Ay nasıl oluştu? Birkaç saatte…

Ay nereden geldi? Nasıl oluştu? 

Tarih boyunca pek çok kişi bu sorunun cevabını aradı. Onlarca teori üretildi. 

Dünya’ya Mars büyüklüğünde bir gezegen çarpmış olabilir miydi?

Bilim insanları bir süper bilgisayara ellerindeki tüm verileri yükleyerek böyle bir çarpışmanın simülasyonunu hazırladılar. Bugüne kadar yapılmış en yüksek çözünürlüklü simülasyonlardan biri olan bu çalışmaya göre Ay büyük bir çarpışma sırasında sadece birkaç saat içinde oluşmuş olabilir. 

Güneş sistemindeki 8 gezegenin etrafında dönen 200’ün üzerinde doğal uydu var. Fakat bunların gezegenlere dağılımı oldukça ilginç. En dıştaki gezegenden başlayarak Neptün’ün 14, Uranüs’ün 27, Satürn’ün 83, Jüpiter’in 80 ve Mars’ın da 2 uydusu var. Tek uydusu olan tek gezegen Dünya. Üstelik Güneş’e en yakın doğal uydu da Ay. Çünkü iç gezegenler olarak sınıflandırılan Venüs ve Merkür’ün hiç uydusu yok. Yani Ay, Güneş Sistemi içinde çok özel bir gök cismi. En büyük uydu değil. Örneğin Satürn’ün etrafında dönen Titan onun iki katı kadar. Ama ona bakarsak Satürn de Dünyanın neredeyse 10 katı büyüklüğünde. Uydu ve etrafında döndüğü gezegen büyüklükleri kıyaslandığında Ay yine bir rekor kırıyor. Sekiz gezegenin tüm uyduları arasında gezegenine göre açık ara en büyüğü. Diğer gezegenlerle uydularına baktığımızda devasa cisimlerin etrafında dönen minik gök cisimleri görüyoruz. Oysa Ay neredeyse Dünya’nın dörtte biri kadar. Bu oransal büyüklükleri nedeniyle bazı astronomlar ikili gezegen sistemi olarak değerlendirilmesini bile düşünmüşler.

Peki ne oldu da bu ilginç özelliklere sahip uydu ortaya çıktı? Bu konuda öne sürülen belli başlı düşünceler şu şekilde…

Toplanma hipotezi, Dünya ve Ay’ın, Güneş Sistemi’nin ilk zamanlarındaki birikim diskinden, oradaki partiküllerden ve gazlardan ya da bir kara delikten ikili bir sistem olarak aynı anda ve birlikte oluştuğunu ileri sürüyor. Ancak Dünya’nın çekirdeğindeki demir miktarıyla Ay’ın çekirdeğindeki demir miktarı arasındaki farkın sebebini açıklayamıyor.

Bölünme (Fizyon) hipotezi, eskiden çok daha büyük bir hızla dönen Dünya’nın kütlesinin bir parçasını dışarı attığını ve bu parçanın Ay’a dönüştüğünü ileri sürüyor. Ünlü biyolog Charles Darwin’in oğlu George Darwin tarafından önerilen bu tez Apollo görevlerine kadar bir miktar popülerliğini korudu ancak daha sonra gözden düştü.

Yakalama hipotezi, Ay’ın aslında Güneş Sistemi’nin başka bir bölümünde oluştuğunu ileri sürüyor. Fakat bir süre sonra Dünya’ya çok yaklaşınca yavaşlayarak onun kütleçekimine kapılıyor. Bu düşüncenin zayıf noktası da Ay’ın nasıl yavaşladığını açıklayamaması. 

Bu ve benzeri hipotezlerin hepsinin de zayıf noktaları var. Bunların hepsi de Ay’a gidilmeden önce sadece Dünya’dan yapılan gözlemlere dayanıyordu ve kağıt üzerinde yapılan matematiksel hesaplamalarda bazı tutarsızlıklar ortaya çıkıyordu.

Sonra iki önemli gelişme oldu. Bilgisayar icat edildi ve Ay’a gidildi. 

1969’da Ay’a ilk kez ayak basan astronotlar dönüşte oradan topladıkları örnekleri getirdiler. Bunları inceleyen bilim insanları, Dünya’daki bazalt kayalarına benzediklerini fark ettiler. Hawaii’deki aktif bir volkanın etrafında bulabileceğiniz türde kayalardı. Daha da ilginci Ay’daki elementlerin Dünya ile tamamen aynı izotop oranlarına sahip olduğunu buldular. Bu ilginç bir durum çünkü güneş sisteminin başka yerlerinden gelen tüm diğer kayalar, uzaydan düşen göktaşları, farklı izotop oranlarına sahipler. Bu da bize Ay ve Dünya materyallerinin çok, çok benzer olduğunu gösteriyor.

