Uzay Boşluğunda Bitki Bahçelerini Bekleyen İlk Tehlike, Heliosferik Akıntılar

Yaklaşık Okuma Süresi: 8 Dakika...

 

İnsanlık, Mars yolculuğunda ne tür tehditlerle karşılaşır ? uzun uzay görevlerinde besin üreten organizmalara ihtiyaç duyulacağı ele alınan konular arasında. Uzay bahçelerini dünya manyetosferinin dışında nasıl koruyacağız ? Bu ve bu gibi soruların cevapları çok farklı şekilde ele alınabilir. bu yazımızda, uzay havası üzerinden ele aldık.

 

Kısaltmalar; Heavy Ion Medial Accelerator in Chiba (HIMAC), Radioactive Isotope Beam Factory (RIBF), Solar Dynamics Observatory (SDO),

 

Nedir bu uzay havası ? Bilindiği üzere heliosfer (güneşin manyetik alanı) güçlü güneş akıntılarının etkisi altında olup bu akıntılar tüm Güneş Sistemi boyunca Güneş’in ekvatoral düzleminden uzanan en büyük yapı olma özelliğini taşıyor. Mevcut tabakanın şekli, Güneş’in dönen manyetik alanının gezegenler arası ortamdaki plazma (güneş rüzgarı) üzerindeki etkisinden kaynaklanmaktadır. [1] gezegenler arası manyetik alan denilen bu bölge, heliosferik akım levhasının bir kısmını oluşturur.

Resim 1. Güneşin dönmesinden dolayı oluşan etki,  manyetik akıntının şeklini katlayarak Parker spiralleri olarak bilinen balerin eteği benzeri bir form oluşturur. Heliosferik akım tabakası her 27 günde bir Güneş ile birlikte döner ve heliosferdeki en büyük yapıdır. [1]

Uzay havasını tahmin etmek karasal hava tahminlerine benzer. SDO (Güneş Dinamikleri Gözlemevi) ve diğer NASA heliofiziği görevleri, 24 saat boyunca Güneşi gözlemler. Güneş’in aktivitesiyle ilgili veriler daha sonra güneş patlaması olasılığı hakkında istatistiksel tahminler yapan fizik tabanlı bilgisayar modellerinde simüle edilir. Simülasyonlar hava tahmin raporları gibi uyarı sistemine dayalı bir rapor verir. Şu an itibariyle, heliosferdeki karmaşık dinamikleri tam olarak açıklanamaması tahminleri zorlaştırıyor; En iyi modeller hala gelişimin erken aşamalarında. Uzay havasını modelleyen bilim insanları, tahminlerini iyileştirmek için NASA’nın birçok heliofizik misyonuna güveniyor. [3]

Şekil 1.Tek kutuplu indüktör olarak güneş ile heliosferik akım devresi, her iki eksen de B2 boyunca uzanır, içeri dönen akım çizgisi ekvator düzleminde (C) ve Güneş manyetik alan çizgileri B1 boyunca dışarı doğru bir akım üreten tek kutuplu indüktör gibi davranır. Akım B3 yayı kadar uzanır. [2]

Mevcut heliosferik radyasyondan uzaya gönderilen uzay araçları ve sinyalizasyon sistemleri gibi bir çok teknik yapı olumsuz etkilenmektedir. Bu uzay araçlarının içinde bulunan canlı materyel olarak arştırılan bitkiler üzerinde birkaç radyasyon deneyi yapılmıştır. EXPOSE bu deneylerden biri. Bu deneyde Arabidopsis tohumlarının ISS (Uluslararası Uzay İstasyonu)’de UV direnci test edilmiştir. Deney sonuçları bize tohumların Mars’a altı ay sürecek uzun bir yolculuğa çıkması durumunda, ne tür etkilerin oluşabileceğini öngörmemizi sağladı. Bitki tohumları Dünya’nın atmosferi dışında herhangi bir radyasyon önleyici kullanılmadığı sürece uzay aracı üzerinde yüksek enerjili kozmik ışınlara maruz kalacağı için tohumlarda radyasyon hasarı olmadan Mars’a ulaştığını varsaysalar bile, kızıl gezegenin yüzeyindeki daha yüksek radyasyon seviyeleri ile uğraşmak zorunda kalacaklardı. Bazı bitki tohumlarının belirli radyoaktivite seviyeleriyle iyi başa çıkabileceğini bilmek, korumaya ne kadar ihtiyaç duyulduğuyla ilgili endişeleri azaltabilir. [4]

