2015 yılında Plüton'a ulaşarak cüce gezegenin buzlu ve puslu atmosferinin yanı sıra çeşitli jeolojik süreçlerle şekillenmiş inanılmaz dünyasını gözler önüne seren New Horizons uzay aracı, o zamandan beri bilim insanlarının bu küçük dünyanın gizemlerini çözme çabalarına ilham kaynağı oluyor. New Horizons ekibinden planetary scientist Carly Howett, geçtiğimiz ay Maryland'de düzenlenen bir konferansta yaptığı açıklamada, "Hala çözülmesi gereken çok fazla soru var." diyerek, kendisinin ve meslektaşlarının bu gizemleri aydınlatmak amacıyla yeni bir görev tasarladığını belirtti.
Güneş sisteminin dış bölgelerini incelemeyi amaçlayan böyle bir görev, onlarca yıl sürebilir ve onaylanması henüz kesinleşmiş değil. Howett'in 2021 yılında Planetary Science Journal'da yayımlanan ve görevin konseptini detaylandıran bir çalışmasında belirttiği gibi, "Bu görev 50 yılı aşkın bir süre boyunca çalışabilir, bu da mühendislik, görev operasyonları ve veri analizi açısından daha önce hiç görülmemiş zorluklar ortaya çıkaracaktır."
Plüton'un Derinliklerinde Bir Okyanus Mu Var?
Roma mitolojisinde Plüton, ölüm tanrısı ve yeraltı dünyasının hükümdarıdır. Bu cüce gezegene yapılacak bir geri dönüş görevi için Howett ve ekibi, Yunan mitolojisinde Plüton'un eşi ve "yeraltı kraliçesi" olarak bilinen Persephone'un adını kullanmayı tercih etmiş. Howett, bu ismi seçme nedenlerini şöyle açıklıyor: "Plüton'un yeraltı dünyasının Roma tanrısından adını alması ve liderlik rollerinde birçok kadın bulunan ekibimizi yansıtması için kadın bir isim istememiz nedeniyle, bu isim oldukça uygun göründü."
Persephone görevi, önceki görevlerde kullanılan araçlardan esinlenerek ancak bazı değişikliklerle 11 farklı enstrüman taşıyacak. Görevin temel amacı, Plüton'un günümüzde bir yeraltı okyanusuna sahip olup olmadığını belirlemek olacak. New Horizons görevi öncesinde bu soru sorulsaydı, çoğu bilim insanı bunun pek olası olmadığını düşünürdü. Çünkü birçok buzlu dünya başlangıçta sulu bir katmana sahip olsa da zamanla donmaktadır. Güneş sisteminin 4.5 milyar yıllık ömrü boyunca sıvı halde kalabilmesi için, bu okyanusun sıcak kalması gerekmektedir. Bilim insanları, bazı uyduların ana gezegenleriyle ve komşu uydularıyla olan etkileşimleri sayesinde sürekli esnediğini ve bu durumun okyanuslarının donmasını engellediğini düşünüyor. Plüton'un en büyük uydusu olan ve Plüton'la neredeyse aynı kütleye sahip Charon da bu etkileşimle Plüton'u ısıtabilir; ancak bunun için okyanusun, donma noktasını düşürecek yüksek oranda su dışı bileşenlere sahip olması gerekmektedir.
New Horizons'ın Plüton'un oldukça genç ve hafif kraterli yüzeyini ortaya çıkarmasıyla birlikte, çoğu bilim insanı bir okyanus olasılığını daha fazla düşünmeye başlamıştır. New Horizons, Plüton'u sadece birkaç saat boyunca yakından incelemiş olsa da, en yakın geçişinden önce ve sonra aylarca bu cüce gezegeni gözlemlemeye devam etmiştir. Buna karşılık, Persephone'un bu küçük dünyaya üç yılı aşkın bir süre boyunca yörüngeye girerek daha uzun süreli ve yakın görüntüler elde etmesi hedeflenmektedir.
Persephone Neler İnceleyecek?
Persephone görevi, yerçekiminin bir dünyanın kütlesine uyguladığı çekimden kaynaklanan "bira göbeği" benzeri bir iz olan fosil şişkinlik belirtilerini aramak için Plüton'un şeklini inceleyecektir. Şişkinlikler, katmanlar sıvı haldeyken daha kolay oluşur ve donarak sabitlenebilir. New Horizons bu tür bir birikinti gözlemlememiş olsa da, Persephone daha detaylı incelemeler yapabilecek daha hassas bir enstrüman gönderecektir. Howett'in konferansta belirttiği gibi, "Bu görev Plüton'un tamamını görüntüleyebilmeli, bu da olağanüstü olacaktır."
