Oksijen, yaşamın bir yapı taşından daha fazlasıdır. Yeni bir araştırma, elementin bilim adamlarının uzak yıldızların yörüngesindeki gezegenlerin iç kısımlarına gizlice bakmalarına yardımcı olabileceğini öne sürüyor.
Laboratuvar deneyleri, daha yüksek konsantrasyonlarda oksijene maruz kalan kayaların, daha düşük miktarlarda maruz kalan kayalardan daha düşük sıcaklıklarda eridiğini göstermektedir. Araştırmacılar , Ulusal Bilimler Akademisi’nin 9 Kasım tarihli Bildirilerinde yer alan bulgu, oksijen açısından zengin kayalık ötegezegenlerin kalın bir çorbamsı manto tabakasına sahip olabileceğini ve muhtemelen jeolojik olarak aktif bir dünyaya yol açabileceğini öne sürüyor .
Aşırı duygusal bir iç mekanın, kayalık bir gezegen üzerinde derin etkileri olduğu düşünülmektedir. Bir gezegenin derinliklerindeki erimiş kaya , Dünya’da olduğu gibi, yüzeydeki jeolojik aktiviteye güç veren magmadır ( SN: 7/31/13 ). Volkanik patlamalar sırasında, su buharı ve karbondioksit gibi uçucu maddeler magmatik sızıntıdan fışkırarak potansiyel olarak yaşam dostu atmosferler oluşturabilir ( SN: 9/3/19 ). Ancak Dünya’da manto erimesine neden olan faktörler iyi anlaşılmamıştır ve bilim adamları, demir gibi metallerin rolüne odaklanma eğilimindeler.
Pekin’deki Yüksek Basınçlı Bilim ve Teknoloji İleri Araştırma Merkezi’nde gezegen bilimci olan Yanhao Lin, oksijenin kaya erimesi üzerindeki etkisinin göz ardı edildiğini söylüyor. Oksijen, Dünya’da ve muhtemelen kayalık ötegezegenlerde de en bol bulunan elementlerden biridir, diyor. Bu nedenle, diğer bilim adamları daha önce bir elementin kelimenin tam anlamıyla dünyayı sarsan bir rol oynamanın çok yaygın olduğunu düşünmüş olabilirler, diye ekliyor Lin.
Yeni çalışmada Lin ve meslektaşları, sentetik, demir içermeyen bazalt kayanın kaya altında erime sıcaklıklarını iki ortamda ölçtüler: oksijen açlığı çeken koşullar ve oksijen açısından zengin havaya maruz kalan koşullar. Ekip, oksijenin erime üzerindeki etkisini izole etmek ve demirin kaya erimesini de etkileyebilecek etkilerini dışlamak için sahte kaya kullandı.
Ekip, erimiş kayaların 1000°C’nin altına soğuduğunda, oksijenli bazalttaki minerallerin oksijeni tükenmiş örneklerden daha uzun süre eridiğini gözlemledi. Oksijenli kayalar, benzerlerinden 100°C daha düşük sıcaklıklarda sürekli olarak katılaştı.
Araştırmacılar, tuzun buzun erime sıcaklığını düşürmesi gibi, oksijenin de benzer şekilde kayaların erimesini kolaylaştırdığı sonucuna varıyor. Lin , oksijenin katı kayadaki uzun silikon ve oksijen atom zincirlerini parçalayarak onları daha küçük parçalar oluşturmaya ikna edebileceğini varsayıyor. Bu fragmanlar daha hareketlidir ve daha uzun, karışık gruplara kıyasla daha kolay akabilir.
Oksidasyon derecesi, genç bir ötegezegenin şurupsu iç kısımlarının nihayetinde yeraltı katmanlarına nasıl yerleştiğini belirleyebilir. Araştırmacılar, daha düşük sıcaklıklarda daha oksitlenmiş ve erimeye daha yatkın bir bağırsağın daha küçük bir katı çekirdeğe, daha kalın çamurlu bir mantoya ve daha fazla metalden yoksun kabuklu bir kabuğa yol açabileceğini söylüyor.
Çalışmaya bir uyarı, araştırmacıların yalnızca oksijenin kayaların erime sıcaklığı üzerindeki etkisini test etmesidir. Ekip, muhtemelen gerçek dünyadaki birçok ötegezegenin iç kısmının bir parçası olan demir konsantrasyonu ve yüksek basınç gibi diğer faktörleri henüz dikkate almadı. Lin, bu ek faktörlerin erimeyi daha da tetikleyeceğini tahmin ediyor.
Araştırmaya dahil olmayan Oxford Üniversitesi’nden gezegen bilimcisi Tim Lichtenberg, bulguların “çok iyi bir çaba” olduğunu söylüyor. Manto erimesine yönelik diğer uyarılar, oksijenin katkısını aşabilir, ancak yeni sonuçların hala faydalı olduğunu söylüyor. Örneğin oksijenin potansiyel etkisini anlamak, bilim adamlarının astronomik gözlemlerinde karşılaştıkları herhangi bir ötegezegenin iç işleyişini ve tarihini açıklamak için değerli olabilir. Bilim adamları , diğer dünyaların atmosferlerini araştırmak için yeni başlatılan James Webb Uzay Teleskobu‘nu kullanmaya hazırlanırken, bu anlayış daha da değerli ve uygun olabilir ( SN: 10/6/21 ).
Laboratuar deneyleri, elbette, gerçek hayattaki gezegensel iç mekanların tüm nüanslarını yakalayamaz. Ancak Lichtenberg, belirli türdeki ötegezegenlerin nasıl ortaya çıktığına dair teorilerin formülasyonunu yönlendirmek ve doğrulamak için çalışmanın gerekli olduğunu söylüyor. Simülasyonlar, modelleme gibi diğer tekniklerle birleştirildiğinde deneysel sonuçların kapsamını genişletebilir.
“Gözlemler, modelleme ve deneyler,” diyor Lichtenberg, “bir üçlü var.” Bu üç uç, insanoğlunun bu kadar uzak dünyalara ayak basmadan çok önce, ötegezegen bilimini bir bütün olarak ilerletmek için birbirinden beslenir.
*** Bu makale İngilizce aslından Türkçe’ye çevrilmiştir. Çeviriden kaynaklanan dilbilgisi hataları için üzgünüz.
Y. Lin, W. van Westrenen and H-.K. Mao. Oxygen controls on magmatism in rocky exoplanets. Proceedings of the National Academy of Sciences. Vol. 118, November 9, 2021. doi: 10.1073/pnas.2110427118.
İlk yorum yapan siz olun