Güneş Sistemi Satürn Tüm Yazılar

Güneş Sistemi’nin Mücevheri: Satürn

Hazırlayan: Berkan Alptekin

Güneş sisteminin altıncı gezegeni olan Satürn’ü bilmeyen yoktur. Hidrojen ve helyumdan oluşmuş, çok sayıda uydusu olan halkalı bir gaz devidir Satürn. Aslında Güneş sistemimizdeki bütün gaz devleri kendi halkalarına sahiplerdir ancak, Satürn’ün halkaları oldukça büyük ve belirgin olmaları sayesinde diğerlerini gölgede bırakır. Sahip olduğu bu harikulade halka sistemi ile özellikle teleskop ile gözlemlemek için harika bir gezegendir. Halkalarını görmek için en az 15 mm çaplı bir teleskop gerektiğinden dolayı, 1610’da Galileo Galilei onları keşfedene kadar bilinmediler (Gerçi ilk gören kişi olmasına rağmen, Galileo bunların halka olduğunu anlayamamıştı). 

Günümüzde Satürn ve sahip olduğu onlarca uydu hakkında geniş bir bilgi dağarcığına sahibiz, halkalarının nelerden oluştuğunu biliyoruz, iç yapısının katmanları hakkında birçok fikrimiz var. Yörüngesinde dolanan Cassini sondası her geçen gün, Satürn ve uyduları hakkında yeni bilgiler ve fotoğraflar gönderiyor hatta en ilgi çekici uydusu olan Titan‘a bir robot indirmeyi başardık. Belki bir gün Satürn’ün yörüngesinde ve uydularında insanlar yaşıyor olacak.

Romanın tarım tanrısından ismini alan Satürn, çıplak gözle görülebilen en uzak gezegendir. Bu sayede modern zamanlardan çok önce, Babilli, Romalı ve Yunanlı astronomlar tarafından gözlemlenmekteydi.

Saturnalia57

Romalıların 17-25 Aralık tarihleri arasında kutladıkları Saturnalia festivalini betimleyen bir resim çalışması. Bu festival, artık dini anlamını yitirmiş olsa bile, günümüzde de çeşitli ülkelerde kutlanılmaya devam ediyor.

Satürn’ün Güneş çevresinde attığı bir tam tur (Satürn yılı) 29.46 yıldır. İki turunun bir integral sayısı olan 59 yılı verdiğini fark eden Babilliler ve Yunanlıların gözünde Satürn zamanın bir temsilcisi olmuştur ve bizzat Yunanlılar tarafından Cronos ismini alarak, Yunan mitolojisindeki Jupiter’in (Zeus) babası yerine konmuştur.

Romalılar ise Satürn onuruna Saturnalia kış festivalleri kutlamışlardır. İngilizcede Saturday olan Cumartesi günüde ismini Satürn’den almaktadır.

ÜNLÜ BİLİM İNSANLARININ TELESKOPLARINDAN SATÜRN

Satürn’ün keşifler tarihçesi de tıpkı Jüpiter gibi Dünya tarihinin en karanlık dönemlerine denk gelir. Bugün, insan ırkının aydınlanmasına, herhangi bir politik veya askeri liderden çok daha büyük katkıları olmuş dünyaca ünlü ve saygın bilim insanları, bir zamanlar birçok çevrece hor görülüyor, mahkemelerde yargılanıyor ve hapsediliyorlar iken, içinde bulundukları çağın karanlığına rağmen evreni anlamak için bilimden vazgeçmemişlerdir. Bu sebeple yazımızda onlardan bahsetmemek, anılarına ve miraslarına saygısızlık olur.

Ünlü bilim insanı ve astronom Galileo Galilei 1610’da teleskobunu Satürn’e çevirdiği zaman iki yanında da birer gezegen gördüğünü zannederek şaşırmıştı. Hatta bizzat şu kelimeleri kullanmıştır: “En uzak gezegenin üçlü bir gezegen olduğunu gözlemledim”

Bunların aslen ince ve yassı bir halka sistemi olduğunun, Satürn’e temas etmediklerinin ve eğimli bir şekilde durduklarının keşfi ise 45 yıl sonra, 1655’te kendi yaptığı teleskobu ile Satürn’ü gözlemleyen Hollandalı astronom Christiaan Huygens’e aittir (bkz: Galileo’nun gözünden Satürn).

Galileo gibi Huygens de çağının önde gelen bilim insanlarındandı. Satürn’ün en büyük ve en ilgi çekici uydusu Titan‘ın keşfi de bizzat Huygens’e aittir. Hatta kendisini onore etmek için Titan’a indirilen robota da Huygens ismi konulmuştur. Huygens, Satürn ile ilgili gözlemlerinin yanı sıra, Cosmotheoros isimli eserinde Dünya gibi su barındıran gezegenlerde hayat olabileceğini yazarak çağının çok ilerisinde fikirler ortaya atmıştır.

Satürn sisteminin keşfine büyük katkıları olan bir diğer bilim insanı da ünlü İtalyan astronom, matematikçi ve mühendis olan Giovanni Domenico Cassini’dir.

Giovanni_Cassini

Giovanni Domenico Cassini

Cassini, Mars ve Jüpiter ile ilgili gözlemleri yanı sıra, Satürn’ün dört büyük uydusu, Iapetus (1671), Rhea (1672), Tethys (1684) ve Dione’nin (1684) keşfi ile adını duyurmuştur. Ayrıca, Satürn’ün A ve B halkaları arasında ayrık bir bölge olduğunu fark edip buraya “Cassini Division” demiş ve Iapetus uydusunun bir yarısının diğer yarısına kıyasla daha koyu olduğunu da keşfetmiştir.

İlerleyen yıllarda, 1789’da William Herschel, Mimas ve Enceladus uydularını keşfederken, 1848’de William Lassell, Hyperion uydusunu keşfetmiştir. 1899’da ise ilginç bir tesadüf eseri bir başka William, William Henry Pickering, Phoebe isimli sıradışı yörüngeye sahip uyduyu keşfetmiştir.

1903’te yaptığı gözlemler ile Titan’ın kalın bir atmosfere sahip olduğu izlenimi edinen Josep Comas i Sola’nın şüpheleri 1944’te Gerard P. Kuiper tarafından doğrulanmıştır.

Yüzyıllara yayılan bu keşiflerden sonra bu bilim insanlarının bize kazandırdığı bilimsel altyapı sayesinde bugün diğer gezegenlerin olduğu gibi Satürn’ün de sırlarını keşfetmeyi sürdürüyoruz.

SAYILAR İLE SATÜRN

• Güneşe en uzak noktası (Aphelion): 1 513 325 783 km (10.115 AU)
• Güneşe en yakın noktası (Perihelion): 1 353 572 956 km (9.048 AU)
• Yörünge Periyodu (Bir Satürn yılı): 29.4 yıl
• Uydu Sayısı: 62 + 150’den fazla “moonlet” denen boyutları bir kaç yüz metre olan küçük uydular.
• Yüzey Alanı: 4.27 x 10^10 km^2 (83.7 Dünya)
• Hacim: 8.2713 x 10^14 km^3 (763.59 Dünya)
• Kütle: 5.6847 x 10^26 kg (95.152 Dünya)
• Kaçış Hızı: 35.5 km/s
• Yarıçapı: 60 268 km (9.45 Dünya)

SATÜRN’ÜN YOĞUNLUĞU VE KOMPOZİSYONU

Satürn, Dünyanın 8’de 1’i kadar ortalama yoğunluğa sahip bir gaz devidir. Bütün Güneş Sistemi gezegenleri arasında en düşük değer olan bu yoğunluk, 0.687 g/cm3 olan bir değer ile suyun 1 g/cm3 olan yoğunluğundan çok daha düşüktür (Kıyaslama için, Jüpiter’in yoğunluğu 1.326 g/cm3’tür). Elbette bu yoğunluk gezegenin derinliklerine doğru artsa da, teorik olarak Satürn yeterince büyük bir okyanusta batmadan yüzebilir. (Tabi pratikte böyle bir okyanusa sahip gezegenin kütle çekimi Satürn’ün hidrojen ve helyum atmosferini çalıp, sıcak iç yapısının su ile temas etmesine, dolayısıyla hayal etmesi güç bir buhar patlamasına sebep olup, yüzyıllar sürecek bir buharlaşma-soğuma sürecini başlatacaktır.)

saturnunicyapisi

Satürn’ün temel iç yapısı.

Satürn’ün düşük yoğunluğunun yarattığı farka örnek olması için daha anlaşılır bir kıyaslama yapmamız gerekirse: Jüpiter’in yarıçapı, Satürn’ün yarıçapından sadece 1.2 kat fazlayken, kütlesi Satürn’ün 3 katından daha büyüktür. Bu gaz devi; 74-75% Hidrojen, 24-25% Helyum, 0.4% Metan, 0.01% Amonyak, 0.01% Hidrojen döterid ve 0.0007% Etan’dan oluşmaktadır.

İÇ YAPISI
Tıpkı Jüpiter gibi, Satürn’ün derinliklerine inildiğinde artan basınç ve sıcaklığın etkisiyle hidrojen önce sıvılaşmakta ve sonra sıvı metalik bir hal almaktadır. Hidrojenin bu “Süperkritik Akışkan” ve “Sıvı Metalik” halleri için Jüpiter yazımızın ilgili bölümlerine göz atabilirsiniz.

Satürn’ün 25.000 kilometre çapına ve Dünya’nın 9 – 22 katı aralığında kütleye sahip 11.700 santigrat derecede kayasal yapılı katı bir çekirdeğe sahip olduğu düşünülüyor. Bu çekirdek kalın bir sıvı metalik hidrojen ve katmanıyla çevrilidir. Bu katman ise gezegenin derinliklerine çöken helyumca zenginleşmiş bir sıvı hidrojen “okyanusu” ile çevrilidir. Bazı araştırmalar dibe çökmekte olan helyumun da tıpkı hidrojen gibi metalik bir hal almış olabileceğini göstermektedir.

İÇ ISINMA
Satürn, Güneşten aldığı enerjinin çok daha fazlasını dışarı yayar. Tıpkı Jüpiter gibi, bu bir iç ısınma mekanizması ürünüdür. Jüpiter için iç ısınma kaynağının sebebi Kelvin-Helmholtz mekanizması ile kütleçekimsel sıkışmadır. Yani Jüpiter hala oluşum evresindedir diyebiliriz. Satürn içerisinde de aynı mekanizma düşük bir ölçüde işliyor olsa bile, oluşum evresi uzun zaman önce sona ermiştir. Bu nedenle iç ısınmanın ana kaynağı farklıdır. Satürn’de oluşumu sırasında üst katmanlarda yoğunlaşan helyum, yaklaşık son 2 milyar yıldır derin hidrojen katmanlarına doğru yağış halindedir. Bu yağış halindeki helyumun hidrojen ile sürtünmesi ve kütle çekim etkisi ile sıkıştırılıp ısınması iç ısının ana kaynağıdır. Aynı nedenle dış katmanlardaki helyum oranı oldukça azalmıştır.