Persephone ayrıca, Satürn'ün uydusu Enceladus'a yapılan ölçümlere benzer yerçekimi ve topoğrafya ölçümleri kullanarak Plüton ve Charon'un bileşimini belirlemeye çalışacak ve iç buz katmanlarının kalınlığını hesaplamayı hedefleyecektir. Yüz yıl süren bir kış dönemi yaşayan Plüton'a ulaşacak olan Persephone, bu soğuk dönemde görev yapacaktır. Cüce gezegenin büyük bir kısmı karanlıkta kalacağı için, görevin bu karanlığın içini görebilen enstrümanlara ihtiyacı olacaktır. Kameralar, New Horizons'ın yanından geçerken karanlıkta kalan yarım küre dahil olmak üzere tüm dünyanın yüzeyini daha derinlemesine ve farklı dalga boylarında haritalandıracaktır. Ayrıca, görevin sıcak bir iç mekanı gösterebilecek sıcak noktaları, devam eden aktivite ve püskürme belirtilerini arayacak ve yüzeyin 2015 gözlemlerinden bu yana değişip değişmediğine dair göstergeler bulmaya çalışacaktır. Bu incelemeler, bilim insanlarının Kuiper Kuşağı'nın yıllar içindeki etkinliğini daha iyi anlamalarına yardımcı olacaktır.
Güneş sisteminde bol miktarda buzlu dünya bulunmasına rağmen, hem Plüton hem de Charon'un sıra dışı yüzey özellikleri vardır. Plüton'un Tartarus Dorsa bölgesinde metan buzundan yapılmış bıçak benzeri yapılar yüzeyi kaplamaktadır. Bilim insanları, bu sivri uçların metanın doğrudan katıdan gaza geçtiği süblimleşme yoluyla oluştuğunu düşünmektedir, ancak bu henüz kesinleşmemiştir. Charon'un ise donmuş bir hendeğin içine batmış tuhaf bir buz dağına sahip olması, buzlu zirveler arasında benzersiz bir özelliktir. Her iki yüzey de egzotik buzlarla kaplıdır ve Plüton'daki dondurucu sıcaklıklarda bu buzların özelliklerinin anlaşılması, görevin önemli bir bileşeni olacaktır.
1988'de astronomlar Plüton'un etrafında zayıf bir atmosfer tespit etmişlerdi, ancak bileşimi belirsizliğini koruyordu. New Horizons, daha fazla soru ortaya çıkarırken bazılarına da yanıt verdi. İlginç bir şekilde, Plüton'un atmosferinin bir kısmını Charon'a aktararak, zamanla eksen değiştirebilecek belirgin bir kırmızı kutup oluşturduğu görülmektedir. Persephone'un temel hedeflerinden biri, kütle spektrometrisi aracılığıyla atmosferin bileşimini doğrudan tespit etmek olacaktır. Persephone ayrıca, Plüton'un etrafındaki uzayı da inceleyecektir. Plüton o kadar uzaktır ki, Güneş'ten gelen ışığın buraya ulaşması 5.5 saatten biraz fazla sürer ve Plüton'dan bakıldığında Güneş gökyüzünde nokta gibi görünür. Charon, görevin hedeflediği tek uydu olmayacaktır. Persephone'un fırlatma zamanı, daha küçük uydulardan kaç tanesini gözlemleyebileceğini belirleyecektir, ancak muhtemelen dört uyduya da yakından bakacaktır.
New Horizons, Nix, Hydra ve Kerberos uydularında su buzu bantları ve Nix ve Hydra'da amonyak izleri keşfetmişti. Persephone, bu üç uydu ve Styx için daha detaylı spektrumlar alacak ve bu uyduların yanı sıra Charon'un yüzeylerinin ne kadarının, büyük olasılıkla oluşmalarına neden olan çarpışmadan arta kalan döküntülerle kaplı olduğunu belirlemeye çalışacaktır. Daha küçük uyduların en iyi gözlemleri muhtemelen yakın yörüngedeki Styx uydusu için yapılırken, Plüton'un en dıştaki uydusu Hydra için ise en zorlayıcı olacaktır; ancak görevin ne zaman fırlatılıp Plüton'a varacağına bağlı olarak Kerberos veya Hydra'dan birine yakın geçiş de mümkün olabilir. Persephone, Plüton'da üç yılı aşkın bir süre kalacak ve bu süre zarfında çift sistem etrafındaki yörüngeleri kullanarak, sistemden ayrılacaktır. Görevin bir yıl uzatılması, New Horizons'ın Plüton geçişinden sonra Arrokoth'u ziyaret etmesi gibi, uzay aracının başka bir Kuiper Kuşağı nesnesini ziyaret etmesine olanak tanıyacaktır. Böyle bir uzatma, görevin ne zaman fırlatılıp varış yapacağına bağlı olsa da, Güneş sisteminin oluşumundan kalan kalıntılar hakkında önemli bilgiler sağlayabilir. Bu, Kuiper Kuşağı nesnelerinin Dünya'dan incelenmesinin zorluğu göz önüne alındığında büyük bir bilimsel geri dönüş sağlayacaktır.
