Elmas yağmuru

Güneş Sistemi'nin en uzak gezegenleri Uranüs ve Neptün hakkında yakın gezegenlere göre çok daha az bilgi sahibiyiz. 

Bu iki gezegenle ilintili yeterli bilgiye ulaşamamış olmamız, Güneş Sistemi ve galaksimizi anlamamızı sınırlandırıyor. Çünkü bu büyüklükteki gezegenlerin Samanyolu'nda son derece yaygın olduğu saptandı. Galaksimizde, Uranüs ve Neptün'e benzer büyüklükte gezegenlerin sayısının, çok daha büyük olan Jüpiter ve Satürn'e benzer büyüklükteki gezegenlerin sayısından kabaca dokuz kat daha fazla olduğu belirtiliyor.

Bir yıldız sistemindeki dış gezegenlerin bize kendi Güneş Sistemi'mizin oluşumu hakkında ipuçları sağlayacağı beklentisi var. Hem gezegen sistemlerinin nerede ve nasıl oluştuğunu daha iyi anlamak hem de yaşamı sürdürebilecek gezegenleri nerede arayacağımız konusunda yolumuzu aydınlatması açısından Neptün ve Uranüs'ü keşfetmek bilim insanlarının rüyalarını süslüyor. 

Ancak Güneş Sistemi'mizin bu dış gezegenlerini incelemek çok kolay değil.  

Voyager 2

İkiz uydular Voyager 1 ve Voyager 2, Ağustos 1977'de uzaya fırlatıldığında, uzay çağı henüz 20'li yaşlarındaydı. Aradan 40 yıl geçti ve onlar tarihte Güneş Sistemi'nden çıkıp yıldızlararası uzaya giren ilk insan yapımı nesneler oldular.

İkizlerden Voyager 2, Güneş Sistemi'nin bu en az bilinen ve en uzak gezegenleri olan Uranüs ve Neptün'ün sırlarını açığa çıkarma misyonu ile donatıldı ve bugüne kadar bu uzak gezegenleri yakından ziyaret eden tek uzay aracı oldu. Daha sonra yıldızlararası boşluğa geçiş yaptı.

Biliyorsunuz, Güneş Sistemi kayasal gök cisimleri ile çevrili ve bunlar Kuiper Kuşağı olarak adlandırılan çok geniş bir bariyer oluşturuyorlar. Bu sınırın hemen önünde Neptün gezegeninin yörüngesi bulunuyor. Biraz daha ileride, sonradan cüce gezegen statüsüne indirilen Plüton var. 

Voyager 2'nin Neptün'e yakın geçişi, 25 Ağustos 1989 tarihinde gerçekleşti. Daha sonra Kuiper kuşağı'ndan kaçan bir kayasal nesne olduğu düşünülen uydusu Triton'a yakın geçiş yaptı.  

Bu bölgeye 1983'te ilk giren NASA'nın Pioneer 10 uzay aracı olmuştu. Ancak bu uzay aracı bölgedeki gezegenleri ve kayasal cisimleri ziyaret etmedi.

Özellikle Neptün'ün manyetik alanının özellikleri, kendi ekseni etrafında dönüş süresi, hareketli atmosferi, uyduları ve halkaları hakkında birçok bilgi, Voyager 2'nin ziyareti sırasında edinildi. 

NASA, Voyager 2 uçuş görevinden sonra, Neptün sisteminin bilimsel keşfini bir "Flagship mission" olarak kabul etti. 

"Flagship mission"  yani "Amiral gemisi görevi" terimi, yüksek öncelikli, düşük riskli ve pahalı NASA projelerini ifade ediyor. 

Neptün ve Uranüs

Neptün adını Roma mitolojisindeki deniz tanrısından alıyor. Babası Satürn, annesi Ops (bolluğu simgeleyen tanrıça) olan Neptün, Jüpiter ve Plüton'un da kardeşidir. Yunan mitolojisindeki karşılığı ise Poseidon. 

Uranüs ise Roma'nın değil, Yunan mitolojisinin tanrısıdır. Bilinen en eski ve en güçlü tanrılardan olup kozmik bir güce sahiptir. Gaia nın hem oğlu ve aynı zamanda kocası olarak Titanlar, Hekatonkheir'ler ve Kyklop'ların atasıdır. Gökyüzüne hakimdi,r bu nedenle Cennetin Tanrısı olarak bilinir. 

Neptün, 23 Eylül 1846 yılında Berlin Gözlemevi'nde Galle tarafından keşfedilmiş, Güneş Sistemi'nin sekizinci ve Güneş'e en uzak gezegenidir. Neptün'ün bilinen 14 uydusu var. Bunlar içinde en kayda değer olanı Triton; Güneş Sistemi'ndeki en soğuk gök cismi olarak tanımlı. Triton ve Neptün farklı yönlerde dönüyorlar, bu durum Triton'un bir uydu olmasından çok esir düşen bir gezegen olduğu şeklinde yorumlanıyor. 

