AY

AY

Uzaydaki en yakın komşumuz ve dünyamızın tek doğal uydusu olan Ay, insanoğlunun Güneş'ten sonra en çok ilgisini çeken gök cismidir. Küçük bir teleskopla dahi, yüzeydeki birçok ayrıntıyı görmek olasıdır. Uzay yolculuklarında ilk hedef Ay olmuştur, nedeni de oraya gitmenin Venüs ve Mars'a gitmekten çok daha kolay olmasıdır. Herşeye karşın Ay'da su ve atmosfer bulunmadığından bir yaşamın oluşması ve süregelmesi olanaksızdır. Uzay teknolojisi sayesinde üzerine ayak basılan Ay'a, yine insanoğlu 2000 yıllarında diğer gök cisimlerine gitmek için bir üs kurmayı plânlamaktadır.

Şekil 3.12: Ay’dan Yer’in görünüşü.

Ay, en parlak olduğu dolunay evresinde dahi Güneş parlaklığının 400 000 de biri kadar parlaktır. Eğer tüm görünen gök yüzü dolunaylar ile kaplı olsaydı yine de meydana gelecek parlaklık Güneş parlaklığının 50 de biri kadar olurdu. Ayın parlaklığı, yansıttığı Güneş ışığı ile meydana gelir. Ay'ın yansıtma gücü, yani aklık derecesi 0.07’dir yani Ay, yüzeyine düşen ışınların %93'ünü soğurur sadece %7'sini yansıtır.

Ay'ın çekim ivmesi küçük olduğundan atmosferini tutamamıştır. Bu nedenle gece ve gündüz arasındaki sıcaklık farkı büyüktür. Yer atmosferi, gündüz Güneş 'ten gelen ısıyı bir battaniye gibi koruyarak, gece-gündüz büyük sıcaklık farkına meydan vermez.

Ay'a küçük bir teleskopla baktığımızda veya fotograflarını incelediğimizde hemen kraterleri, dağlık bölgeleri ve denizleri görürüz. Deniz adı verilen bölgeler diğer bölgelere göre düz, geniş ve karanlık alanlardır. Yüzeyin yaklaşık %25'ini denizler, geri kalan %75'ini ise parlak dağlık bölgeler oluşturmaktadır. Rüzgârlar denizi” adı verilen bölgenin hemen yanında bulunan Appennine dağlarının yüksekliği 5500 metre kadardır.

Şekil 3.13: Ay’ın bize bakan yüzeyi ile arka tarafının ne denli farklı olduğunu göstermektedir. Bize bakan yüzeyde bol miktarda deniz varken arka tarafın yüzeyi ise kraterlerle kaplıdır. Buradan Ay’ın bize bakan yüzündeki kabuğun ince olduğunu ve geçmişte volkanik etkinliklerin bu yüzeyde meydana geldiğini anlıyoruz.

Kraterler, Ay'ın hemen hemen her tarafında, hem dağlık bölgelerde hem de denizlerde bulunmaktadır. Birçok kraterin tam ortasında merkezi çıkıntılar vardır. Çapı 150 km'den büyük kraterler olduğu gibi çok küçükleri de bulunmaktadır. Bazen birkaç kraterin iç içe olduğu görülmektedir. Kraterlerin, göktaşlarının Ay yüzeyine çarpması sonucu mu yoksa volkanik kökenli mi olduğu tartışılmıştır. Fakat kraterlerin Ay yüzeyinde düzensiz olarak dağılmaları bunların Volkanik kökenli olmadıklarının bir göstergesidir. Ay yüzeyinde bir zamanlar yanardağlar olduğuna ilişkin belirtiler de vardır. Küçük kubbe şeklindeki tepelerin görünüşleri Yer yüzeyinde görülen volkanik kökenli dağlara benzemektedir. Yine bazı kraterler düzensiz olarak dağılmayıp bir kraterler zinciri oluşturmaktadır. Bunların da volkanik kökenli olduğu sanılmaktadır. Son olarak da ara sıra gözlendiği bildirilen gaz bulutları veya kırmızı ışımalar, yine yanardağ etkinliğinin bir sonucu olabilir. Fakat Ay kraterlerinin büyük çoğunluğu çarpışma sonucu olmuştur.

Şekil 3.14: Apollo 16 astronotlarının Ay’dan getirdiği bir kaya parçası görülmektedir. Kayanın yapısı incelendiğinde Ay yüzeyindeki kayaların gök taşı çarpmaları ile nasıl bir değişim geçirdiği anlaşılmaktadır.

