devam etti. Sonunda, yaklaşık beş yıl boyunca süren bu e-posta trafiğinden sonra nihayet Genge’in dikkatini çeken bir fotoğraf geldi.
Genge, “gerçekten kozmik bir toz parçacığına benziyordu” diyor. Larsen’i birlikte daha yakından incelemek için Londra’ya davet etti. Larsen, topladığı 300 kilogramlık oluk malzemesinde, 500 mikroskobik kozmik toz parçacığını izole etmeyi başarmıştı. İnatçı amatör bilim insanı, her şeyden önce profesyonellere bunun mümkün olduğunu göstermişti. Sadece Oslo da değildi. Larsen gittiği diğer şehirlerden de örnekler toplamıştı. Paris, Berlin ve Houston’ın çatılarında da uzay tozu bulmuştu.
Larsen’in buldukları, bilimsel bir perspektiften bakıldığında çok önemli. Örnek topladığı bazı oluklar, düzenli olarak (belki de yılda bir kez) temizlenen ticari binalardandı, bu yüzden bulduğu toz taneleri Dünya’ya çok yakın zamanda gelmiş olmalıydı. Genge, şu anda Dünya’da biriken toz miktarını Antarktika gibi yerlerde bulunan geçmiş kayıtlarla karşılaştırdı. “Küçük bir değişiklik
gözlemledim” diyor. “Toz, şu anda son bir milyon yıldır olduğundan daha yavaş geliyor gibi görünüyor.” Genge, bunun daha büyük bir döngünün parçası olduğuna inanıyor. Dünya’nın yörüngesi, Güneş Sistemi’ndeki diğer gezegenler tarafından çekildikçe hafifçe şekil değiştirir. Toz parçacıklarının yörüngeleri de bu şekilde etkilenir ve bu nedenle Dünya’ya gelen toz miktarının düzenli olarak tekrar eden bir modelde yükselip alçaldığı düşünülüyor.
Bu eğilimi daha açık bir şekilde anlamak, astronomların doğal toz döngüsünün içine kaydedilmiş özel olayları tespit etmesine izin verecek. Milyonlarca yıl önce meydana gelen bir asteroit çarpışmasını örnek olarak ele alalım. İki uzay kayası birbirine çarptığında, çok sayıda yeni uzay tozu yarattılar, bunların bir kısmı daha sonra Dünya’ya düştü ve kayaların içine sıkıştı veya buzla kaplandı.
Ancak gezegen bilimciler, bu toz döngüsünün doğal iniş çıkışlarının gezegenin neresinde olduğunu bilmedikleri sürece, tozdaki artışın ne kadarının yalnızca asteroit çarpışmasından kaynaklandığını kesin olarak öğrenemezler. Geriye kalanların ne olduğunu görmek için arka plandaki tozları kaldırmak, bize son yüz milyon yıldaki Güneş Sistemi etkilerinin geçmişi hakkında çok şey anlatabilir.
Peki ya yere ulaşamayan tozlar ne olacak? Bu tozlar da bilimsel olarak değerli. Genge, “atmosferdeki kozmik tozun Dünya’nın iklimini etkileyebileceğine dair teoriler var” diyor. Bulutların oluşması için etraflarında yoğunlaşmalarına imkân
verecek bir madde olması gerekli. Alçak irtifa bulutları söz konusu olduğunda, bu madde Dünya yüzeyinden yukarı doğru kalkan toz parçacıklarıdır. Ancak, bu karasal toz yalnızca yaklaşık 50 kilometre yükseğe kadar çıkabilir. Bu irtifadan daha yüksekteki herhangi bir bulut, dünya dışı toz etrafında yoğunlaşmış olmalı. Bu nadir oluşumlar gece ışıldayan bulutlar (noctilucent) olarak adlandırılır. Bazı araştırmacılar bu bulutları iklim değişikliğiyle ilişkilendiriyor. Hatta bazıları, kozmik tozun son Buzul Çağı’nın ortaya çıkmasında bir rol oynadığını öne sürdü.