Uzak gelecekte helyum yağışı sonlandığında Satürn’ün iç ısınması sonlanacak ve sadece Güneş’ten aldığı kadar enerji yayacaktır.

ATMOSFER VE BULUTLAR

Satürn atmosferinin üst katmanlarında, -170 ve -110 santigrat derece ile 0.5 ve 2 bar basınç aralıklarında amonyak kristali bulutları mevcuttur. Bu üst katmanlarda aynı zamanda Güneş’ten gelen ultraviyole radyasyonu, metanın bozunmasına yol açıp, etan ve acetylene gibi hidrokarbonlar üretmektedir. Bu hidrokarbonlar derinlere çökerken atmosferdeki renk farklılıklarına neden olurlar. Daha derin katmanlardaki bulutlar ise amonyum hidrosülfat ve su içeriklidir.

Genel olarak bulut katmanları, Jüpiter gibi şeritler halinde olsa da, biraz daha soluklardır. Bu bulut paternleri ilk kez 1980’lerde Voyager sondaları gezegenin yakınından geçerken gözlemlendiler.

saturn-jet-stream-cassini

Cassini uzay aracı tarafından alınmış bu görüntüde, kızılötesi ışık altında Satürn atmosferindeki bulut ve fırtına oluşumları görülüyor.

Satürn atmosferinde, zaman zaman Jüpiter’de sıklıkla gördüğümüz oval oluşumlar gözlemlenmektedir. Bunlar belli periyodlarla ortaya çıkan fırtınalardır. En ünlüleri “Büyük Beyaz Leke” 1876, 1903, 1933, 1960, 1994 yıllarında yaklaşık 30 yıllık aralıklarla gözlemlenmiş ve tekrardan 2020’de ortaya çıkması beklenmektedir.

Satürn atmosferindeki rüzgarlar, Neptün’den sonra (Voyager gözlemlerinde saatte 2.400 kilometre olan bir rekor) Güneş sistemindeki ikinci en hızlı rüzgarlardır. Özellikle üst atmosferde doğu yönlü rüzgarlar saatte 1.800 kilometreye ulaşabilmektedir.

KUZEY KUTBU HEKSAGONU VE GÜNEY KUTBU GİRDABI
İlk kez Voyager görüntülerinde 78 kuzey boylamı civarında heksagon şeklinde altıgene benzer bir yapı tespit edilmiştir. Kenar uzunlukları 13.800 kilometre olan bu oluşumun kaynağı tam olarak bilinmese de, çeşitli hipotezlere ve laboratuvar deneylerine göre bir sıvının çeşitli bölgelerindeki farklı akış hızları bu ve benzeri desenler oluşturmaktadır.

saturnaltigen

Satürn’ün kuzey kutbundaki altıgen fırtına oluşumu.

Cassini’nin 2006 gözlemlerine göre kasırga benzeri bir yapı güney kutup noktasında sabit bir şekilde durmaktadır. Yaklaşık saatte 550 kilometrelik rüzgarlara sahip bu bölgenin milyonlarca yıldır var olduğu düşünülüyor.

MANYETOSFER

Jüpiter’in muazzam manyetosferinin 20’de 1’i gücünde olsa da, Satürn’ün derin katmanlarındaki sıvı metalik hidrojenin akışkan dinamiğinden kaynaklanan manyetosfer tabakası, Dünya’nın sahip olduğundan 500-1.000 kat arası daha kuvvetlidir. Bu da Satürn’ün manyetosferini, Güneş sisteminin en güçlü ikinci manyetik alanı yapmaktadır.

Bu manyetosfer, halkaları ve 16 uyduyu içerisinde bulunduracak şekilde, Güneş yönüne doğru ortalama 1.44 milyon kilometre kadar uzanmaktadır. Titan, ortalama 1.2 milyon kilometrelik yörüngesi ile Güneş rüzgarlarının şiddetine göre zaman zaman manyetosferin dışına çıkmaktadır.

Satürn’ün manyetosferi ile ilgili ilk kesin olmayan ölçümler 1955’te yapılmış, 1974’te ise gezegenden kaynaklanan 1MHz değerindeki zayıf radyo emisyonu tespit edilmişti. Ancak bunlar yeterli bilimsel kanıtlar olarak kabul görmediği için, 1979’da Pioneer 11 manyetosferden bizzat geçip şiddetini ölçene kadar Satürn’ün manyetosferi onaylanmadı. Detaylı ölçümler için ise sırayla Voyager 1, 2 ve en nihayetinde Cassini sondalarının verilerini beklememiz gerekti.

Saturn-current-sheet

Satürn’ün manyetik alan yapısı.

Satürn’ün manyetosferi 4 katmandan oluşur. İçteki çift kutuplu bölge yaklaşık 3 Rs (3 Satürn yarıçapı) bir bölgeyi kaplar ve halkalar sayesinde tamamen plazmadan arınmıştır. Ancak halkaların ötesinde radyasyon bölgeleri mevcuttur.

İkinci bölgeye “iç manyetosfer” denir ve 3-6 Rs mesafede bulunur ve çoğunlukla çift kutuplu bir manyetik alandır. Burada soğuk plazma torusu denen bir bölge mevcuttur. Bu plazma bölgesini içeriğini Enceladus uydusundan gayserler ile püskürtülen parçacıklardan almaktadır. Bunlar genellikle pozitif yüklü oksijen, su ve benzeri moleküllerden oluşurlar. Enceladus ile birlikte, Dione ve Titan uydularından salınan parçacıklar da plazmaya katkıda bulunmaktadırlar.

Üçüncü bölge 6 ile 12-14 Rs mesafe arasında bulunur. “Extended plasma sheet” denen bu bölgede değişken manyetik akımlar hüküm sürer ve sıcak ve soğuk plazma bölgeleri bulunur.

Dördüncü ve son bölge ise 15 Rs mesafe dışında bulunur ve manyetosferin sonlandığı manyetopause bölgesine kadar devam eder. Düşük plazma yoğunluğuna sahiptir ve Güneş rüzgarlarına göre değişen, çift kutuplu olmayan bir yapısı vardır.

15-20 Rs mesafedeki bölgede ekvator hizasında manyetik alan, manyetodisk denen disk biçiminde bir hal alır. Manyetodisk Güneş’e bakan tarafta, Güneş rüzgarlarının etkisiyle manyetosferin eriminin 23 Rs ve altına düştüğü zamanlarda kaybolurken Güneş’in aksi yönünde her zaman mevcuttur. Manyetosferin iç bölgelerindeki soğuk plazma, dış bölgelerde bulunan sıcak plazma ile sirkülasyon halindedir.

Plasma_magnet_saturn

Satürn’ün manyetik alanı ve plazma akışının uydularıyla etkileşimi.

Satürn sistemi sayısız katı objeyle doludur. Halkalarında moonlet denen küçük uydulara ve görece daha büyük aylara sahiptir. Haliyle gezegenin manyetosferi bu cisimlerle etkileşim halinde olsa da, bu etkileşim Jüpiter’in uyduları ile olan etkileşimden daha “yumuşaktır”. Manyetosferdeki plazma gezegenle aynı yönde dönüş halindeyken, birçok uydu tarafından emilmekte, ancak Enceladus, Dione ve Titan uydularından kaynaklı parçacıklar tarafından beslenmektedir.

Eskiden manyetosferdeki bu plazmanın ana kaynağı Titan zannedilirken, Cassini sondası Enceladus gayzerlerini gözlemleyerek bu konuda ki bilgilerimizi güncellemiştir.

Yolu üstündeki plazmayı emen diğer uydular gerilerinde plazma bırakmadıkları için, manyetik alan uyduların arkasında kuvvetlenmektedir. Bu uydularda ve plazmaya maruz kalan halka parçacıklarında radyoliz sonucu (iyonlara maruz kalan maddenin bozunumu) ozon, hidrojen peroksit ve moleküler oksijen açığa çıkmaktadır.

AURORA
Satürn, ultraviyole ve kızılötesi tayflarda gözlemlenebilen parlak aurora (kutup ışıkları) bölgelerine sahiptir. Bu aurora bölgeleri 70-80 derece parelellerde bulunur ve genelde halka biçimiyle kutupları çevrelerler. Auroraların yapısı ve bulundukları yerler Güneş rüzgarlarının etkisine göre değişkenlik gösterir. Bu aurora bölgeleri ultraviyole tayfında 50 GW ve kızılötesi tayfta 150-300 FW olmak üzere enerji açığa çıkarırlar.

SATÜRN KİLOMETRİK RADYASYONU (SKR)

Satürn, yoğun miktarda düşük frekanslı radyo dalgaları yayar. Frekansı 10-1300kHz olan ve birkaç kilometrelik dalgaboyuna sahip bu radyo dalgalarının gücü, gezegenin dönüşü tarafından modüle edilmektedir. Bu radyo dalgalarının kaynağının aurora bölgelerine etki eden manyetik alanlar boyunca hareket eden elektronların instabilitesi olduğu düşünülmektedir. SKR, çoğunlukla Güneş rüzgarlarının etkisiyle değişiklik göstermektedir. örneğin 1981’de Voyager 2’nin yakın geçişi sırasında Satürn, Jüpiter’in manyetosfer kuyruğunun etkisinde olduğu için SKR geçici olarak ortadan kaybolmuştur. (bkz: Jüpiter’in manyetosferi)

saturn-aurora

Cassini’nin gözünden Saturn’ün güney kutbundaki aurora oluşumu.

Gezegenlerin radyo emisyonlarının gezegenin dönüşü tarafından modüle edilmesi, özellikle gaz devlerinin iç yapılarında ki akışkanların (sıvı metalik hidrojen) dönüş hızı hakkında fikir verirken, Satürn için SKR’nın değişken değerleri sebebiyle bu çok zordur. Voyager 1 ve 2, modülasyon değerlerinden 10 saat 30 dakika 24 +/-7 saniye olarak ölçtükleri akışkan dönüş hızı, Cassini ve Galileo sondaları tarafından 10 saat 45 dakika 45 +/- 36 saniye olarak ölçülmüştür. Bu sebeple Satürn’ün kendi ekseni etrafında dönüşüyle ilgili kesin bir değer verilememektedir.

RADYASYON KUŞAKLARI

Satürn zayıf radyasyon kuşaklarına sahiptir bunun sebebi yüksek enerjili parçacıkların gezegeni kuşatan halkalar ve onlarca uydu tarafından emilimidir. En yoğun radyasyon kuşağı Enceladus gaz torusunun iç sınırı 3.5 Rs (Satürn yarı çapı) ve A halkasının dış sınırı 2.3 Rs arasında yer alır. Bu radyason kuşaklarının içeriğini protonlar ve yüksek hızlı elektronlar oluşturur. Enerji değerleri ise onlarca megaelektronvolta kadar yükselebilir.