Plüton: Yeni Nesil Araştırma
Plüton'a geri dönüş, sıradan bir girişim olmayacaktır. New Horizons'ın ilk yolculuğu on yıldan kısa sürmüş olsa da, gezegensel hizalanmadaki değişiklikler bir sonraki ziyaretin yalnızca uçuşunu 27.5 yıldan biraz fazla sürmesine neden olacaktır ve beş adet Yeni Nesil Radyoizotop Termoelektrik Jeneratörleri (NGRTG'ler) gerektirecektir. Bu jeneratörler, radyoaktif malzemenin bozunmasını kullanarak uzay aracını güçlendiren nükleer pillerdir. Görevin uzun ömrü, dondurucu uzay sıcaklıklarında her şeyi sıcak tutmak için birden fazla NGRTG'ye ihtiyaç duyacaktır. Uzay uçuşları için plütonyumun hala kıt olduğu bir dönemde bu büyük bir talep demektir. Şu anda NASA'nın hedefi, yılda 1.5 kilogram plütonyum üretmektir; mevcut RTG'ler ise 4.8 kilogram kullanmaktadır. Bu, dış gezegen keşifleri için plütonyuma önemli bir yatırım gerektirecektir. Ayrıca finansal bir yatırım da gerektirecektir. Howett'in sunumunda belirttiği gibi, Persephone görevinin tahmini maliyeti 3 milyar dolardır.
Yarım yüzyıllık bir görev potansiyeliyle, uzay aracı birden fazla yedek sisteme sahiptir. Ancak Stern, zaman ölçeği uzun olsa da bunun duyulmamış bir durum olmadığını belirtiyor. NASA'nın Hubble Uzay Teleskobu 35 yıl sonra hala işlevsel durumda ve 48 yıl önce fırlatılan Voyager 1 ve 2 uzay araçları da öyle. Persephone görevi için bir başka zorluk da üzerinde çalışan insanlarla ilgilidir. Potansiyel bir 50 yıllık görev göz önüne alındığında, araştırmacılar Persephone'un üç nesil sürecek bir görev olacağını ve üç farklı bilim insanı grubunun kariyer ömürleri boyunca görev alacağını tahmin etmektedir. Bilgi ve eğitim, bir nesilden diğerine aktarılmalıdır. Aslında Stern, gecikmiş katılımın New Horizons görevini planlamadaki en zorlu kısımlardan biri olduğunu belirtiyor. Stern, "Bunu nasıl yapacağımızı biliyoruz. Sabırlı olmanız ve bunun için plan yapmanız gerekiyor." diyor. Uzay aracının fırlatma fırsatları 2029'dan 2032'ye kadar her yıl mevcuttur. Sonrasında Jüpiter'in yörüngesi, sonraki fırsatları bir dekada engellemektedir. Persephone, NASA'nın Gezegen Görev Konsept Çalışması'nın bir parçasıydı; bu çalışma, on yıllık çalışma için potansiyel gelecekteki görevler hakkında bilinçli kararlar almasını sağlayan çeşitli projeleri finanse etmektedir.
Howett, "Herhangi bir görevin birden fazla RTG'ye ihtiyaç duyması durumunda şu anda seçilmekte zorlanacağını düşünüyorum, ancak görev önerisinin yapılması sürecinin faydalı olduğunu düşünüyorum." dedi. Teklifin sadece böyle bir görevin geçerli olduğunu göstermediği gibi, yörünge turu gibi bazı parçaları diğer görevler tarafından da kullanılabilir. Ancak Persephone'u yakın gelecekte gökyüzünde görmeyi beklemeyin: sadece güç talebi bile onu resmi kayıtlardan uzak tutabilir. Howett'in görev önerisi, NASA'nın on yıllık anketini gelecekteki görevlerin öncelikleri ve fizibiliteleri hakkında bilgilendirmek için istenen birkaç projeden biriydi.
Ancak uzay ajansı RTG'leri ve destekleyici teknolojiyi geliştirmeye devam ediyor. Howett, devam eden teknolojik gelişmelerin görevin şansını artıracağını umuyor. "Persephone'un gösterdiği şeylerden biri, Plüton'a dönüp yörüngede kalmanın mümkün olduğuydu, ancak ucuz değildi." dedi. "Bir Flagship seviyesinde görev olması gerekirdi."
