Ay'ı Oluşturan Çarpışma Dünya'da Yaşamın Neden Var Olduğunu Açıklayabilir

Güneş Sistemi, her şeyin hareket halinde olduğu yoğun bir yerdir. 4,5 milyar yıl önce, gezegenler hala oluşmakta, gezegenimsi cisimler ve gezegen embriyoları etrafta dolaşıp birbirlerine çarpışırken, burası daha da kaotikti.

Her nasılsa, tüm bu kaosun içinde, Dünya karbonlu kondritlerin ve onlarla birlikte gelen amino asitlerin ve diğer yaşamı mümkün kılan kimyasalların payından fazlasını aldı.

Kozmokimya çalışmaları, Dünya'nın kütlesinin %5 ila %10'unun genç gezegene çarpan karbonlu kondritlerden geldiğini göstermiştir. Çalışmalar ayrıca, bunun büyük bir kısmının Ay'ı oluşturan Theia çarpma cisiminden geldiğini göstermektedir.

Bu fikirleri daha titiz bir şekilde test etmek için, üç araştırmacı Güneş Sistemi'nin oluşumunun dinamik simülasyonlarını kullanarak bunu tekrarlayabileceklerini görmek istedi.

Araştırmanın başlığı “Dünya'ya çarpan son dev çarpışan göktaşı Theia'nın dinamik kökeni”dir. Baş yazar, Portekiz'deki Lizbon Astronomi Gözlemevi'nin Astrofizik ve Uzay Bilimleri Enstitüsü'nden Duarte Branco'dur. Araştırma, Icarus dergisinde yayınlanacaktır.

Kozmokimyada kritik ayrımlardan biri, karbonlu kondritler (CC'ler) ile karbonsuz meteorlar (NC'ler) arasındaki farktır. Bu ayrım, Güneş Sistemi'ndeki meteor popülasyonunu iki gruba ayırır ve Güneş Sistemi'nin iki farklı malzeme rezervuarı içerdiğini gösterir.

CC'ler Güneş'ten daha uzak, muhtemelen Jüpiter'in ötesinde oluşmuştur ve su ve organik bileşikler gibi daha fazla uçucu madde içerir. NC'ler ise demir meteorlar gibi maddeleri içerir ve daha az uçucu madde barındırır.

Theia'nın CC'leri ve uçucu maddeleri Dünya'ya taşıdığı fikrini test etmek için araştırmacılar Güneş Sistemi'nin ayrıntılı simülasyonlarını gerçekleştirdiler. Bunlar, karasal gezegenlerin büyümesinin son aşamalarının N-cisim simülasyonlarıydı.

Simülasyonlar, Güneş Sistemi'nin gaz diskinin dağılmasından sonra gezegenlerin büyümesinin son aşamalarında başladı. Mevcut katı kütle, gezegenimsi cisimler ve gezegen embriyoları olarak ikiye ayrıldı.

Simülasyon, Jüpiter ve Satürn hala büyüyor ve madde biriktirirken içe doğru dağılan CC'leri de içeriyordu. Gezegenimsi cisimler ve gezegen embriyoları arasındaki boyut farkı nedeniyle, embriyoların karasal gezegenlerle etkileşime girme ve CC materyali taşıma olasılığı daha yüksektir.

Araştırmacılar üç tür simülasyon gerçekleştirdi. İlki, sadece küçük CC nesnelerini veya planetesimalleri içeren “sadece küçük” simülasyon. İkincisi, sadece büyük CC nesnelerini veya gezegen embriyolarını içeren “sadece büyük” simülasyon. Üçüncüsü, hem CC planetesimalleri hem de embriyoları içeren ve “karışık senaryo” olarak adlandırılan simülasyon.

Bu senaryoların her birinden 10 simülasyonun alt kümesinde, dev gezegenlerin dinamik dengesizliğinin etkisini dahil ettiler. Bu, astronomide “Nice modeli” olarak bilinir ve dev gezegenlerin yörüngelerini ilk oluştukları yerden nasıl değiştirdiklerini açıklar.

Amaç, CC'lerin ve NC'lerin Güneş Sistemi'nde nasıl dağıldığını belirlemek ve Dünya'nın diğer kayalık gezegenlerden, özellikle Mars'tan daha fazla CC'ye sahip olmasının nedenini anlamaktı. Araştırmacılar ayrıca, Theia çarpışmasının Dünya'nın CC malzemesinin büyük bir kısmını getirmesinden sorumlu olup olmadığını anlamak istediler.

Açık bir sonuç, dev gezegenlerin kararsızlığının, özellikle Jüpiter'in farklı bir yörüngeye kaymasının, Dünya'nın CC malzemesinin birikiminde belirgin bir etkiye sahip olduğudur.

Araştırmacılar dev gezegenlerin dinamik dengesizliğini eklediklerinde, durum daha da ilginç hale geldi. Yazarlar, “Dev gezegenlerin dengesizliği, sistemin evrimini önemli ölçüde değiştirerek güçlü bir eksantriklik dalgalanmasına neden oldu ve bu da bir dizi çarpışma ve fırlatmaya yol açtı” diye yazıyor. Ancak, sistemin nihai durumu çok fazla değişmedi.