3.5 Rs mesafede radyasyon kuşaklarını oluşturan yüksek enerjili parçacıklar, nötr gazlar tarafından soğurulur ancak 6 Rs mesafede tekrardan yoğunluk kazanarak halka sistemindeki akıma katkıda bulunurlar.

Radyasyon kuşaklarındaki elektronlar, manyetosfer tarafından yakalanan Güneş rüzgarlarından gelmektedir. Ancak proton içeriğinin düşük enerjili (10 MeV) bölümü manyetosferden gelirken, yüksek enerjili (20 MeV) bölümü kozmik ışınların Satürn sistemindeki katı elementler ile etkileşimi sonucu üretilmektedir.

Bahsettiğimiz bu radyasyon kuşakları, Jüpiter’de bulunanlardan çok daha zayıftır. Fakat yine de buzlu ayların yüzeylerini aşındıracak, yer yer suyu ayrıştıracak ve oksijen açığa çıkartacak kuvvettedir.

SATÜRN’ÜN HALKALARI

Satürn’ün karakteristik görünümünü oluşturan göz alıcı halkaları, mikrometre ve bir kaç metre arasında boyutları değişen sayısız su buzu ile çok az miktarda tholin ve silikat toz parçacıklarından oluşur. Zayıf teleskoplar ile tek parça, daha güçlü teleskoplar ile üç parça ve yakınına gönderdiğimiz uzay araçları ile sayısız parça ve yapıdan oluştuğunu gözlemlediğimiz bu halkalar, keşif sıralarına göre alfabetik olarak adlandırılıyor.

SATURNhalkayapisi122

Ana halkalar dışarıdan içeri doğru C , B ve A halkaları olarak isimlendirilir. Daha sonradan keşfedilen ikincil soluk halkalar ise gezegene en yakın olan F halkası, A’nın hemen dışındaki D halkası ve uzaktaki G ve E halkalarıdır. Bunların dışında da çok daha soluk toz halkaları ve ana halkalar içerisinde farklı yapılar ve ayırımlar mevcuttur. Bazı belirgin ayırımlar Pan benzeri küçük uydular tarafından temizlenmiştir.

Gezegenin bu muazzam halka sistemi başlı başına incelenmesi gereken çok geniş bir konudur. O nedenle halka sistemini detaylarıyla geniş biçimde şu yazımızda ele aldık.

SATÜRN UYDU SİSTEMİ

Satürn; 13 tanesi 50 kilometreden büyük çaplara sahip, 53 tanesi isimlendirilmiş 62 ay ve sayılarının en az 150 olduğunu bildiğimiz “moonlet” denen çok küyük boylu uyduya sahiptir.

Satürn sistemi, Güneş sisteminin sayı olarak en zengin uydu sistemini barındırır. Ancak kütle dağılımı uydular arasında pek dengeli değildir, Titan, Satürn’ü çevreleyen uydu ve halkaların toplamının kütle olarak 96%’sını oluşturur. Küresel yapıya sahip geri kalan 6 büyük uydu, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea ve Iapetus geri kalan 4%’ün çok büyük bir kısmını oluştururken, diğer 55 küçük uydu ve bütün halka sistemleri birlikte Satürn çevresindeki kütlenin 0.04%’ünü oluştururlar.

saturnuydular4

Satürn’ün büyük uydularının birbirlerine göre orantılı boyutları.

Satürn uydu sistemi, gelecekte kolonizasyon açısından Güneş sisteminin en dost canlısı bölgelerinden biridir. Jüpiter sisteminde sadece Callisto’nun yüzeyi kabul edilebilir radyasyon seviyeleri içerirken, Ganymede ve Europa’nın yüzeyleri yeterli radyasyon koruması olmadan bizler için ölümcül olabilir. Ancak Satürn uydu sistemi, gerek düşük miktarda radyasyon, gerek çok sayıda düşük kütle çekimli uydu, gerekse sistemdeki su ve helyum-3 rezervleri ile gelecekte yerleşim için oldukça uygun yerlerdir. En büyük dezavantajı ise uydular ve halkalar sebebiyle sistemde çok fazla “kirlilik” niteliğinde artık parçacık ve mikro meteorit bulunmasıdır.

Uydular Çapları En dış yörünge uzaklığı
Ay (referans olarak) 3474 km 384.000 km
Titan 5151 km 1.221.930 km
Rhea 1527 km 527.108 km
Iapetus 1468 km 3.560.820 km
Dione 1122 km 377.392 km
Tethys 1062 km 294.619 km
Enceladus 504 km 237.950 km
Mimas 396 km 185.404 km
Hyperion 270 km 1.481.010 km
Phoebe 213 km 12.869.700 km
Janus 179 km 151.472 km
Epimetheus 116 km 151.422 km
Prometheus 86 km 139.380 km
Pandora 81 km 141.720 km

50 kilometre çapından daha küçük, hatta çoğu 10 kilometre çapından da küçük olan, genel olarak şekilsiz uyduların isimleri de şöyledir:

Siarnaq (Eskimo / Inuit mitolojisinden bir canavardan alır adını, sakin olun :)), Helene, Albiorix, Atlas, Pan, Telesto, Paaliaq, Calypso, Ymir, Kiviuq, Tarvos, Ijiraq, Erriapus, Skathi, Hyrrokkin, Daphnis, Tarqeq, Mundilfari, Narvi, Suttungr, Thrymr, Bestla, Kari, S/2007 S 2, Bebhionn, Skoll, S/2004 S 13, Greip, Jarnsaxa, S/2006 S 1, Bergelmir, Hati, Aegir, S/2004 S 7, S/2006 S 3, Surtur, Loge, Fornjot, S/2004 S 12, Farbauti, S/2007 S 3, Pellene, S/2004 S 17, Fenrir, Methone, Polydeuces, Anthe, Aegaeon, S/2009 S 1

Bu uyduların en küçük üyeleri yaklaşık 500 metre çapıyla Aegaeon ve B halkası içerisindeki yörüngesiyle moonlet sınıfından olan yaklaşık 300 metre çaplı S/2009 S 1 dir.