Ay'daki kayaların Yer yüzünde görülen kayalardan bir farkı yoktur. Ay denizlerindeki kayaların çoğu lav gibi erimiş materyalin soğuması sonucu oluşmuş, bazalt türü kayalardır. Yüksek bölgelerdeki kayalar ise yine erimiş materyalden fakat daha farklı fiziksel koşullar altında ve daha uzun süren bir soğuma sürecinde oluşmuşlardır. Astronotların getirdiği Ay toprağı örneklerinde çok az toz bulunmakta, gerisi çakıl taşı büyüklüğünde parçacıklardan oluşmaktaydı. Bunların, gök taşı yüzeye çarptığında yüksek ısıyla eriyip dışarı fırlatılan materyalin soğuması sonucu oluştuğu anlaşılmıştır. Tüm kaya ve topraklarda ergime noktası düşük elementlerin bolluğu Yer’dekilere göre çok azdır. Bununla beraber; kalsiyum, aliminyum ve titanyum gibi ergime noktası yüksek olan elementler, Yer’e kıyasla Ay'da daha fazla bulunmaktadır. Yer’de çok az miktarda olan titanyum elementi, bazı Ay kayalarında %10 miktarındadır. Ayrıca yine Yer’de çok az olan uranyum, toryum ve nadir elementlerin bolluğu da Ay'da fazladır. Ay kayalarının bir diğer özelliği de onları meydana getiren minerallerin içinde herhangi bir su izine rastlanmamasıdır.

Ay yüzeyindeki olguların tarihini saptamanın bir yolu göz önüne alınan bölgedeki kraterleri saymaktır. Eğer kraterleri meydana getiren olayların uzun bir süre devam ettiğini ve kuvvetli bir erozyon olmadığını var sayarsak hangi bölgede daha çok krater varsa o bölge diğerlerinden daha eski zamanda oluşmuştur, diyebiliriz. Ay denizleri gibi düz bölgeler dağlık ve kraterli bölgelere oranla daha yakın zamanda meydana gelmiştir. Çünkü, yüzey volkanik lavlar ile kaplanması sonucu düzleşmiştir. Astronotların getirdiği Ay toprağının lâboratuarda incelenmesi ile onların oluşum tarihi saptandı. En yaşlı kaya parçasının 4.4 milyar yıl (My) önce, en genç kayanın ise 3.1 My önce oluştuğu saptandı. Dağlık ve deniz bölgelerinden getirilen kayaların yaşları arasında belirgin bir fark bulundu. Dağlık bölgedeki kayalar 3.9 ile 4.4 My yaşlarında iken deniz bölgesi kayalar 3.1 ile 3.8 My yaşlarındadır. Dağlık bölgede bulunan kayaların çoğunun 3.95 My önce bir değişime uğradığı da saptandı. O tarihte bu kayalar eriyerek tekrar oluşmuştu. Bu ancak büyük bir olay sonucu olabilirdi. Belki de o tarihlerde, “Fırtınalar Denizi” nin tabanını oluşturan büyük bir kraterin meydana gelmesini sağlayan çok büyük bir çarpışma meydana gelmişti.

Yapılan gözlemlere dayanarak Ay tarihi konusunda bugün şöyle bir yargıya varabiliriz. Ay 4.6 My önce oluştu ve oluştuktan 200 milyon yıl sonraya kadar yüzey erimiş hâlde bulunuyordu. Ay'ın kendi özgün sıcaklığı ya da gök taşı çarpmaları sonucu meydana çıkan sıcaklık, yüzeyi o duruma getirmiş olabilir. Daha sonra yüzey tamamen soğudu. 4.2 My önceden 3.9 My önceye dek gök taşı bombardımanları, bugün gördüğümüz kraterleri meydana getirdi. Yaklaşık 3.8 My önce Ay'ın iç sıcaklığı yeter derecede artarak volkanik etkinlikler başladı. Ay yüzeyinde akan lavlar ilk bombardımanlar sonucu oluştu, geniş krater tabanlarını doldurdu. Bu noktaya kadar Ay ve Yer aynı gelişim tarihini izledi. Fakat, yaklaşık 3 My önce Ay'daki volkanik etkinlik bitmiş olmasına karşın Yer küre’de şu anda dahi yanardağlar lav püskürtmektedir. Ay iç sıcaklığını, atmosferi olmadığından dolayı, çok çabuk tüketmiş ve kalın bir kabuk oluşmuştur.

Yer-Ay sisteminde, Yer’in tedirginlik etkisi daha büyük olduğu için bugün, Ay’ın ekseni çevresindeki dönmesi, Yer çevresindeki dolanma dönemi ile aynıdır. Yer küre’nin ekseni etrafındaki dönmesinin yavaşladığı bugün gözlenebiliyor. Bu yavaşlama yılda 1.5x10^-5 saniyedir. Organizmaların yıllık ve günlük büyüme şekillerinden yararlanarak, fosiller incelendiğinde bundan 3.8 My önce, bir Yer yılının 400 gün, ve bir günün de 22 saat olduğu bulunmuştur. Gelecekte hem Dünya, hem de Ay birbirlerinin etrafında eş zamanlı dolanacaklar; dolanma ve dönme dönemlerinin 55 gün olacağı hesaplanmaktadır.

