Mars'ın kuzey kutbundaki buz sanıldığından çok daha temiz çıktı

Mars'ın kuzey kutbunu kaplayan buz, uzun süredir bilim insanlarının merak konusu. Bu buz hem gelecekteki insanlı görevler için olası bir su kaynağı hem de gezegenin geçmiş iklimlerine ait kayıtları saklayan bir arşiv. npj Space Exploration dergisinde yayımlanan yeni bir çalışma, bu arşivin sanıldığından çok daha temiz olduğunu ortaya koyuyor: Kuzey kutbundaki açıkta kalan su buzunun içindeki toz oranı, önceki tahminlerin çok altında.

Yüzde 25'ten yüzde 3'e

Mars'ın kuzey kutup başlığı, yaz aylarında yaklaşık 1.000 kilometre çapa ulaşan, katmanlı yapıda dev bir su buzu kütlesi. Kışın üzerine 1,5-2 metrelik karbondioksit buzu, yani kuru buz birikiyor; bu tabaka yazın süblimleşerek altındaki su buzunu açığa çıkarıyor. Bilim dünyasında süregelen bir tartışma, bu buzun ne kadar toz içerdiğiyle ilgiliydi. Önceki modeller, yüzeydeki buz katmanının kütlece yaklaşık yüzde 25'inin toz olabileceğini öne sürmüştü.

Washington Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarı'ndan Aditya Khuller ile Pari Mohan'ın yürüttüğü yeni çalışma, bu hesabı baştan ele aldı. Araştırmacılar, Dünya'daki buz ve toz karışımları üzerine yapılan çalışmalarda kullanılan yaklaşımları Mars'a uyarladı. Sonuçta yüzey buzundaki toz oranının kütlece yüzde 3'ün altında olduğu bulundu. Kütlece toz oranı, toz kütlesinin buz ve tozun toplam kütlesine bölünmesiyle hesaplanıyor; yani yeni tahmin, eskisinin yaklaşık sekizde biri kadar.

Üç farklı aygıttan gelen veriler

Ekip, tahminini Mars'ı yıllardır inceleyen üç ayrı aygıtın ölçümlerine dayandırdı. Bunlardan biri ESA'nın Mars Express aracındaki OMEGA görüntüleyici tayfölçeri, ikincisi NASA'nın Mars Keşif Yörünge Aracı (MRO) üzerindeki CRISM tayfölçeri. Üçüncü veri kaynağı ise 25 Mayıs 2008'de Mars'ın kuzey ovalarına, Vastitas Borealis bölgesine inen Phoenix aracının ana kamerası olan Yüzey Stereo Görüntüleyici (SSI). Phoenix, aynı yılın temmuz ayında yüzeyin hemen altında su buzunun varlığını doğrulayan araç olarak tarihe geçmişti.

Bu ölçümler su buzunun ve Mars tozunun bilinen optik özellikleriyle birleştirildi. Araştırmacılar buzun parlaklığının mevsimler boyunca nasıl değiştiğini izledi. Kışın biriken ince kırağının daha tozlu olduğu, yazın bu kırağı kaybolunca altından daha temiz ve daha eski buzun çıktığı anlaşıldı. Önceki modellerde buzun parlaklığındaki mevsimsel değişimler buz tanelerinin yapısal dönüşümüne bağlanıyordu; yeni çalışma bu değişimlerin büyük ölçüde tozlu kırağının birikip kaybolmasından kaynaklandığını öne sürüyor. Kuzey kutbunun çok katmanlı yapısı da önemli: Üstte buz, onun altında ince toz bantları ve yine buz katmanları sıralanıyor.

Mars'ın salınan ekseni ve iklim kayıtları

Bulgunun önemi, kutup buzunun gezegenin iklim tarihini kaydetmesinden geliyor. Dünya'nın eksen eğikliği, Ay'ın dengeleyici etkisi sayesinde yaklaşık 41.000 yıllık döngülerle 22 ile 24,5 derece arasında küçük salınımlar yapar. Mars'ın büyük bir uydusu olmadığı için eksen eğikliği çok daha geniş bir aralıkta, yüz bin ile bir milyon yıl arasında değişen zaman ölçeklerinde yaklaşık 15 ile 35 derece arasında oynuyor.

Bu değişimler, gezegenin iklimini köklü biçimde dönüştürüyor. Eğikliğin düşük olduğu dönemlerde kutuplar daha az güneş ışığı alıyor ve buz başlıkları büyüyor. Eğiklik yükseldiğinde ise kutuplar ısınıyor, buz başka enlemlere taşınıyor ve atmosfere karışan toz yeniden birikiyor. Kutup katmanlarındaki her toz bandı ve buz tabakası, bu döngülerin bir izi. Araştırmacılara göre bugün açıkta olan buzun bu kadar temiz olması, bu katmanların günümüzden daha az tozlu bir atmosfer döneminde oluştuğunu düşündürüyor.

Neden önemli?

Temiz buz, gelecekteki insanlı görevler açısından da avantaj anlamına geliyor. Su; içme, oksijen üretimi ve roket yakıtı için hidrojen ile oksijene ayrıştırılması açısından Mars'taki en değerli kaynaklardan biri. Toz oranı düşük bir buz, arıtılması daha kolay bir kaynak demek. Kuzey kutup başlığı yaklaşık 1,6 milyon kilometreküp buz barındırıyor; bu dev rezervin bileşimini doğru bilmek hem bilim hem de mühendislik açısından gerekli.

Sırada ne var?

Mars'ı yörüngeden izleyen araçlar, kutup katmanlarını radar ve görüntüleme aygıtlarıyla incelemeyi sürdürüyor. Yeni toz tahmini, bu verilerin yorumlanmasında ve iklim modellerinin kalibre edilmesinde kullanılabilir. Uzun vadede kutup buzundan karot örneği alacak bir görev, katmanlarda saklı iklim tarihini doğrudan okumanın en güvenilir yolu olacak.

Kısaca

• Kuzey kutbundaki yüzey buzunun toz oranı kütlece yüzde 3'ün altında bulundu.
• Önceki tahminler yüzde 25'e kadar çıkıyordu.
• Hesaplamada OMEGA, CRISM ve Phoenix aracının kamerası kullanıldı.
• Temiz buz, katmanların daha az tozlu bir dönemde oluştuğuna işaret ediyor.