TİTAN
Anlatmaya nereden başlasak bilemiyoruz, Güneş sisteminde ki en ilgi çekici uydu ve en ilgi çekici gök cisimlerinden biri. Ganymede’den sonra Güneş sisteminin ikinci en büyük uydusudur Titan ve bizim ayımızın iki katı çapı vardır. Ağırlıklı olarak Nitrojenin yanında Metan ve Hidrojen barındıran Dünya’nın atmosferinden daha kalın bir atmosferin altında su buzu ve kayadan oluşan yüzeyinde sıvı hidrokarbon (metan, etan, propan benzeri) yağmurları, nehirleri, deltaları, gölleri, denizleri ile dünyada ki su döngüsüne benzer bir sıvı döngüsüne sahip ayrıca buz volkanlarının soğuk gazlar püskürttüğü buz gibi bir dünyadır Titan. Detaylı bilgileri şu yazılarımızda bulabilirsiniz:
• Satürn’ün soğuk cenneti Titan
• Titan’a yaz gelecek mi?

rhea-cassini

Rhea uydusunun Cassini tarafından alınmış bir fotoğrafı.

RHEA
Satürn’ün ikinci büyük uydusu olan 1.527 kilometre çaplı Rhea, düşük yoğunluğu ile 75% su buzu içermektedir. Gerek fiziksel yapısı, gerekse çok ince atmosferi ile Dione uydusuna çok benzer. İki uydu da yörünge hareket yönü yerine, arkada kalan yarı kürelerinde yoğun krater izlerine sahiptir. Buna sebep olarak Satürn’ün oluşumu sırasında bu yönden meteor bombardımanına maruz kalmış olması düşünülmektedir.

IAPETUS
Neredeyse 80% buzdan oluşan 1.468 kilometre çaplı Iapetus, birçok sıra dışı coğrafi özelliğe sahiptir. En dikkat çekeni ekvatoru boyunca uzanan dağ sırasıdır. Bu dağ sırası 1.300 kilometre boyunca uzanmakta, 20 kilometre genişliğinde ve 13 kilometre yüksekliğindedir. Bu yapının nasıl oluştuğu ve nasıl ekvatoru mükemmel bir şekilde takip ettiği henüz kesin olarak belirlenememiştir.

Iapetus5487

Iapetus ve “aşırı kirli” yüzey yapısı.

Başka bir ilginç özellik de yüzeydeki dikkat çekici renk farklılıklarıdır. Yörünge hareket yönündeki yarı küre ve yakın bölgeleri santimetreler kalınlığında koyu bir birikim ile kaplıyken, arka yarıküresi ve kutupları oldukça parlak görünmektedir. NASA bilim insanları, bu birikimin orjinalde yörünge üzerindeki artık maddelerden geldiğini, ama artık yüzeyden süblimleşen buzun Güneş ışığı etkisiyle kararması sonucu oluşmaya devam ettiğini düşünüyor.

DIONE
İç bölgenin 1.122 kilometre çaplı en büyük ikinci uydusu olan Dione, aynı zamanda Güneş Sistemi’ndeki kendisinden küçük bütün uyduların toplamından daha fazla kütleye sahiptir. Dione’nin yüzeyi neredeyse tamamen su buzundan oluşsa da, yoğunluğu ile Titan ve Enceladus’dan sonra üçüncü sıradadır. Bu sebeple kütlesinin %46’sının yoğun kayalarda oluştuğu tahmin edilmektedir.

Dione’nin yörüngesindeki ilerleyiş yönüne bakan yarıküresi, E halkasından kaynaklı materyal birikimi ile kaplıyken diğer yarıküresi kraterlerle, buzdan oluşmuş parlak tepeler ve vadilerle doludur.

dione-saturn

Cassini uzay aracının çektiği bu muhteşem fotoğraf, Dione ve Satürn’ü aynı kare içinde gösteriyor.

Genel olarak kütleçekimsel kilitteki uyduların hareket yönüne bakan yarı küreleri daha fazla kraterlerle kaplı olurken, Rhea gibi Dione’de bu durum tersinedir. Dione’nin bir diğer ilginç özelliği de, çok ince bir oksijen atmosferi tabakasına sahip olmasıdır.

ENCELADUS
500 kilometrelik çapı ile Enceladus, Satürn’ün 6. büyük uydusudur. Gündüzleri ancak -198 santigrat dereceye kadar yükselen sıcaklığı ile tamamen buzla kaplı bir aydır. Özellikle Cassini’nin keşfettiği, güney kutbunda bulunan saniyede 200 kilogram su buharı ve buz parçaları püskürten en az 100 adet gayzer benzeri buz volkanı (Cryovolcanoes), bu uydunun en önemli jeolojik özelliklerini oluşturuyor. Bu buz volkanlarından püskürtülen parçacıkların bi kısmı Enceladus’a kar yağışı benzeri bir şekilde “yağarken”, kaçış hızına ulaşan parçacıklar E halkasını oluşturmaya devam ediyor.