Resim 2.10 Eylül 2017’deki koronal kütle atımı. Güneş sistemi genelinde yapılan çok sayıda uzay misyonları tarafında veriler kaydedilmiştir. Bilim insanlarının gezegenler arası boşlukta seyehat ederken gelecek keşif alanlarının nasıl etkileyebileceğini anlamalarına yardımcı oldu. [3]

Bitkiler için İyonize radyasyona kronik maruz kalma, uzun vadede popülasyonların genetik yapısını etkiliyor gibi görünmektedir. Genetik değişkenliğin azaltılması, kronik stres ile ilişkili adaptif bir süreç olabilir. Radyasyona kronik veya akut maruz kalmaya yanıt olarak farklı mekanizmalar olduğu biliniyor. Akut radyasyon maruziyetinden etkilenen en iyi temsil edilen gen grubu, oksidatif strese bağlı genlerden oluşan bir grup olmasına rağmen, kronik stres, genel stres ve nükleik asit metabolizmasına ait genleri düzenleyerek adaptif tepkilere yansıyan tamamen farklı bir cevaba yol açıyor. Kronik stres ayrıca fotosentez ve karbonhidrat metabolizmasında yer alan birçok geni tetikler. Her tür radyasyon hasarına karşı değişken direnç gösterir. Sonuç olarak, dünyada radyasyonla yapılan deneyler düşük kronik radyasyona maruz kalma ve besin ögeleri olan bitkilerin dahil farklı türlere odaklanmıştır. [5]

Okumalısınız:  Astrobotanik'in Kurucusu Gavriil Adrianovich Tikhov ve Çalışmaları
Resim 3.Expose R deneyi

 

Ay ve Mars’ta küresel bir manyetik alan olmadığından, çok zayıf manyetik kalkanlara maruz kalan bitkilerle yapılan testler önemlidir. Jeomanyetizma (dünyanın manyetik alanı)’dan daha düşük bir manyetik alanın doğrudan bitki büyümesinde ve gelişmesinde ve bitki metabolizmasını yavaşlatan, bazı durumlarda da hızlandıran değişikliklere neden olduğunu gösteren çalışmalar vardır. [6] Buna karşılık, jeomanyetizma üstünde manyetik bir alanla bitki büyümesi ve fotosentez üzerine bir etkisi olduğunu gösteren birçok çalışma yapılmıştır. Her iki tür araştırma da manyetik alanlardaki değişikliklerin bitki büyümesini ve gelişimini etkileyebileceğini göstermektedir. Yakın tarihli bir çalışmada, bitkilerin evrim yoluyla, bitki kriptokromu’nun merkezi olduğu, manyeto-alıcı bir mekanizma geliştirdiğini göstermektedir. Bu deneylerin gerekliliği vurgulanmış olsa da uzaydaki manyetik alan deneyleri şu ana kadar yapılmadı.

Resim 4. Ay yüzeyinde birkaç yüz km kadar uzanan, ekzosfer denilen, ince bir atmosfere sahiptir. Güneş ışığı bu ekzosferin bir kısmını iyonize eder ve dünya’dan bir milyon kat daha zayıf bir iyonosfer üretir. [3]

Alan koşullarının simülasyonu için mevcut teknik çözümlerin değerlendirilmesinden sonra, düşük radyasyona kronik maruz kalma uçuş öncesi deneylerde değerlendirilecek en gerçekçi değişken gibi görünmektedir. Radyasyonun biyokütle üretimi, fotosentez ve gaz değişimi, gen ekspresyon profili üzerindeki etkilerine ve bitkilerin besin değerini etkileyen tüm işlemlere öncelik verilmelidir. Daha sonra, kronik ışınlamanın morfolojik değişiklikler, kromozom sapmaları ve mutasyon sıklığı üzerindeki etkilerini dikkate almak önemlidir, çünkü bunlar bitki gelişimi ve genom stabilitesinin iyi ölçütleridir.

