Ay'ın Düşüşü mümkün mü? Ay yörüngesinden çıkıp Dünya'ya yaklaşabilir mi?

Roland Emmerich'in 2022 yapımı filmi Ay'ın Düşüşü (Moonfall), felaket sinemasının en büyük sahnesini kurar: gizemli bir güç Ay'ı yörüngesinden çıkarır, Ay Dünya'ya yaklaştıkça gelgitler kıyıları yutar, kütle çekimi atmosferi ve yeryüzünü sarsar. Hikâyenin ilerleyen bölümlerinde Ay'ın içi boş, yapay bir yapı olduğu ortaya çıkar.

Film bilimsel danışmanlık da aldı. The Ringer'ın haberine göre o dönem NASA'nın baş bilim insanı olan Jim Green, NASA iletişim ofisinin onayıyla yapım ekibiyle yaklaşık bir saat telefonda görüşüp Dünya-Ay sisteminin fiziğini anlattı.

Film ne gösteriyor?

Filmin iki temel iddiası var: Ay'ın yörüngesi kısa sürede değişip Dünya'ya yaklaşabilir ve Ay içi boş bir yapıdır. İkisini de doğrudan ölçümlerle sınamak mümkün.

Ay gerçekte ne yapıyor? Uzaklaşıyor

NASA'ya göre Ay, Dünya'dan ortalama 384.400 kilometre uzakta. Yörüngesi tam bir çember olmadığından en yakın noktada yaklaşık 363.300, en uzak noktada yaklaşık 405.500 kilometreye çıkıyor. Ve bu mesafe her yıl biraz daha artıyor.

Bunu bildiğimiz yöntem, Apollo astronotlarının Ay yüzeyine bıraktığı aynalara dayanıyor. Apollo 11 1969'da 100 köşe küp prizmalı ilk yansıtıcıyı yerleştirdi; Apollo 14'ün yansıtıcısında yine 100, Apollo 15'inkinde 300 prizma var. Yeryüzündeki gözlemevlerinden gönderilen kısa lazer darbeleri bu prizmalardan geri yansıyor; ışığın gidiş-dönüş süresi ölçülerek mesafe hesaplanıyor. NASA JPL'ye göre bu ölçümler bugün birkaç milimetrelik hassasiyete ulaştı ve Ay'ın yılda yaklaşık 3,8 santimetre uzaklaştığını gösteriyor.

Uzaklaşmanın nedeni gelgitler. Ay'ın çekimi Dünya okyanuslarında kabarıklıklar oluşturuyor; Dünya kendi ekseni etrafında Ay'ın yörüngesinden daha hızlı döndüğü için bu kabarıklıklar Ay'ın biraz önünde kalıyor. Kabarıklığın çekimi Ay'ı yörüngesinde ileri doğru çekerek dışarıya iterken, aynı etkileşim Dünya'nın dönüşünü yavaşlatıyor. Yani gerçek yön, filmin tam tersi.

Aynı lazer ölçümleri Ay hakkında başka bir şey daha ortaya koydu: JPL'ye göre Ay'ın akışkan bir çekirdeği var. Bu, iç yapı hakkında doğrudan bilgi veren ölçümlerden biri.

Ay'ı yörüngesinden çıkarmak için ne gerekir?

NASA'nın verilerine göre Ay'ın kütlesi yaklaşık 7,35 x 10²² kilogram ve Dünya çevresindeki ortalama hızı saniyede 1,022 kilometre. Bu değerlerle hesaplanan yörünge hareket enerjisi yaklaşık 4 x 10²⁸ jul ediyor. Karşılaştırma için Güneş'in tüm ışınım gücü saniyede 3,8 x 10²⁶ jul; yani Ay'ın yörünge enerjisi, Güneş'in uzaya saldığı toplam enerjinin yaklaşık 100 saniyelik karşılığı. Ay'ı Dünya'ya düşürmek için bu hareketin büyük bölümünü yok etmek gerekir. Böyle bir etki ancak güneş sisteminden geçen çok büyük kütleli bir cismin yakın geçişi gibi bir olayla mümkün olurdu ve böyle bir cisim çok önceden görülürdü.

