Kriyovolkanizma
Kriyovolkanizma, lav yerine su, amonyak ya da metan gibi uçucu maddelerin püskürdüğü buz volkanizmasıdır; Enceladus'tan Plüton'a dış Güneş Sistemi'nde izleri bulunur.
- İngilizce karşılığı
- Cryovolcanism
- İlgili alan
- Gezegen bilimi
Kriyovolkanizma ya da buz volkanizması, buzlu bir gök cisminin içinden yüzeye erimiş kaya yerine su, amonyak, metan gibi uçucu maddelerin çıkmasıdır. Yüzeye ulaşan bu soğuk "lav"a kriyomagma, onu püskürten yapıya da kriyovolkan denir. Terimi 1987'de Steven K. Croft bir bilimsel toplantı bildirisinde ortaya attı. Bugün dış Güneş Sistemi'nin birçok uydusunda ve cüce gezegeninde bu etkinliğin izleri ya da güçlü adayları biliniyor.
Nasıl işler?
Buzlu bir kabuğun altında sıvı su bulunabilmesi için bir ısı kaynağı gerekir. Dev gezegenlerin uydularında bu kaynak çoğunlukla gelgit ısınmasıdır: uydu yörüngesinde dolanırken gezegenin değişen çekimi onu esnetir ve içini ısıtır. Cüce gezegenlerde ise iç kısımdaki radyoaktif elementlerin bozunması ısı sağlar.
Kriyomagmanın bileşimi davranışını belirler. Saf su 273 K'de (0 °C) donar; kütlece yaklaşık üçte biri amonyak olan bir su-amonyak karışımı ise 176 K'ye (yaklaşık -97 °C) kadar sıvı kalabilir. Amonyak hem donma noktasını hem de yoğunluğu düşürür. Magnezyum ve sodyum sülfat içeren tuzlu sular ise saf sudan daha yoğundur.
Yoğunluk sorunu
Dünya'da erimiş kaya, çevresindeki katı kayadan hafif olduğu için yükselir. Su ise tersine davranır: sıvı su buzdan belirgin biçimde yoğundur, yani buz kabuğun içinde kendiliğinden yukarı çıkmaz. Bilim insanları bunu birkaç yolla açıklıyor: amonyak gibi katkılarla kriyomagmanın hafiflemesi, içinde çözünmüş gazların kabarcıklanarak sıvıyı kaldırması ya da kabuk altındaki okyanusun basınçlanması. Sonuncusunda suyun donarken genleşmesi önemli rol oynar; okyanusun üst kısmı dondukça alttaki sıvı sıkışır ve çatlaklardan yukarı itilebilir.
Püskürme biçimleri
- Patlamalı: Gazların ayrışmasıyla oluşan sorguçlar (plume) ve gayzere benzeyen jetler.
- Akıntı biçiminde: Eski yüzeyi örten geniş kriyolav akıntıları.
- Yapılar: Kubbeler, kalkan benzeri dağlar, koniler ve kalderalar.
Güneş Sistemi'ndeki örnekler
Enceladus
Bugüne dek gözlenen en çarpıcı örnek, Satürn'ün yaklaşık 500 km çaplı uydusu Enceladus. Cassini uzay aracı 2005'te uydunun güney kutbunda, "kaplan çizgileri" denen görece sıcak yarıklardan fışkıran su buharı ve buz parçacığı jetlerini keşfetti. NASA'ya göre parçacıklar saatte yaklaşık 800 mil (≈1.290 km) hızla çıkıyor; jetler uydunun içindeki küresel bir okyanustan besleniyor ve Satürn'ün E halkasını oluşturuyor. Bu bölgeden saniyede yaklaşık 250 kg malzeme püskürdüğü hesaplanıyor.
Ceres
Asteroit kuşağındaki cüce gezegen Ceres'te Dawn aracı 2015'te Ahuna Mons'u görüntüledi. NASA'ya göre yaklaşık 4 km yüksekliğindeki ve 17 km genişliğindeki bu yalnız dağ, tuzlarla yumuşamış çamurlu buzun yüzeye itilmesiyle oluşmuş genç bir kriyovolkanik kubbe olarak yorumlanıyor; oluşumunun son birkaç yüz milyon yıla kadar sürdüğü düşünülüyor.
Plüton ve Triton
New Horizons 2015'te Plüton'da Wright Mons ve Piccard Mons adı verilen, tepelerinde çöküntü bulunan iki büyük dağ görüntüledi. NASA'ya göre Wright Mons yaklaşık 150 km genişliğinde ve 4 km yüksekliğinde; gerçekten bir buz volkanıysa dış Güneş Sistemi'nde bulunan en büyük volkanik yapı olacak.
Neptün'ün uydusu Triton'u 1989'da ziyaret eden Voyager 2, yüzeyde etkin, gayzere benzeyen sorguçlar buldu; bunlar yaklaşık 8 km yüksekliğe çıkıyordu. Yüzey sıcaklığı yaklaşık -235 °C olan Triton'daki bu jetlerin Güneş ısısıyla mı yoksa iç kaynaklı etkinlikle mi oluştuğu uzun süre tartışıldı; 2022'de yayımlanan bir analiz, kriyovolkanik patlama açıklamasını daha olası buldu.
Europa ve Titan: henüz kesin değil
Hubble Uzay Teleskobu, Jüpiter'in uydusu Europa'da su buharı sütunlarına işaret eden gözlemler yaptı. NASA'nın aktardığına göre 2016'da görülen olası sorguç yaklaşık 100 km yükseliyordu; 2014'te aynı noktada yaklaşık 50 km yüksekliğinde bir başkası görülmüştü. Ancak bu gözlemler çok uzaktan yapıldığından sorguçlar henüz kesin olarak doğrulanmış değil. Satürn'ün uydusu Titan'da ise Doom Mons ve hemen yanındaki Sotra Patera güçlü adaylar; kalın atmosfer yüzeyi örttüğü için bunların da kesin kimliği belirlenemedi.
Verileri göster
| Wright Mons genişliği (Plüton) | yaklaşık 150 km |
|---|---|
| Wright Mons yüksekliği | yaklaşık 4 km |
| Ahuna Mons yüksekliği (Ceres) | yaklaşık 4 km |
| Europa'da olası sorguç (2016) | yaklaşık 100 km |
| Enceladus jetlerinde parçacık hızı | saatte ≈1.290 km |
| Triton'un yüzey sıcaklığı | yaklaşık -235 °C |
Sık karıştırılanlar
- Io'nun volkanları: Jüpiter'in uydusu Io, Güneş Sistemi'nin volkanik olarak en etkin dünyasıdır; ama orada buz değil erimiş silikat lav püskürür. Gelgit ısınmasıyla beslense de bu sıradan (sıcak) volkanizmadır.
- Kuyruklu yıldız jetleri: Kuyruklu yıldızlardaki gaz ve toz fışkırmaları, Güneş'e yaklaşınca ısınan buzun doğrudan gaza dönüşmesinden kaynaklanır; iç kaynaklı bir kriyomagma söz konusu değildir.
- Gayzer benzetmesi: Enceladus'taki jetler sık sık "gayzer" diye anılır; bu bir benzetmedir. Dünya'daki gayzerlerde yeraltı suyu ısınıp kaynar, buzlu uydularda ise sıvı su ve gazlar havasız ortama açılan yarıklardan fışkırır.