Radyasyona maruz kalma, uzay radyasyonunu mümkün olduğunca taklit etmeli ve en az gamma ışınları, proton ve nötron parçacıkları içermelidir. Radyasyon deneyleri için mevcut tesisler, Radyoaktif İzotop Işın Fabrikası RIKEN (Japonya’da bulunan Hızlandırıcı Tabanlı Bilim Merkezi, RIBF), HIMAC (Chiba’daki Ağır İyon Medikal Hızlandırıcı), hem Japonya’da hem de ABD Brookhaven’deki Alternatif Gradyan Senkrotronu’nu sayabiliriz. Uzay koşullarının simülasyonu için mevcut tesisler, çok sayıda ışın ve yüksek enerjili parçacıkların elde edilebilmesine rağmen, uzaydaki tüm radyasyonun yalnızca bir kısmını simüle edecektir.

Okumalısınız:  Astrobotanik'in Kurucusu Gavriil Adrianovich Tikhov ve Çalışmaları

Dünya’da jeomanyetizma korumalı yapılan deneylerde, zayıf manyetik alanların bitkilerde gaz değişimini ve gaz metabolizmasını etkilediği görülmüştür. Bununla birlikte, manyetik alanların, özellikle Ay ve Mars’taki büyüme koşullarında etkisini belirlemek için daha fazla deney gereklidir. Toplam uzay radyasyon yükünün ve potansiyel olarak bir manyetik alanın yokluğundaki etkilerini değerlendirmek için, düşük Ay yörüngesi dışında, örneğin Ay ve Mars’ın yüzeylerine robotik misyonların bir parçası olarak deneyler yapılması gerekir. Bu görevlerde, bitki materyalinin analizi için Dünya’ya geri gönderilmesi çok sınırlıdır. Bitkinin büyüme ve sağlık durumunun tercihen uzaktan algılama teknolojisi temelinde sürekli denetlenmesi gerekmektedir. [5]

“Mars’a insanlık yolculuğu olarak yapılacak keşifleri önceden söylemek zor, ancak kesinlikle sayısız olacaktır. Kesin olan şey, heliofizikçilerin oraya ulaşmamıza yardım etmesinde oynayacağı rol. Heliofizik ve uzay havası çalışmaları, uzaydaki astronotlarımızı ve varlıklarımızı korumak için çok değerlidir. kuşkusuz, güneş sistemi boyunca yapılan bu yolculuk, heliofazla ilgili yeni keşiflere yardımcı olacak ve gelecek nesil uzay araştırmacıları için uzay yolculuklarını daha güvenli hale getirecektir.”

Tanımlar;

Adaptif; Doğal seçilimde başarılı olmuş, evrimsel olarak uyumlu.

Kriptokromlar; Canlı organizmada, manyetik alanların algılanmasında rol oynayan bir tür sinyal proteinidir. [6]

Genom Stabilitesi; DNA, kendisini çevresel zararlı etkenlerden korumak için anlık olarak sağladığı reaksiyonların tamamının genel ifadesidir. [7]

Kaynak

1- Heliospheric current sheet, Plasma-universe.com

(https://www.plasma-universe.com/Heliospheric-current-sheet/)

2- Heliospheric current circuit, Plasma-universe.com

(https://www.plasma-universe.com/Heliospheric-current-circuit/)

3- 30, 2018, By Mara Johnson-Groh NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md., Charting a Course for Astronaut Safety as NASA Launches to the Moon and to Mars

(https://www.nasa.gov/feature/goddard/2018/charting-a-course-for-astronaut-safety-as-nasa-launches-to-the-moon-and-to-mars)

4- March 16, 2011, Science & Astronomy, Jeremy Hsu, Could Astronaut Crops Survive Space Radiation?

(https://www.space.com/11142-chernobyl-radiation-space-crops.html)

Fatma Betül ÖZDEMİR

Daha fazla okumalısınız

Yazar: Fatma Betül Özdemir

Akdeniz Üniversitesi, Fen Fakültesi, Uzay Bilimleri ve Teknolojileri bölümü öğrencisi

Keşfet!

Astrobotanik’in Kurucusu Gavriil Adrianovich Tikhov ve Çalışmaları

Bu Yazımızda sizlere son zamanlarda çok önemli bir yere sahip olan uzayda bitki yetiştirme literatüründen, …

Bir Yorum

  1. Bir çok yeni bilgi öğrendiğim çok faydalı bir yazı olmuş. Emeğinize sağlık. İyi çalışmalar dilerim tüm yazarlara 🙂

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

%d blogcu bunu beğendi: