Dev bir demir çekirdeğe ve son derece ince yerkabuğuna sahip olan Merkür, Güneş Sistemi’nin en tuhaf gezegenlerinden bir tanesi. Nasıl oluştuğu hakkında elimizde bulunan bir bulgu, antik zamanlarda yaşanan en az bir çarpışmanın Merkür’ü dış katmanlarından yoksun bıraktığı. Yeni bir araştırma, tek ve büyük bir çarpışma veya ardı ardına gelen çarpışmalar ile olsun, Merkür’ün bugünkü haline gelmesine neden olan sürecin gezegen oluşumunda çok nadir görülen bir senaryo olduğunu ortaya koydu.

NASA MESSENGER uzay aracı Merkür yörüngesine 2011’de ulaştığında gezegende yüksek miktarlarda sodyum ve toryum olduğunu tespit etti. En son araştırmada yer alan Zürih Üniversitesi’nden Alice Chau, söz konusu elementlerin fazlasıyla uçucu olduğunu ve yüksek sıcaklıklar oluşturan büyük çarpışmalarda yüksek miktarlarda buharlaşacaklarını belirtti.

Chau ve meslektaşları Merkür’ün geçmişini aydınlatmak için bol miktarda sodyum ve toryum içeren üç senaryo hazırladı. Simülasyonların hazırlanması için de bugüne dek 5,451 dış gezegen keşfeden Kepler Uzay Teleskobu’nun verilerinden yararlanıldı. Ancak veriler kısıtlıydı çünkü Kepler’in listesinde yer alan dış gezegenler arasında Merkür’ün kütlesini aşanların sayısı iki elin parmaklarını geçmiyor.

Öte yandan, Güneş Sistemi’ndeki en küçük ‘yetişkin’ gezegen olsa da, Merkür özkütle bakımından Dünya’nın ardından ikinci sırada geliyor. Bunun en büyük sebebi, gezegenin çapının %70 ile 85’i arasında bir kısmını kaplayan dev çekirdeği.

Merkür’de esrarengiz çukurlar keşfedildi

Merkür’ün üç çarpışma senaryosu

Gökbilimciler 1988 yılında Merkür’ün dev çekirdeğinin büyük bir çarpışmanın sonucu olduğunu öne sürdüler. Çarpışma, gezegenin mantosunu atıp geride çok ince bir yerkabuğu kalmasına neden olmuştu.

Ancak MESSENGER tarafından keşfedilen hafif elementler bu teoriyi tarihe karıştırdı. Uydu tarafından keşfedilen uçucu elementlerin yüksek enerji ve sıcaklık oluşturan bir çarpışmanın ardından kalıp kalmadığı sorusu gündeme geldi. Son yıllardaki araştırmalar ise hafif elementlerin büyük bir çarpışmadan sağ çıkabileceğini savunmaya başladı.

Chau, “muhtemel bir çarpışma sonrasında sodyum ve toryumun buharlaşmış ancak sonrasında da tekrar çökelmiş olabileceğini” belirtti. Bir diğer olasılık, çarpışma veya çarpışmaların sonrasında hafif elementlerin gezegenin derinliklerinden gaz olarak dışarı çıktığına yönelik.

Bu olasıklara dayanarak oluşturulan üç çarpışma senaryosu ise şöyle: Gezegeni 12’den vuran bir çarpışma, farklı açıyla yaşanan bir çarpışma veya küçük nesneler ile yaşanan birden çok çarpışma.

Güneş Sistemi’nin en erken zamanlarında gezegen oluşum süreci en az sekiz çekirdek oluşturdu. Zamanla bilinen gezegenleri oluşturan çekirdekler su süreç esnasında daha küçük kalan çekirdekler ile çarpışıp durdu. Bir tanesi, Tiamat, Dünya ile çarpışarak Ay’ın doğmasını sağladı. Kısaca, yıldız sistemimizin ilk zamanları bolca çarpışmaya sahne oldu.

