2015 yılında cüce gezegen Plüton ve uydusu Charon'un yakınından geçen New Horizons uzay aracı, bu iki gök cisminin ne kadar karmaşık olduğunu ve Plüton'un aktif bir atmosfere sahip olduğunu gözler önüne sermişti. Bu gözlemler, o zamana kadarki Plüton anlayışımızı tamamen değiştirdi.
Şimdi ise James Webb Uzay Teleskobu (JWST) tarafından 2022 ve 2023 yıllarında yapılan yeni gözlemler, Plüton'un atmosferinin Güneş Sistemi'ndeki diğer tüm atmosferlerden tamamen farklı olduğunu gösteriyor.
Bunun en önemli nedenlerinden biri, atmosferde bulunan ve ısınıp soğudukça yükselip alçalan pus parçacıkları.
Plüton'un atmosferi, nitrojen, metan ve karbon monoksitten oluşan karmaşık bir pus tabakası. JWST verilerine göre, bu pus parçacıkları, ısınıp soğuyarak atmosferin enerji dengesini kontrol ediyor. Bu durum oldukça sıra dışı ve Güneş Sistemi'ndeki diğer gök cisimlerinde hiç görülmedi.
Bu gözlemlere ilham veren fikir, bir zamanlar bir bilim insanının öne sürdüğü 'çılgın bir fikir' olarak nitelendiriliyordu.
Ancak fikir sahibi ve meslektaşları, eğer pus Plüton'u soğutuyorsa, güçlü orta kızılötesi radyasyon yayması gerektiğini ve kızılötesine duyarlı bir teleskobun bu fenomeni 'görebileceğini' öngörüyordu.
Bu öngörüden yola çıkan bir gökbilimciler ekibi, Plüton atmosferinin ısı dengesinin pus tarafından nasıl kontrol edildiğini incelemek için JWST'yi kullandı.
Yapılan gözlemlerin öngörüyü doğrulaması bilim dünyasında büyük heyecan yarattı. Bir gezegen bilim hipotezinin bu kadar kısa sürede, sadece birkaç yıl içinde doğrulanması sık rastlanan bir durum değil.
Plüton, Charon ve Atmosferleri
Plüton'daki atmosfer kimyasal açıdan zengin; nitrojen, metan ve karbon monoksit karışımından oluşuyor. Charon'un ise kayda değer bir atmosferi yok, ancak mevsimsel gaz çıkışları yaşanabilir.
New Horizons'ın geçişi sırasında ve sonrasında Plüton'da gördüğümüz pus, nitrojen ve metanın fotokimyasal reaksiyonlarının aktif bir sonucu. Bu açıdan, Satürn'ün uydusu Titan'da gördüğümüz puslara benziyor.
Ancak bu sürecin nasıl işlediğini anlamak için New Horizons'ın yapabildiğinden daha uzun süreli gözlemler gerekiyordu.
2022'de JWST tarafından Plüton ve Charon üzerinde yapılan gözlemler, MIRI aracını Plüton'un pus ve atmosferine odakladı. Ayrıca her iki gök cisminde 18, 21 ve 25 mikron dalga boylarında ölçümler yapıldı.
Plüton'daki atmosfer aktivitesini tam olarak anlamak için bilim insanları yalnızca Plüton'un atmosferi hakkında veri almak istedi. 2023'te MIRI, dikkatini Plüton'a yöneltti ve orta kızılötesi (4.9 - 27 mikron) aralığında atmosfer ve pus verileri sağladı. Bu sayede bilim insanları, Plüton'daki atmosferik değişimler ve aktivite hakkında daha eksiksiz bir resim elde etti.
Sonuçlar, Plüton ve Charon'un dönüşleri sırasında yüzey termal radyasyonunda – yani sıcaklık değişimlerinde – farklılıklar olduğunu ortaya koydu.
Bu verileri iki gök cisminin termal modelleriyle karşılaştıran araştırmacılar, Plüton ve Charon'un farklı bölgelerinin ısısal durağanlığı (termal atalet), yayım gücü (emissivite) ve sıcaklığı üzerinde güçlü kısıtlamalar belirleyebildi. Bu özellikler, Plüton üzerindeki küresel buz dağılımlarını yönlendiriyor ve maddelerin Plüton'dan Charon'a taşınmasına neden oluyor.
Yüzeydeki uçucu buz dağılımlarının mevsimsel döngüleri, Plüton yüzeyi boyunca buz birikintilerinin göç etmesine neden oluyor. Sanki çeşitli buz yatakları 'alıp' başka yerlere yeniden dağıtılıyor gibi. Bu maddelerin bir kısmı da tamamen Plüton'dan çekilip Charon'a yerleşiyor.
Bilim insanlarının bildiği kadarıyla, bu durum Güneş Sistemi'nde başka hiçbir yerde gerçekleşmiyor.
Sıcaklıkları Kontrol Etmek
Yeni veriler, Plüton'un atmosferinin Güneş Sistemi'ndeki gezegen atmosferleri arasında benzersiz olduğunu gösteriyor. Plüton'un ışınım enerji dengesi – yani gelen güneş ışığı ile uzaya ısı kaybı arasındaki denge – diğer gök cisimlerinde olduğu gibi gaz molekülleri yerine ağırlıklı olarak pus parçacıkları tarafından kontrol ediliyor.
Bu durum, Plüton'u incelemeyi daha da ilginç hale getiriyor. Aynı zamanda, neredeyse tamamen nitrojen ve hidrokarbon karışımından oluşan Dünya'nın erken atmosferi hakkında da bazı ipuçları veriyor.
Plüton'un pusunu ve kimyasını inceleyerek, erken Dünya'yı yaşanabilir kılan koşullar hakkında yeni bilgiler edinebiliriz.
JWST çalışmaları, Plüton'un atmosferindeki etkileşimin karmaşıklığını ve bu etkileşimin Charon'da bulunan maddelere olan katkısını anlamaya yönelik sadece bir ilk adım.
Plüton, gezegen atmosferlerinin nasıl davrandığına dair geniş aralıkta gerçekten eşsiz bir konumda bulunuyor. Bu bize, aşırı ortamlarda pusun nasıl davrandığına dair anlayışımızı genişletme şansı veriyor.
Ve bu sadece Plüton'la sınırlı değil – Neptün'ün uydusu Triton ve Satürn'ün uydusu Titan'ın da benzer nitrojen ve hidrokarbon atmosferlerine ve yoğun pus parçacıklarına sahip olduğunu biliyoruz. Bu nedenle onların rollerini de yeniden düşünmemiz gerekiyor.