Bu gayserler aynı zamanda güney kutbunda yer altında bulunan yaklaşık 10 kilometre kalınlığındaki sıvı su okyanusunun da kanıtıdır. Enceladus hakkında daha detaylı bilgiyi şu yazımızdan alabilirsiniz.

TETHYS
Güneş Sistemi’ndeki en düşük yoğunluğa sahip uydulardan biri olan Tethys, kraterlerle ve fay hattı bölgelerine benzer vadilerle dolu bir uydudur. Diğer uydular gibi Tethys de, yörünge hareketi yönüne bakan yarı küresinde E halkasından kaynaklanan madde birikimi ve bu madde birikiminin yarattığı renk farklılığına sahiptir. Tethys hakkında detaylı yazımızı buradan okuyabilirsiniz.

Mimas-Saturn

Mimas ve üzerindeki devasa krater.

MİMAS
Mimas’ın yüzey alanı İspanya’dan biraz daha azdır. 396 kilometre çaplı bu uydu 130 kilometre uzunluğunda dikkat çekici Herschel isimli kratere sahiptir. Bu krater Mimas’a, Yıldız Savaşları serisindeki Ölüm Yıldızı benzeri bir görüntü vermektedir. Krater 1980’de keşfedildiği ve Yıldız Savaşları daha önce çekildiği için bu benzerlik bir raslantıdır. Kraterin yanında, irili ufaklı sayısız başka kraterler ve vadiler Mimas’ın buz kaplı yüzeyini süslemektedir.

HYPERION
Güneş Sistemi’nin süngeri denebilecek bu uydu, kaotik ve biçimsiz düzensizliği ile hayret vericidir. Yaklaşık 270 kilometrelik yarıçapa sahip, en büyük düzensiz uydulardan biri olan Hyperion’un yüzeyi kelimenin tam anlamıyla parçalanmıştır. Hyperion hakkında daha fazla bilgi için şu yazımızı okuyabilirsiniz.

cassini-hyperion

Sünger taşına benzer yapısıyla Hyperion.

Hyperion’un ilginç bir özelliği de, kaotik bir yörüngeye sahip olmasıdır. Tıpkı Plüton‘nun uyduları Nix ve Hydra gibi, bu kaotik yörünge, uydunun ilerleyen tarihlerde nerede olacağının belirlenmesini zorlaştırmaktadır. Böyle uyduların maruz kaldığı en ufak kuvvetler bile yörüngelerinde değişimlere neden olmaktadır.

SATÜRN SİSTEMİNDE DÜNYA DIŞI YAŞAM

TİTAN
Titan, hidrokarbon döngüsü ve zengin organik maddeleri ile Dünya dışı yaşam için uygun bir aday konumundadır. Elbette Titan’daki olası canlılar Dünya’da aşina olduklarımızdan çok daha farklı olacaklardır. Her şeyden önce su yerine değil metan kullanıyor olmalılar.

Cornell Üniversitesi’nde yapılan çalışmalar, Metan bazlı canlıların olası olduğunu söylüyor. Teorik olarak organik nitrojen bileşiklerinden oluşan hücre duvarları, Titan’ın soğuk ve sert ikliminde -202 derecelik sıvı metan denizlerinde işler kalabilir.

titanmetanyagmuru

Titan, sıvı metan denizleri ve metan yağmurları ile, aktif yaşayan bir dünya görünümünde. Bu nedenle bilim insanlarınca üzerinde yaşamın şekillenmiş olabileceği ihtimali üzerinde duruluyor.

Mühendisler bu teorik hücre zarına “Azotosome” adını vermiş. Titan’da bolca bulunan nitrojen (azot), karbon ve hidrojen moleküllerinden oluşup Dünya’ya özgü hücre duvarları kadar esnek ve stabil bir yapıya sahip olabiliyor. Araştırmacılar şu anda böylesi hücre yapılarının Metan içerisinde nasıl davranışlar göstereceği ve metan bazlı canlıların üremeye eşdeğer faliyetlerinin neler olabileceği üzerinde çalışıyor.

Böylesi canlılar teorik olarak modellenebiliyor iken, Titan üzerinde veya denizlerinde bulunmalarını bekleyebiliriz. Ya da en azından umut edebiliriz.

ENCELADUS
Güney kutbunun derinlerinde sıvı su okyanusu olduğunu bildiğimiz Enceladus, su bazlı yaşam için oldukça uygun bir uydu. Tıpkı Europa, Ganymede ve Callisto uydularında da olası olduğu gibi, bu okyanus yaşama ev sahipliği yapıyor olabilir. Bazı çalışmalar Enceladus okyanusunun kayasal mantosu ile temas halinde olduğunu ve bunun birçok kimyasal reaksiyona neden oluyor olabileceğini gösteriyor. Bu etkileşimler, su ile temas eden metallerin “serpentinization” yöntemi yeni minerallere dönüşmesine ve bu esnada suya moleküler hidrojen katarken, pH derecesinin artmasına neden olmaktadır.

enceladusstripes_cassini

Dev yüzey altı okyanusu, Enceladus’un derinliklerinde hayatın şekillenmiş olabileceğini düşündürüyor.