Ayrıca Ay yüzeyinde devasa kraterler var. Bunlardan bazıları o kadar büyük ki ancak yüzlerce kilometre çapındaki meteorların çarpması sonucunda oluşabilir. Güneş sisteminin ilk zamanlarında Dünya’nın oluşum aşamasında iç gezegenler bölgesinde böylesine büyük gök cisimleri dolaşıyor olabilir. İşte bu fikir bilim insanlarının aklına yeni bir hipotezi getirdi. Gezegen büyüklüğünde bir gök cismi Dünya’ya çarparsa Ay’ın oluşmasına yol açabilir mi?

Bu soruyu kağıt üzerinde yapılacak matematiksel hesaplamalarla anlayabilmek çok zor. O yüzden 1972’de astronomlar bir bilgisayar yazılımı geliştirdiler. Bu program, güneş sisteminin ilk dönemlerindeki yığılma sürecini simüle etmek için o zamanın imkanlarıyla yapılan kabaca bir girişimdi. Gökbilimciler, Dünya’nın yakınında, ona çarpabilecek başka gök cisimleri olup olamayacağını bulmak istediler. Eğer başka bir cisim varsa ve Dünya’ya çarparsa, Ay büyüklüğünde bir uydu oluşabilir mi? Bu ilkel bilgisayar simülasyonuna göre evet, böyle bir şey mümkün olabilirdi. Böylece şu ana kadar geliştirilen en geçerli fikir ortaya çıkmış oldu: Büyük çarpışma teorisi.

4,5 milyar yıl önce Theia adı verilen hipotetik bir gezegen vardı. Mars büyüklüğündeki bu gezegen Dünya ile çarpışarak paramparça oldu. Bir kısmı Dünya’nınüzerine saçıldı. Geri kalan kısmı da Ay’ı meydana getirdi. Bazı antik gezegen kuramcılarına göre tamamen ortadan kaybolmadı. Bazı parçaları halen 4 ve 5 no’lu Lagrange noktalarında varlığını sürdürüyor olabilir.

Theia gezegeniyle çarpışma hipotezi, uydumuz Ay’ın nasıl ortaya çıktığını açıklamanın yanı sıra, Dünya’nın çekirdeğinin kendi boyutundaki bir vücut için neden beklenenden daha büyük olduğunu da açıklayabiliyor; Theia’nın çekirdeği ve mantosu, Dünya’nın çekirdeği ve mantosu ile kaynaşmış olabilir.

1972’deki ilk bilgisayar programından bu yana pek çok simülasyon yapıldı. Çarpışma modelleri incelendi. Partiküllerin nasıl davranacağı ve birbirlerini nasıl etkileyeceği üzerine çalışmalar yapıldı. Bilim insanları, çarpmanın ardından Dünya’nın üst katmanlarının tamamen eridiğine inanıyor. Çarpışma Dünya’nın dönme hareketini başlatıyor. Ayrıca Dünya’nın şeklini önemli ölçüde bozuyor. 

Bugüne kadar yapılan simülasyonlarda büyük çarpışma sonrasında Dünya’nın etrafına saçılan materyallerin 1 yıldan kısa bir süre içinde birleşerek Ay’ı oluşturduğu düşünülüyordu. Ancak Ekim 2022’de yayımlanan en güncel çalışmaya göre bu saatler içerisinde meydana gelmiş olabilir. 

​​Bu araştırmada kullanılan simülasyon, Ay’ın kökenlerini veya diğer dev etkileri incelemek için bugüne kadar yapılan en yüksek çözünürlükte ve en ayrıntılı çalışmalardan biri. Süperbilgisayar kullanıldığı için daha önceki çalışmaların göremediği bir şekilde partiküllerin yeni davranışlarını ortaya çıkarmayı sağladı.

NASA ve Durham Üniversitesi’nin yaptığı bu yeni simülasyonda hipotetik gezegen Theia Dünya’ya yaklaşmaya başlıyor. Mars büyüklüğündeki gezegen Dünya ile çarpışıyor. Uzaya saçılan enkaz başlangıçta bir değil iki ayrı gök cismine dönüşüyor. Bunlardan uzakta yer alan ve daha küçük olan cisim bizim doğal uydumuz haline geliyor. Yakındaki daha büyük parçanın kütle çekimi de daha güçlü olduğundan Dünya’yla birleşiyor. O sırada Ay daha geniş ve stabil bir yörüngeye oturuyor. 

Büyük çarpışma teorisi, Ay’ın kökeni için bugüne kadarki en kabul edilebilir açıklama.

Evren buna benzer çarpışmalarla dolu. Şu anda bile kim bilir nerelerde ne gibi çarpışmalar, birleşmeler, savrulmalar meydana geliyor. 

Bilim insanları bu çarpışmalarda hangi faktörlerin rol oynadığını ne kadar iyi simüle edebilir, ne kadar iyi analiz edebilirse, bir gezegenin nasıl evrimleşerek kendi Dünyamız gibi yaşanabilir hale gelebileceğini anlamaya da o kadar hazır oluruz. Ay’ın nasıl oluştuğu hakkında ne kadar çok şey öğrenirsek, kendi Dünyamızın gelişimi hakkında da o kadar çok şey keşfederiz.