Natalie Starkey'in yeni bir kitabı olan Stardust'u yakalamak, kuyruklu yıldızlar ve asteroitler ile ilişkimizi araştırıyor.
(Resim: © Bloomsbury Sigma)
Natalie Starkey uzay bilimi araştırmalarına 10 yıldan fazla bir süredir aktif olarak katılmaktadır. NASA Stardust ve JAXA Hayabusa gibi örnek iade alanı misyonlarında yer aldı ve çığır açan ESA Rosetta kuyruklu yıldız misyonu için enstrüman takımlarından birinde ortak araştırmacı olmaya davet edildi.
Yeni kitabı "Stardust'u Yakalamak" kuyruklu yıldızlar ve asteroitler hakkında neler keşfettiğimizi - onları nasıl öğrendiğimizi ve tozlu, buzlu kayaların güneş sisteminin kökenleri hakkında neler paylaştığını inceliyor. Starkey ile yeni kitabı hakkında bir soru-cevap okuyun.
Aşağıda "Stardust'u Yakalamak" bölüm 3'ten bir alıntı yer almaktadır. [Kuyruklu Yıldız Türünün En İyi Yakın Karşılaşmaları]
Yeryüzünde Kuyruklu Yıldızlar ve Asteroitler
Son 50 yıl boyunca, uzay enstrümantasyonu, insanlar Güneş Sistemimizdeki görüntü, ölçüm ve örnekleme için çok sayıda farklı nesneyi takip ettikçe gittikçe daha gelişmiş hale geldi. İnsanlar, Mars gezegeni üzerinde, yüzeyinde dolaşmak, bilimsel aletlerin yükünü analiz etmek için örnekleri delmek ve toplamak için tam olarak çalışan bir gezici yerleştirdiler. Kayaların, buzların ve gazların analizlerini yapmak için hızlı bir kuyrukluyıldıza yetişmek ve hızlandırmak için on yıl süren bir yolculukta uzaya sofistike bir bilimsel laboratuvar gönderildi. Ve bu, uzay araştırmalarının en son öne çıkan olaylarından sadece birkaçıdır. Bununla birlikte, bu ilerlemelere ve şaşırtıcı başarılara rağmen, Dünya'da en iyi ve en kolay kontrol edilen bilimsel araçlar bulunmaktadır. Sorun şu ki, bu Dünya enstrümanları çok kolay bir şekilde uzaya gönderilemiyorlar - bir rokete fırlamak için çok ağır ve hassaslar ve hassasiyet ve doğrulukla çalışmak için neredeyse mükemmel koşullara ihtiyaç duyuyorlar. Uzay ortamı, sıcaklık ve basınçta aşırı uçlar, hassas ve bazen de mizaç laboratuvar cihazlarına uygun olmayan koşullar ile dost bir yer değildir.
Sonuç olarak, uzay laboratuvarı örneklerini uzaya götürmek yerine, dikkatli, düşünülmüş ve kesin analiz için Dünya'ya geri getirmenin birçok avantajı vardır. Ancak asıl sorun, uzayda kaya toplamanın ve onları güvenli bir şekilde Dünya'ya geri getirmenin de basit bir görev olmamasıdır. Aslında, uzaydan örnek dönüşü sadece birkaç kez elde edildi: 1970'lerde Apollo ve Luna misyonlarıyla Ay'dan, Hayabusa misyonuyla asteroit Itokawa'dan ve Stardust misyonuyla 81P / Wild2 kuyruklu yıldızından. Yüzlerce kilogram Ay kayası Dünya'ya iade edilmiş olsa da, Hayabusa ve Stardust misyonları çok az miktarda kaya örneği döndürdüler - kesin olmak üzere toz boyutlu parçalar. Yine de, küçük örnekler kesinlikle hiçbir numuneden daha iyidir, çünkü küçük kayalar bile yapılarında çok büyük miktarda bilgi tutabilirler - bilim adamlarının Dünya'daki son derece uzmanlaşmış bilimsel enstrümanlarıyla açabileceği sırlar. [Asteroit Nasıl Yakalanır: Açıklanan NASA Görevi (İnfografik)]
Özellikle Stardust misyonu, kuyruklu yıldızların bileşimi hakkındaki bilgilerimizi daha da ileriye taşımakta büyük bir başarı elde etti. Dünya'ya geri dönen kuyruklu yıldız tozu örnekleri, sınırlı kütlelerine rağmen bilim insanlarını uzun yıllar boyunca meşgul edecek. Bölüm 7'de bu görev ve topladığı değerli örnekler hakkında daha fazla bilgi edineceğiz. Neyse ki, uzaydan kaya toplamak için gelecek planları var, bazı görevler zaten yolda ve diğerleri finansman bekliyor. Bu görevler asteroitlere, Ay'a ve Mars'a ziyaretleri içerir ve hepsi hedeflerine ulaşacaklarına dair bir garanti olmaksızın riskli çabalar olsa da, yer tabanlı analiz için numunelerin uzaydan geri dönüşü için umut olduğunu bilmek iyidir. gelecekte.
