Bir zamanlar, GJ 1132 b küçük bir gaz deviydi. Daha sonra yıldızından gelen kuvvetli radyasyon ile büyük miktarda gazını kaybetti ve geriye kayalık bir gezegen kaldı. Bu bir süper dünya olup kütlesi dünyamızın yaklaşık 1,6 katıdır.

Şimdi ise, NASA’nın Jet İtme Laboratuarında (Pasadena’da) çalışan araştırmacılar Hubble Uzay Teleskobu gözlemleri yaparken GJ 1132 b hakkında çok garip bir şey buldu: Gezegen atmosferini yenilemiş gözüküyordu. Bunun dışında, gazların bileşimi volkan karakterli idi. Kendi güneş sistemimizi düşünürsek, kayalık gezegenlerde atmosferin tamamen yeniden üretilmesi çok da nadir bir şey değil.

Dünya’nın atmosferi iki kere tamamen yenilendi – birincisi volkanik aktivite ve meteorit çarpmaları, ikincisi de hayatın ortaya gelmesi ile oldu. Mars ikinci veya üçüncü atmosferini yaşıyor. Ancak bahsettiğimiz durum, bir dış gezegende ikinci bir atmosferin oluşması ile ilgili ilk çalışma.

Bazı araştırmacılar bu tespitin, araştırma ekibinin aksine, farazi olduğunu düşünüyor. Ancak ispatlanırsa, gezegen oluşumu teorilerinde büyük etki yapacak ve dış atmosferler üzerinde çalışmak bizim gezegenimizde, yüzeyin altında neler olduğuyla ilgili içgörü kazandırabilecek.

Temizlenmiş hava

GJ 1132 b Vela takımyıldızında, Dünya’dan yalnızca 40 ışık yılı uzakta, bir kırmızı cücenin etrafında dönüyor. GJ 1132 b, bir gezegen kendi güneşinin önüne geçtiğinde ve onu bir miktar soluklaştırdığında gözlenen geçişleri incelemek amacıyla, Harvard’lı bilim insanlarının başını çektiği bir araştırma ekibi tarafından Dünya merkezli küçük teleskoplar kullanarak 2015 yılında keşfedilmişti. Geçişler sırasında, astronomlar dış gezegenin atmosferini de çalışma imkânı bulur, güneşinin önünden geçerken hangi dalgaboylarındaki ışığı soğurduğunı incelerler. Bu yöntemle, 2017 yılında, Avrupa’lı bir ekip su bakımından zengin bir atmosfer bulduğunu açıkladı. Ancak sonraki araştırmalar ile bu bulgu soru işareti yarattı; araştırma ekibi, elde ettikleri verinin hiç atmosfer olmayan bir durumla eşleştiğini açıkladı. Atmosferin olmaması bu teori ile uyumlu, kayalıklı atmosferi olan bir dünyanın, güneşine bu kadar yakın olmasından ötürü atmosferini koruyamaması gerekir ve atmosferini çabucak uzaya bırakır.

Astronomical Journal dergisinde yayınlanmak üzere kabul edilen ve 10 Mart’ta arXiv önbası sunucusuna eklenen yeni çalışmaya göre GJ 1132 b’nin bir atmosferi olduğu konusunda ağırlık kazanıyor. JPL’den Mark Swain (çalışmanın yöneticisi) şöyle diyor: “bu dünya gerçekten diğerlerinin arasından sıyrılıyor, çünkü küçük ve temiz bir spektral imzası var”. Hubble’nin 2016’da topladığı verilere göre bu dünyada hidrojen siyanür ve metan gazları mevcut. Ancak bu bulgu teoriyi tersine çevirmiyor. Araştırma ekibi gezegenin evrimini modelledi ve GJ 1132 b’nin bunaltıcı bir sıcaklığa (227 °C) sahip olduğunu ve evriminin ilk 100 milyon yılında hidrojen ve helyumdan oluşan orijinal atmosferini kaybetmesinin olası olduğunu açığa çıkardı. Bunun anlamı, ekibin gezegene ait ikinci atmosferi tespit etmiş olması.

JPL’den Raissa Estrela (çalışmanın ortak yazarlarından biri) şöyle diyor: “Gezegenin en başta herşeyi kaybetmiş olma olasılığı çok yüksek”. “Ancak geçiş gözlemleri ile gözlenen spektral özellikler, bir atmosferin kesinlikle var olduğunu gösteriyor.” Estrela ayrıca, gazların hidrojenden zengin ve oksijenden fakir olmasının da volkanik faaliyetler ile açıklanabileceğini söylüyor.