Oldukça tuzlu olan bu okyanus pH 11 – 12 aralığı ile amonyak bazlı solüsyonlar kıvamında olsa bile, yine de Dünya’daki canlıların tolerans limiti içerisinde. Üstelik sudaki moleküler hidrojen, Dünya’daki aminoasitler gibi karmaşık organik bileşikler oluşumuna yardımcı olabileceği gibi, tek hücreli canlılar için de besin kaynağı olabilir.

SATÜRN
Bildiğimiz canlı türlerinin kesinlikle evrimleşemeyeceği düşman bir ortam olan Satürn atmosferi, tıpkı Jüpiter gibi amonyak bazlı canlılar için olası bir yaşam alanı olabilir. Tabi saatte 1800 kilometre sürat ile esen rüzgarların olduğu bir atmosferde yaşayacak canlı türlerini hayal etmek oldukça zordur.

SATÜRN SİSTEMİNİN KEŞFİ

Bir zamanlar sadece hayal iken, şimdi teknolojinin gelişmesi ile birlikte Güneş Sistemimizin üyelerine bilimsel cihazlarımızı gönderebiliyoruz. Bu halkalı gezegene gönderilen ve gönderilecek olan uzay araçlarını inceleyelim.

Pioneer 11: 5 Nisan 1973’te fırlatılan Pioneer 11, 1979 Eylülünde Satürn’ün yakınından geçti. Pioneer 11 adından da anlaşılacağı gibi bir yol bulucuydu. Gezegenler arası uzayın koşullarını ve Satürn çevresindeki bölgeyi test etmek amacıyla gönderilmişti.

pioneersaturnhaklasi

Pioneer uzay aracının çektiği bu fotoğraf, Satürn’ün halkalarına ait elimideki ilk yakın plan görüntü olma özelliğini taşıyor.

Voyager 1 ve Voyager 2: 1977’nin 1 Eylül ve 20 Ağustos tarihinde fırlatılan bu sondalardan Voyager 1, 13 Kasım 1980’de ve Voyager 2, 27 Ağustos 1981’de Satürn’ün yakınından geçtiler. Pioneer 11’den edinilen bilgiler ışığında geliştirilen bu karmaşık sondalar; Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün hakkındaki bilgi dağarcığımızı inanılmaz ölçüde genişletmiştir. Gönderdikleri fotoğraflar ve bilgiler yüz yıl önceki bilim insanları tarafından hayal bile edilemeyecek ölçüdeydi.

Cassini/Huygens: NASA ve ESA’nın ortak projesi olan Cassini/Huygens, tamamen Satürn’ün keşfine adanmış olan ilk görev. Cassini, 6 Kasım 1997’de fırlatılırken sahip olduğu nükleer radyoizotop jeneratörü sebebiyle oldukça tepki çekmişti. Ancak bu jeneratör sayesinde Temmuz 2004’te Satürn sistemine giriş yaptığından beri verimli bir şekilde işler vaziyette. Bu görevin en önemli dönüm noktası ise, Cassini ile birlikte gönderilen Huygens sondasının Titan’a indirilmesi olmuştur. Böylece hidrokarbon ve metan okyanuslarına sahip bu soğuk cennetin kalın atmosferinin altını ilk kez görebildik.

Cassini ve Huygens ile ilgili detaylı bilgileri ilgili yazımızdan edinebilirsiniz.

SATÜRN SİSTEMİNİN GELECEKTEKİ KEŞFİ

Satürn sistemi keşif için oldukça ilginç bir aday olsa da, ne yazık ki birçok keşif görevi ödenek ayırılamadığı için hayata geçirilemedi. Bunların arasında en önde gelen 2.5 milyar dolarlık NASA/ESA ortak Titan Saturn System Mission aracı, Titan’a biri atmosfer balonu diğeri denizaltı olacak şekilde iki robot indirmeyi planlıyordu. Ancak Europa Jupiter System Mission görevine öncelik verildiği için hayata geçirilemedi.

enceladus-probe

Gelecekte, Enceladus’a gönderilecek olan bir sonda ile buz yüzeyi delip yüzey altı okyanusuna erişim planlanıyor.

Şu anda Enceladus ve Titan’a ayrı ayrı gönderilecek araçlar üzerinde çalışmalar devam ediyor olsa da, bir denizaltı aracı olması planlanan yeni Titan görevi için henüz çok erken. Enceladus’a gidecek bir robot için ise 2016 yılında son onay kararı verilmesi bekleniyor. Yakın gelecekte herhangi bir araç fırlatılana kadar, daha uzun yıllar boyunca Cassini, Satürn sistemindeki gözümüz ve kulağımız olmaya devam edecek.

Daha önce belirttiğimiz gibi, uzak gelecekte Satürn sistemi kolonizasyon için oldukça uygun bir aday. Yoğun su miktarı, geleceğin füzyon ekonomisini destekleyecek miktarda helyum-3, düşük radyasyon ve bol miktarda uydu ile Jüpiter’den çok daha yüksek bir potansiyel barındırıyor.

Bugün Voyager’ların ve Cassini’nin gönderdiği fotoğrafları ve bilgileri, hayatlarının büyük bir bölümünü gökyüzünü gözlemlemeye adamış Galileo, Huygens ve Cassini gibi bilim insanları görebilseydi keşke. Onların öncülükleri sayesinde Güneş Sistemi’ndeki bütün bu garip dünyalar bizim günlük hayatımızın ve bilgi hazinemizin bir parçası haline geldi.

Berkan Alptekin

Hep daha fazla okumak gerekir...

Yazar Hakkında

Berkan Alptekin