Uranüs ise 1781’de William Herschel tarafından keşfedildi. Başlangıçta bir yıldız ya da bir kuyruklu yıldız olarak tanımlandı ancak sonradan 1783 yılında bir gezegen olduğu anlaşıldı. 27 uydusu bulunuyor; bu uydularından dördü üzerinde volkanik oluşumlar gözlenmiş. 

Elmas yağmuru

Uranüs ve Neptün "buz devleri", çok daha büyük olan Jüpiter ve Satürn ise "gaz devleri" olarak tanımlı.

Güneş Sistemi'nin en uzak gezegenleri olan Uranüs ve Neptün'ün "buz devleri" olarak adlandırılmasının nedeni onları birer gaz devi olan Jüpiter ve Satürn'den farklı bir sınıflamaya dahil etmek için. Gaz devleri Jüpiter ve Satürn ağırlıklı olarak hidrojen ve helyum gazından oluşmaktadır. 

Buna karşılık, Uranüs ve Neptün çoğunlukla su, amonyak ve metandan oluşur. Gökbilimciler genellikle bu yapıyı "buz" olarak adlandırırlar. 

Her iki gezegen de katı çekirdeklere sahip olmakla birlikte hidrojen ve helyum zengini atmosfere sahiptirler. Dış iki katman su, metan ve amonyak gibi bileşiklerden oluşuyor. Bu nedenle amonyak ve metan gezegendeki suya  "buzlu" bir görünüm vermekte. Her iki gezegenin de parlak mavi rengi, atmosferlerleindeki metanın bir sonucudur.

Amonyak ve metan, ısı ve basınç altında kimyasal olarak reaktiftirdirler. Özellikle metan molekülü, yüksek sıcaklık ve yoğun basınç altında parçalanır ve karbon serbest kalır. Ayrışan karbon atomları uzun zincirler oluşturarak en kararlı karbon formu olan elmas kristalini oluştururlar. 

Elmas; bulunduğu katmandaki metan, amonyak ve sudan daha yoğun olması nedeniyle gezegenin çekirdeğine doğru batmaya başlar. Yol boyu sıcaklık artar; sonra sıvı karbona dönüşerek tekrar yüzeye çıkar ve döngü tekrarlanır. 

Dolayısıyla "elmas yağmuru" terimi de buradan gelmektedir.

"Elmas yağmuru" fikri, Voyager 2 fırlatılmadan önce telaffuz ediliyorsa da ilk olarak 1981'de  Marvin Ross tarafından Nature'da yayınlanan bir makalede yer alıyor. 

Ancak bu öngörüyü test etmek ve doğrulamak için Uranüs veya Neptün'e bir uzay aracı gönderip araştırmak oldukça zor; bu nedenle bilim insanları, Uranüs ve Neptün katmanları içinde gerçekleşen elmas oluşumu süreçlerini modelleyerek elmas yağmuruna neden olan koşulları laboratuvar ortamında simüle ettiler ve bu buz devi dış gezegenlerin evriminde yer alan kimyasal süreçlerin doğasına ilişkin ipuçları aradılar. Laboratuvar çalışmalarının pozitif sonuç verdiği ve nano ölçekte elmas üretimi sağlandığı rapor ediliyor.

Bilim insanları, laboratuvarda üretilen elmaslar birkaç nanometre çapında olsa da gezegen koşullarında milyonlarca yıl süren süreçler göz önüne alındığında Uranüs ve Neptün'ün kayalık çekirdeklerini kalın elmas tabakalarının çevrelemiş olabileceğini düşünüyorlar. 

Gezegen bilimi için yola çıkan bilim insanları, şimdilerde laboratuvar koşullarında geliştirdikleri tekniği endüstriyel ölçekte elmas üretimi için araştırıyorlar. 

Her bilimsel adım, hemen beraberinde bir teknolojik uygulamaya kapı açıyor. Temel olan bilimsel alt yapı; o yoksa, o teknolojiyi satın almaktan başka şansınız yok demektir!

Kaynakça: 

https://www.americanscientist.org/article/on-neptune-its-raining-diamonds  https://www.nature.com/articles/292435a0 
https://www.space.com/diamond-rain-atmosphere-uranus-neptune  https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/studying-the-edge-of-the-sun-s-magnetic-bubble https://www.nasa.gov/mission_pages/sunearth/science/Heliosphere.html https://solarsystem.nasa.gov/news/792/10-things-to-know-about-the-kuiper-belt/