İnsanoğlu Ay'a ayak basmadan önce, onun her tarafı aynı kimyasal bileşimde olan basit bir cisim olduğu sanılıyordu. Fakat bugün; onun metalden oluşmuş bir çekirdeği, silisyumca zengin bir mantosu ve yüzeyinde bol miktarda hafif element içeren bir kabuğu olduğunu biliyoruz. Ay'ın bize bakan yüzeyinde kabuğun kalınlığı 65 km, arka tarafında ise bunun yaklaşık iki katı kalınlıktadır. Bu asimetri her iki yüzeyin farklı görünüşlerini açıklamaktadır.

Şekil 3.15: Süper bilgisayarlar yardımı ile yapılan benzetimle, çarpma kuramı sonucu Ay’ın nasıl oluştuğu görülmektedir. Sol üstteki ilk resim çarpmadan 18 dakika sonrasını, son resim ise çarpmadan 23 saat sonrasını göstermektedir. Son resim diğerlerinden farklı olarak parçacıkların yörünge düzlemi boyunca gösterilmiştir. Bu benzetimde çarpma sonucu hem manto hem de çekirdekten materyal fırlamaktadır, fakat demir gibi daha ağır materyeller Yer’e geri dönerken kayalık materyaller ise Ay’ı oluşturmaktadır.

Apollo astronotları Ay yüzeyinde dört farklı bölgeye sismograflar yerleştirdiler. Bu âletler yardımıyla her yıl meydana gelen binlerce zayıf Ay depremleri saptanmaktadır. Ay'daki deprem dalgaları üç nedenden kaynaklanır. Birincisi gök taşlarının ve uzay araçlarının yüzeye çarpması, ikincisi iç yapı, sonuncusu ise yaklaşık 300 ile 800 km arasındaki derinlikten kaynaklanan, büyük olasılıkla Yer tedirginliğinin neden olduğu depremler. Yer’deki tüm deprem kaynaklarının derinliği, 0 ile 100 km arasındadır ve bunlardan normal bir tanesinin üreteceği sismik enerji, Ay'daki tüm depremlerin ortaya çıkaracağı toplam sismik enerjiden daha fazladır. Deprem bakımından Ay'ın sakin olması artık onda volkanik bir etkinliğin kalmadığını gösterir.

Ay'ın içyapısı da Yer gibi farklı katmanlar gösterir. Dış kabuktan sonra gelen manto 1200 km kadar derine uzanır ve yoğunluğu kabuğa göre biraz daha fazladır. Bunun altında ise çapı 1000 km olan çekirdek bulunur. Dış kabuk ve mantonun katı olmasına karşın 1000°K'e varan sıcaklığıyla çekirdeğin yarı erimiş olduğu söylenebilir. Ay çekirdeği bol miktarda demir ve nikel içermediğinden, Ay'ın ortalama yoğunluğu Yer’e göre daha azdır.

"Ay, nasıl ve nerede oluştu?" sorusu bilim tarihi boyunca merak uyandırmıştır. 1898 yılında fizikçi George Darwin, Ay'ın, Yer küre genç ve ekseni etrafında hızla dönen bir gezegen iken merkezkaç kuvvetiyle Yer’den koptuğunu ileri sürmüştür. Bu düşünce parçalanma kuramı olarak bilinir. Darwin'e göre Pasifik Okyanusunun bulunduğu bölge, Ay'ın koptuğu bölgedir. Son zamanlarda Darwin kuramının bir değişik şekli önerildi. Buna göre Ay, genç ve hızla dönen Yer küre’nin ekvatorundan çıkan gazlardan meydana gelmiştir. Bu hızla, dönen bisiklet tekerleğinden fırlayan çamura benzer. Hızla dönen ve o zamanlar gazdan oluşmuş Yer küre’nin ekvatorundan fırlayan gazlar Ay'ı oluşturmuştur. Bu modelin bir benzerinde de Ay'ı oluşturan materyal, büyük bir gök cisminin Yer’e çarpması sonucu Yer‘den fırlatılmıştır ("Çarpma kuramı"). Üçüncü bir kuram ise yıldız ve gezegenlerin gaz bulutlarının yoğunlaşması sonucu oluştuğu düşüncesine dayanır. "Çift Gezegen Kuramı" olarak bilinen bu kurama göre Ay ve Yer Güneş bulutsusundaki iki komşu gaz halkasından çift gezegen olarak beraberce oluştu. Dördüncü ve en son ileri sürülen bir kurama göre de Ay, Dünya'dan bağımsız güneş sisteminin başka bir yöresinde küçük bir gezegen olarak meydana geldi ve yörüngesinde hareket ederken, bir gün Yer’in yakınından geçerken, onun çekim kuvveti ile yakalandı ve uydusu oldu. Bu düşünce de "Yakalanma kuramı" olarak bilinir.

Ay’ın çok yakından incelenmesi dahi onun kökeni konusundaki soruları açıklığa kavuşturmadı. Bu konu, bilim adamlarınca çözülmesi gereken bir giz olarak ortada durmaktadır.