Volkanik kökenler

Volkanik faaliyetten türeyen ikincil bir atmosferin varlığı, dış gezegenler için bir ilk niteliğinde. GJ 1132 b’den önce, görmüş olduğumuz dış gezegenlerin hepsinde de aynı atmosfer oluşumu olduğunu düşünüyorduk: Yerel sistemin ilk oluşumu sırasında, ön gezegenler güneşleri etrafındaki gaz disklerinden madde alarak büyüyor ve atmosferleri artık gaz örtüsünden ortaya çıkıyorlar.

Modelleri GJ 1132 b’de ilk atmosferin varlığını devre dışı bıraktığı için, Swain ve arkadaşları 2019’da yayınlanan bir makaleye dayanarak, güneşten alınan hidrojen atmosferinin yeni gezegendeki erimiş çekirdek üzerine yoğunlaşabileceğini öne sürüyorlar. Bu hidrojen deposu, ekibe göre volkanik aktiviteler ile daha sonra dışarıya atılabilir.

Araştırma ekibi, bizim Dünyamızda da böyle bir çevrimin olmuş olabileceğine dair kanıtlar bulunduğunu öne sürüyor, böylece Dünyamızın şu andakinden çok daha farklı bir hava bileşimine sahip olduğunu söylüyorlar.

Swain şöyle diyor: “Çok düşük oksijen içeriği gösteren, Dünya’nın mantosundan alınan bazı kayalar var”. Pek çok jeolog bu kayaların Dünya öncül, hidrojence zengin bir atmosfere sahip olduğu zaman oluştuğunu düşünüyor, bunlar eninde sonunda yerin dip tarafına gitmişler. Ekip bu olasılığı GJ 1132 b için modellemiş ve bu hidrojence zengin magma yer üstündeki gazı salmışsa, böylelikle atmosferde gözledikleri şey olmuş olabilir. Böylece gezegenin toplam atmosferinde %0,5’lik bir orana sahip olan hidrojen siyanürün alışılmadık miktarda yüksek olması da açıklanabiliyor.

Çalışma, atmosferik gözlemleri bir gezegenin mantosunun oluşumuna dair teorileri birleştiren ilk çalışma hüviyetinde, böylece dış gezegen oluşumunun çalışılmasında daha büyük çıkarımlar yapılabilecek.

Bir düşünceye göre pek çok süper-Dünyanın çekirdeği Neptün’den küçük, yani Neptün’ün boyutuna ulaşamadan önce gelişimi duran gaz devi gezegenlerin bir sınıfını oluşturuyor ve ilkel atmosferlerini kaybetmiş oluyorlar.

Bu çalışma, böyle gezegenlerin hâlâ atmosferlerini sakladıklarını, böylece astronomların çalışma yapabilecekleri olasılığını ortaya çıkarıyor, hatta bu gezegenler güneşlerine çok yakın olsa bile bu mümkün. Swain, şöyle diyor: “Sonuçlarımıza göre en azından bazı hallerde bu sınıf gezegenlerin atmosfer geliştirebileceklerine dair gözlemsel kanıtımız var”.

Ümit veren takip hedefi

Leslie Rogers, Chicago Üniversitesi’nde bir astrofizikçi olarak çalışıyor ve bahsedilen çalışmada yer almamış, ikincil bir atmosfer için sunulan kanıtların tam olmadığını düşünüyor: “Sanırım araştırma ekibi, sonuçlarının istatistik belirginliğini daha iyi miktarlandırabilirlerdi” diyor.

Ancak herhangi bir kayalık gezegen için iyi sinyal-gürültü oranına sahip atmosferik gözlemler almanın bir zorluk olduğunu kabul ediyor. Bu yüzden 31 Ekim 2021 tarihinde hizmete gireceği kararlaştırılan James Webb Uzay Teleskobunu astronomlar dört gözle bekliyor. Bu teleskobun şu andaki cihazlarla araştırılan dış gezegen atmosferi karakterizasyonunda daha iyi hassasiyet ve gözlem keskinliği olacak.

Rogers yeni çalışmanın sonuç bildirecek kadar kuvvetli olmadığını düşünse de, alışılmadık bir dünyaya yaptıkları gözlemin bir daha gözlem yapmaya değeceğine inanıyor. “JWST için zaman yarışı şiddetli olacak diyor, ancak bu yeni Hubble ile araştırma teklifi vermekte bir itici güç olacağını düşünüyorum.”

Kaynak: Volcanoes could have breathed new life into a super-Earth’s atmosphere | Astronomy.com