Ay yaklaşsaydı ne olurdu? Gelgitler ve Roche sınırı

Filmin isabetli olduğu yer, yaklaşmanın sonuçları. Gelgit kuvveti mesafenin küpüyle ters orantılıdır: Ay bugünkü uzaklığının yarısına inseydi gelgit etkisi yaklaşık sekiz kat artardı. Jim Green de yapım ekibine Ay yaklaşırsa gelgitlerin büyüyeceğini ve volkanik etkinliğin artacağını anlatmış.

Ama Ay'ın Dünya'ya bütün halinde çarpması da mümkün olmazdı. Fransız gökbilimci Édouard Roche'un adını taşıyan Roche sınırı, kendi kütle çekimiyle bir arada duran bir uydunun, büyük gezegenin gelgit kuvvetiyle parçalanmaya başladığı uzaklıktır. Sınır iki cismin yoğunluğuna bağlı. NASA'nın verdiği yoğunluklarla (Dünya 5.514, Ay 3.344 kg/m³) hesaplandığında bu sınır, Ay katı bir küre kabul edilirse Dünya'nın merkezinden yaklaşık 9.500 kilometre, akışkan gibi davrandığı kabul edilirse yaklaşık 18.400 kilometre uzakta kalıyor. Dünya'nın yarıçapı 6.371 kilometre olduğuna göre Ay, yüzeye ulaşmadan çok önce gelgit kuvvetleriyle parçalanmaya başlar ve büyük olasılıkla Dünya'nın çevresinde bir halka oluşturur.

Gelgit hesaplarının başka bir gezegende nasıl işlediğini merak ediyorsanız, Venüs'ün neden uydusu olmadığını anlattığımız yazıya göz atabilirsiniz.

Ay içi boş olabilir mi?

Hayır. Ay'ın içi, Apollo astronotlarının bıraktığı sismometrelerle ve uzaydan yapılan kütle çekimi ölçümleriyle incelendi. NASA'nın ikiz GRAIL araçları 2012'de Ay'ın o güne kadarki en ayrıntılı kütle çekimi haritasını çıkardı. Bu verilere göre Ay kabuğunun ortalama kalınlığı 34 ila 43 kilometre; değer, Apollo 12 ve 14 iniş bölgelerinde sismik ölçümlerle bulunan yaklaşık 30 kilometrelik kalınlıkla da uyumlu. Kabuğun altında manto, merkezde de lazer ölçümlerinin işaret ettiği akışkan bir çekirdek bölge bulunuyor. Ay'ın ortalama yoğunluğu da (3.344 kg/m³) kayalık, dolu bir cisimle uyumlu.

Nerede haklı, nerede değil?

• Haklı: Ay yaklaşsaydı gelgitler hızla büyür, kıyılar ve yer kabuğu bundan ciddi biçimde etkilenirdi.
• Haklı: Ay'ın Dünya için önemi gerçek; Jim Green'e göre Ay Dünya'nın dönme eksenini dengeliyor ve iklimi yumuşatıyor.
• Haksız: Ay yaklaşmıyor, uzaklaşıyor; yılda yaklaşık 3,8 santimetre.
• Haksız: Ay'ın yörüngesini değiştirmek dev bir enerji gerektirir; yaklaşsa bile Roche sınırında parçalanır, bütün halinde çarpmaz.
• Haksız: Sismik ve kütle çekimi ölçümleri Ay'ın içi boş bir yapı olmadığını gösteriyor.

Sonuç

Ay'ın Düşüşü'nün korkusu, kıyıları yutan dev gelgitler kadar büyük. Gerçek hikâye ise çok daha sessiz: Ay her yıl birkaç santimetre bizden uzaklaşıyor ve bunu, yarım asır önce Ay'a bırakılmış birkaç avuç cam prizmaya bakarak milimetre hassasiyetiyle biliyoruz.