Simülasyonların önemli bir kısmı Theia çarpışmacısı ile ilgilidir. Önceki araştırmalar, Theia'nın karbonlu bir nesne olabileceğini göstermektedir. Eğer bu doğruysa, Dünya'nın yaşamı destekleyen yaşanabilirliğinin büyük bir kısmı bu çarpışmadan kaynaklanmış olabilir.

"Dev gezegen istikrarsızlığının olmadığı karma senaryoda, Dünya'nın son çarpışmacısı tüm simülasyonların yarısından fazlasında CC bileşeni içeriyordu. Simülasyonların %38,5'inde son çarpışan nesne saf bir CC embriyosuydu ve %13,5'inde çarpışan nesne daha önce bir CC embriyosunu biriktirmiş bir NC embriyosuydu" diye yazıyor araştırmacılar.

Genel olarak, simülasyonlar Güneş Sisteminin erken dönemlerinde iki farklı gezegenimsi halka olduğunu gösteriyor. Bir iç halka kayalık gezegenimsel nesnelerden, bir dış halka ise karbonlu kondritlerden oluşuyordu.

Daha sonra, buz devleri içe doğru göç ettikçe, CC materyalini iç Güneş Sistemi'ne itmişlerdir. Bunların bazıları asteroit kuşağında sıkışmış, daha büyük olanlar ise tercihli olarak kayalık gezegenlerin yörüngelerine dağılmıştır.

“Karasal gezegenlerin geç aşamadaki birikimi, NC embriyoları ve gezegenimsi cisimler arasında bir dizi dev çarpışma ve ara sıra CC nesnelerinin çarpışmasını içermektedir” diye açıklıyor yazarlar.

Bu senaryo, Güneş Sistemi hakkında birkaç şeyi açıklıyor. Karasal gezegenlerin kütlelerini ve yörüngelerini ve asteroitlerin yörünge dağılımını açıklıyor. Ayrıca, Mars'ın Dünya ile aynı CC madde konsantrasyonuna sahip olmadığı durumlarda, Dünya ve Mars'ın CC kütle fraksiyonunu da açıklıyor.

CC maddenin sadece gezegenimsi cisimler şeklinde olduğu küçük simülasyon doğru olsaydı, Mars ve Dünya'nın CC kütle fraksiyonu yaklaşık olarak aynı olurdu.

Araştırmacılar, diğer araştırmalarla uyumlu olarak, Theia'nın Dünya'nın son büyük çarpışan nesnesi olabileceğini ve bol miktarda CC materyali içerdiğini göstermeye çalıştılar. Görünüşe göre başarılı oldular.

Simülasyonlarda, Dünya'nın son dev çarpışması Theia ile oldu ve bu nesne, Dünya'yı yaşanabilir hale getirmeye yardımcı olan daha yüksek CC materyali konsantrasyonlarına sahipti. Bu sonuç, bilimsel düşünceyle uyumludur.

Çalışma, son çarpışmanın gazın dağılmasından 5 ila 150 milyon yıl sonra gerçekleştiğini gösteriyor. Bunların büyük bir kısmı 20 ila 70 milyon yıl içinde gerçekleşti. Theia çarpışmasının zamanlamasında belirsizlikler var ve bu sonuçlar bu belirsizlikler içinde geçerli.

Simülasyonlar, CC embriyolarının ve gezegen oluşumlarının Dünya'nın büyümesi boyunca birikmiş olabileceğini, ancak büyümenin sonraki aşamalarında yoğunlaştığını gösteren diğer sonuçları da destekliyor.

“Bu senaryo bağlamında, Dünya'ya çarpan son devasa cisim, tüm karışık simülasyonların yaklaşık yarısında bir CC bileşeni içeriyordu” diye yazıyor yazarlar.

“Bunların çoğunda (simülasyonların %38'inde) Theia, saf bir CC embriyosuydu ve geri kalan vakalarda Theia, daha önce bir CC embriyosunu biriktirmiş bir NC embriyosuydu.”

Araştırma ayrıca Jüpiter'in Güneş Sistemi'nin yapısında önemli bir rol oynadığını da göstermektedir. Jüpiter sadece asteroit kuşağını kesmekle kalmaz, aynı zamanda dış Güneş Sistemi'nden gelen CC materyalini kayalık gezegenlerin, özellikle de Dünya'nın yoluna saçarak, karasal gezegenlerin nihai bileşimini belirlemede önemli bir rol oynamıştır.

Dünya'nın bugün olduğu gibi yaşamı sürdürebilen bir dünya haline gelmesi için milyonlarca şeyin tam olarak doğru olması gerekiyordu. Bunun gibi başka dünyaların var olma olasılığı bilinmemektedir. Bir ötegezegenin yaşamı destekleyebilmesi için, yaşanabilir bölgede olması yetmeyebilir.

Yaşanabilir bölgelerdeki kayalık dünyalara karbon taşıyan ve göç eden dış dev gezegenler de dahil olmak üzere, doğru olması gereken çok sayıda değişken olabilir.

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.