Ay'ın atmosferi var mı?

Kısa cevap: Ay'ın Dünya'daki gibi solunabilen, rüzgâr estiren bir atmosferi yoktur; ama tamamen boşlukta da durmaz. Yüzeyini son derece seyrek bir gaz örtüsü sarar. Bu örtü o kadar incedir ki gökbilimciler ona atmosfer yerine ekzosfer der: içindeki atomlar birbirine neredeyse hiç çarpmadan, uzun yollar kat ederek dolaşır.

Ne kadar seyrek?

Dünya'da deniz seviyesindeki havanın her santimetreküpünde yaklaşık 10¹⁹ molekül bulunur. Ay yüzeyinde aynı hacimde bir milyondan (10⁶) az molekül vardır. NASA bu farkı, Ay'ın gaz örtüsünde santimetreküp başına Dünya'dakinden yaklaşık 10¹⁵ kat, yani bir milyon milyar kat daha az molekül bulunduğunu söyleyerek özetliyor. Bu yoğunluk, Dünya'da Uluslararası Uzay İstasyonu'nun dolaştığı yükseklikteki havayla kıyaslanabilir. Yüzeydeki basınç yaklaşık 3×10⁻¹⁵ atmosfer; Ay'ı saran gazın toplam kütlesi ise 10 tondan az.

Asıl fark yalnız miktarda değil, davranışta. Dünya'nın havası yoğun ve "çarpışmalı"dır: moleküller sürekli birbirine çarpar; basınç, rüzgâr, bulut ve ses bu sayede oluşur. Ay'da ise atomlar birbirine pek rastlamaz. Yüzeyden kopan bir atom başka bir atoma değmeden yeniden yere düşebilir ya da uzaya kaçabilir. Ekzosfer adı da bu "çarpışmasız" düzeni anlatır.

Hangi gazlar var?

NASA'ya göre Ay ekzosferinin neredeyse tamamı helyum, neon ve argondan oluşur; geri kalan elementler eser miktardadır. Gündüz, yüzeye yakın bölge için verilen tahmini değerler (santimetreküp başına atom) şöyle:

• Argon: 20.000-100.000
• Helyum: 5.000-30.000
• Neon: 20.000'e kadar
• Sodyum: 70
• Potasyum: 17
• Hidrojen: 17'den az

Toplam santimetreküpte 80 bin atom civarındadır; bu, Merkür'ün gaz örtüsü için öngörülen değerden biraz fazladır. Sodyum ve potasyum çok az olmalarına karşın Dünya'daki teleskoplarla, ışığı renklerine ayıran tayf yöntemiyle saptandı. NASA, sodyumun izinin uzaktan kolayca görülebildiğini, bu yüzden en çok incelenen bileşenlerden biri olduğunu belirtiyor.

Bu gazlar nereden geliyor?

• Güneş rüzgârı: Güneş'ten akan yüklü parçacıklar (Güneş rüzgârı) Ay yüzeyine doğrudan ulaşır. LADEE ölçümlerine göre helyum ve neon büyük ölçüde bu kaynaktan geliyor.
• Radyoaktif bozunma: Argon-40, Ay toprağındaki radyoaktif potasyum-40'ın bozunmasıyla oluşur. Kabuk ve mantodaki bozunma, radon ve helyum gibi gazları da yüzeye sızdırır.
• Çarpmalar ve püskürtme: Yüzeyi döven mikrometeorlar, Güneş rüzgârı ve Güneş ışığı kayaçlardan atom koparıp havalandırır. LADEE, meteor çarpmalarının ekzosfere kısa süreliğine su buharı kattığını da gördü.

Neden kalın bir atmosferi yok?

Belirleyici etken kütleçekimi. Dünya daha kütleli olduğu için havasını güçlü biçimde tutar; Ay'da yüzey çekimi Dünya'nınkinin altıda biri kadardır. Ay'dan tamamen kurtulmak için gereken kaçış hızı saniyede yalnızca 2,38 kilometredir. Gaz parçacıkları uzaya ya Güneş ışığının basıncıyla itilerek ya da iyonlaştıktan sonra Güneş rüzgârının manyetik alanına kapılarak gider. Kimi atomlar yere düşer, yeni çarpmalar başkalarını havalandırır. Yani Ay'ın gaz örtüsü sürekli kaybedilen ve sürekli yenilenen ince bir dengedir.

Hep böyle değildi. Araştırmalara göre Ay, 3 ile 4 milyar yıl önce volkanik gaz çıkışı sayesinde yaklaşık 70 milyon yıl boyunca görece kalın, bugünkü Mars atmosferinin iki katı kalınlıkta bir atmosfere sahipti.

Apollo'dan LADEE'ye ölçümler

İlk yerinde ölçümleri Apollo astronotlarının bıraktığı aletler yaptı. Apollo 12, 14 ve 15'teki soğuk katot ölçerler (CCGE) gaz yoğunluğunu ölçtü; SIDE adlı iyon dedektörü de bu çalışmaya katıldı. Apollo 17'nin bıraktığı LACE deneyi ise argon-40 ve helyum-4 başta olmak üzere birkaç gazı saptadı.

Ayrıntılı tablo NASA'nın LADEE (Ay Atmosferi ve Toz Ortamı Kâşifi) aracıyla geldi. Eylül 2013'te Wallops'tan Minotaur V roketiyle fırlatılan araç, 6 Ekim 2013'te Ay yörüngesine girdi. Kütle tayfölçeri, morötesi-görünür tayfölçer ve toz dedektörüyle toplam 223 gün çalıştı; Nisan 2014'te planlandığı gibi Ay'ın uzak yüzüne çarptırıldı. LADEE ekzosferde neon buldu, helyum, neon ve argon miktarlarının nasıl değiştiğini ölçtü, meteor yağmurları sırasında tozun arttığını gördü.

Verileri göster

Molekül yoğunluğu	Dünya'dan 10¹⁵ kat az
Ana gazlar	Helyum, neon, argon
Yüzey kütleçekimi	Dünya'nın 1/6'sı
Gündüz sıcaklığı	127 °C
Gece sıcaklığı	-173 °C
LADEE ölçümleri	2013-2014

Atmosfersizliğin sonuçları

• Ses yok: Sesi taşıyacak hava olmadığından Ay'da konuşma ya da gürültü havadan yayılmaz (uzayda ses).
• Siyah gökyüzü: Güneş ışığını saçacak hava bulunmadığından gündüz bile gökyüzü siyah görünür; Dünya'da gökyüzünü mavi yapan saçılma orada yaşanmaz.
• Uç sıcaklıklar: NASA'ya göre yüzey tam güneşte 127 °C'ye çıkar, karanlıkta -173 °C'ye düşer (Ay'da sıcaklık farkı).
• Koruma yok: Bu ince örtü Güneş radyasyonuna ve göktaşı çarpmalarına karşı koruma sağlamaz.

Yine de bu seyrek örtü büsbütün görünmez değildir: gün doğumu ve batımında Ay ufkunda görülen hafif parıltı ve alacakaranlık ışınları onun izidir. Ay'ın genel özellikleri için Ay maddemize bakabilirsiniz.