Merkür’ün doğumuna ilişkin ilk senaryo, tek ve büyük bir gök cisminin gezegenle kafa kafaya çarpıştığını savunuyor. Ancak Merkür’ün bugünkü halini alabilmesi için çarpışmanın belli özellikleri olması lazımdı. Çarpan cismin hızı ne çok fazla ne de çok yavaş olmalıydı. Böylece çarpışma sonrasında Merkür’den yükselen materyallerin bir kısmı tekrar çökeldi ve gezegenin oluşmasını sağladı.

Vur-kaç senaryosuna dayanan ikinci modelde ise ilk senaryodakinden daha büyük bir gök cismi Merkür’e “omuz atarak” geçti. En mantıklı simülasyonu temsil eden senaryoda, Merkür daha az hasara maruz kalarak kendini kısa sürede gezegen şekline sokmayı başardı.

Yukarıdaki iki senaryoda aklıllara gelen soru, Merkür’e çarpan gök cismine ne olduğu. Tamamen yok olmadığı göz önüne alınırsa (ki düşük ihtimal) Güneş’in etrafında geziniyor olması gerekmez mi? Bu durumda Chau ve meslektaşlarının aklına gelen olasılık, çarpan nesnenin Güneş’in etrafında çok geniş ve bozuk bir yörüngeye savrularak parçalarını da uzay boşluğuna saçtığı yönünde.

Merkür ile bir gök cisminin çarpıştığını gösteren çizim. [NASA JPL]

Merkür’de insan eliyle bir krater oluştu

Merkür en az iki çarpışma yaşamış olmalı

Üçüncü senaryo, Merkür’ün ilk zamanlarında küçük gök cisimlerinin bombardımanına maruz kalması. Daha küçük enetjili olan nesneler her çarpışında Merkür’den bir parça daha kopardı ve hafif elemetlerin kopmasına neden oldu.

Bu senaryonun da kendi içinde iki modeli bulunuyor. İlki, düşük kütleli nesnelerin belli bir çarpışma açısından Merkür’e toslamasına dayanıyor. İkincisi ise daha büyük nesnelerin farklı açılardan Merkür’ü bombardıman ettiğini öngörüyor. Her iki modelde ise gök cisimlerinin Merkür’ün yörüngesinden kaçmak için gereken hızın üç veya dört katı hızında hareket ettiği tahmin ediliyor.

İlk model, yaklaşık 20 nesnenin Merkür’e çarptığını, en iyimser ihtimalle de en az altı çarpışma gerekeceğine işaret ediyor. Daha büyük gök cisimleri içeren ikinci model ise iki ile dört çarpışma öngörüyor.

Analizlerin sonucunda ise Merkür’ün iki çarpışma ile oluştuğu en akla yatan senaryo olarak belirdi. Çarpışmalar, 28 derece açıyla ve saniyede 20 kilomete hızla (72,000 km/s) gerçekleşti.

Artık Merkür’ün neden karanlık olduğunu biliyoruz

Zamanlama en önemli faktör

Merkür’ün oluşmasını sağlayan en önemli faktör ise zamanlama oldu. Çünkü en az iki çarpışma olduğundan yola çıkılırsa, Güneş Sistemi’nin ortalıkta gezinen birçok başıboş nesneye sahip olduğu erken zamanlarda yaşanması gerekiyordu. Merkür genç ve sıcak olduğu dönemde yaşanan çarpışmalar, aynı zamanda çekirdeğinden gazların saçılmasına da yol açtı.

Çarpışamaların ne zaman gerçekleştiğinin yanı sıra, aralarındaki boşluk da çok önemli. Chau, bir çarpışmanın ardından yükselen materyal bulutunun dinmesi için yaklaşık 1,000 yıl gerektiğini belirtti. Eğer Merkür en az iki çarpışma arasında yeterli vakit bulabildiyse, daha fazla materyal biriktirebilecekti.

Nihayetinde, araştırmacılar öne sürdükleri üç senaryodan hangisinin en geçerli olduğuna karar verebilmiş değil. Chau, “çoklu çarpışma modelinin daha akla yatkın olduğunu söylerken herhangi bir senaryoyu kesinleştirmek için daha fazla veri gerektiğini” belirtti.

Bu aşamada, 25 Aralık 2025’te Merkür yörüngesine girecek olan BepiColombo’nun son sözü söylemesi gerekiyor.