Yine de, üst atmosferde ne kadar mikroskobik kozmik toz olduğuna dair tahminler arasında büyük farklılıklar bulunuyor. Bir uydu üzerindeki toz detektöründen alınan bilgiler ışığında her gün 300 ton kadar tozun Dünya’ya geldiği öne sürülmüştü. Alt stratosferdeki yer tabanlı radar, uçak ve balonlardan yapılan diğer ölçümler ise, bu miktarın 3 ton kadar olabileceğini gösteriyor.
Bu fark çok önemli. Kozmik toz bolsa, onun ürettiği metaller ozon tabakasının kimyasını etkiliyor olabilir. Atmosferde ne kadar kozmik toz bulunduğunu anlamak, aynı zamanda bu tozun iklim değişikliğindeki rolünü daha iyi anlamamıza yardımcı olacak. Bu, onu en iyi nasıl alt edeceğimizi belirlemede hayati önem taşıyor. Örneğin, küresel ısınmanın önüne geçmek için önerilen panzehirlerden biri jeomühendislik: Gezegeni soğutmaya yardımcı olmak için atmosfere gaz eklemek. Ancak, bunu etkili bir şekilde yapabilmek için, orada ne kadar kozmik toz olduğunu ve eklediğiniz gazlarla nasıl etkileşime gireceğini bilmemiz gerekli.
2012 ve 2017 yılları arasında uluslararası bir ekip, Karasal Atmosferdeki
Kozmik Toz (Cosmic Dust in the Terrestrial Atmosphere - CODITA) projesinin bir parçası olarak beş yıl boyunca atmosferik kozmik tozu araştırdı. Araştırmalar sırasında, Meteorik Ablasyon Simülatörü (Meteoric Ablation Simulator - MASI) adı verilen bir kozmik toz modeli geliştirildi. Laboratuvar ortamında, atmosfere girişi taklit etmek için kozmik toza benzer bileşime sahip parçacıklar hızlı bir şekilde ısıtıldı. Daha sonra üretilen metaller dikkatle izlendi. Simülasyon sadece 12 saniye sürüyordu, ancak bu süre zarfında ekip 6.000 ölçüm aldı. Bu deney, türünün ilk örneğiydi.
İster inanın ister inanmayın, Güneş Sistemimiz karasal kozmik tozun tek kaynağı değildir. Yakındaki süpernova patlamaları (büyük yıldızların şiddetli ölümleri) yıldızlararası uzaya, Güneş Sistemi’ne ve atmosferimize toz parçacıkları fırlatabilir.
2016 yılında bir grup astronom, deniz tabanındaki maddelerde demir-60 elementi keşfettiklerini duyurdu. Demir60,
sıradan demirden milyonlarca kat daha az bulunan radyoaktif bir demir izotopu. Daha da önemlisi, bu maddenin sadece süpernovalarla oluşabileceğini biliyoruz. Patlayan yıldızlar, Dünya’nın deniz yataklarını kozmik tozla dolduruyor. Buz nasıl parçacıkları yüzeyde hapsedip koruyorsa, deniz tabanı da süpernova olaylarından gelen tozu koruyor. Burası, yakın zamanda gerçekleşen patlamaları incelemek isteyen astronomlar için önemli bir zaman kapsülü. Kozmik tozu Dünya’nın her yerinde bulmak mümkün. Genge’in dediği gibi, giysilerimizde ve evlerimizde bile olabilir. Larsen, çatılarda bile olduğunu kanıtladı. Antarktika’daki buzların içinde de var, başımızın 50 kilometre üzerinde bulutlar oluşturuyor ve denizin dibine yerleşmiş olarak bizi bekliyorlar. Şu anda bu gizemin kapısını çok az aralamış durumdayız. Kozmik toz, bize
Güneş Sistemimizin geçmişi ve hatta gezegenimizin geleceği hakkında bilgi verebilir.