Uzay kayalarının dünyaya gelişi
Neyse ki, uzay kayalarının örneklerini almanın başka bir yolu olduğu ortaya çıkıyor ve Dünya'nın güvenli sınırlarını bırakmayı bile içermiyor. Bunun nedeni, uzay kayalarının doğal olarak göktaşları olarak Dünya'ya düşmesidir. Aslında, her yıl gezegenimize yaklaşık 40.000 ila 80.000 ton uzay kaya düşüyor. Bu boş alan örnekleri kozmik Kinder Yumurtalarına benzetilebilir - göksel ödüller, Güneş Sistemimiz hakkında bilgi ile doludur. Meteoritler, çoğu uzay aracı tarafından henüz örneklenmemiş asteroit, kuyruklu yıldız ve diğer gezegenlerin örneklerini içerebilir.
Her yıl Dünya'ya gelen binlerce ton uzay kayasından, çoğunluğu oldukça küçüktür, çoğunlukla toz büyüklüğündedir, bunlardan 4. Bölümde daha fazlasını öğreneceğiz, ancak bazı bireysel kayalar oldukça büyük olabilir. Dünya'ya varmak için en büyük taşlı meteorların bazıları 60 tona kadar ağırlığa sahipti, bu da beş çift katlı otobüsle aynı. Göktaşları uzayda herhangi bir yerden gelebilir, ancak dünya üzerinde en yaygın olarak çakıl boyutlu parçalar olarak bulunan asteroitlerden kaya olma eğilimindedir, ancak kuyruklu yıldız ve gezegen parçaları da görünebilir. Asteroit topakları, uzaydaki büyük ebeveyn asteroitlerinden koptuktan sonra, genellikle diğer uzay nesneleriyle çarpışmalar sırasında Dünya'ya zarar verebilir ve bu da tamamen parçalanmasına veya küçük parçaların yüzeylerinden atılmasına neden olabilir. Uzayda, bu küçük asteroit örnekleri ana kayalarından ayrıldıktan sonra meteroid olarak adlandırılırlar ve yüzlerce, binlerce, hatta milyonlarca yıl sonunda bir ay, bir gezegen veya Güneş ile çarpışana kadar uzayda yolculuk edebilirler. Kaya başka bir gezegenin atmosferine girdiğinde bir meteor olur ve bu parçalar Dünya'nın yüzeyine veya başka bir gezegenin veya Ay'ın yüzeyine ulaşırsa ve meteor olurlar. Bir göktaşı haline gelen bir uzay kayası hakkında büyülü bir şey yoktur, sadece kayanın karşılaştığı vücudun yüzeyinde durağan hale geldiğinde aldığı bir isimdir. [Meteor Fırtınaları: “Kayan Yıldızlar” Çalışmasının Supersized Gösterimleri (Infographics)]
Tüm bu uzay kayaları doğal olarak ücretsiz olarak Dünya'ya gelirse, bilim adamlarının neden örnekleme girişiminde bulunmak için alanı ziyaret etmekte zorlandığını merak edebilirsiniz. Dünyaya düşen kayaların, insanlara birçok yaşamda ziyaret edebileceğinden çok daha fazla sayıda Güneş Sistemi nesnesi örneklemesine rağmen, bu numuneler, atmosferik girişin sert etkilerinden en iyi şekilde kurtulabilenlere karşı eğilimli olma eğilimindedir. Sorun, bir kayanın veya herhangi bir nesnenin uzaydan Dünya'ya atmosferik girişi sırasında yaşanan aşırı sıcaklık ve basınç değişiklikleri nedeniyle, çoğu durumda bir kayayı tamamen yok edecek kadar büyük varyasyonlar nedeniyle ortaya çıkar.
Atmosferik giriş sırasında sıcaklık değişiklikleri, 10km / s ila 70km / s (25.000mph ila 150.000mph) arasında herhangi bir yerde olabilen nesnenin yüksek giriş hızının doğrudan bir sonucu olarak ortaya çıkar. Bu hipersonik hızlarda seyahat ederken gelen uzay kayası için problem, atmosferin yeterince hızlı bir şekilde hareket edememesidir. Bir kaya uzayda yolculuk ederken böyle bir etki yoktur, çünkü boşluk bir boşluk olduğundan, birbirine çarpacak çok az molekül vardır. Atmosferden geçen bir kayanın karşılaştığı moleküller üzerinde tamponlama ve sıkıştırma etkisi vardır, bu da parçalanmalarına ve bileşen atomlarına ayrılmalarına neden olur. Bu atomlar, 20.000 derece (36.032,0F) 'ye kadar aşırı yüksek sıcaklıklara ısıtılan akkor plazma örtüsü üretmek için iyonize olur ve uzay kayasını sarar ve süper ısınmasına neden olur. Sonuç olarak kaya atmosferde yanıyor ve parlıyor gibi görünüyor; büyüklüğüne bağlı olarak ateş topu veya kayan yıldız diyebileceğimiz şey.
Bu sürecin etkileri, gelen kayaya kayda değer bir fiziksel değişiklik getirir; bu, aslında Dünya yüzeyinde bir göktaşı haline geldiğini tanımlamamızı kolaylaştırır. Yani, kaya alt atmosfere nüfuz ettikçe gelişen ve hava ile sürtünme ile yavaşlatılan ve ısıtılan bir füzyon kabuğunun oluşumu. Kayanın dış kısmı erimeye başlar ve oluşan sıvı ve gaz karışımı göktaşı arkasından süpürülerek ısıyı alır. Bu işlem süreklidir ve ısının kayaya nüfuz edemeyeceği anlamına gelir (böylece bir ısı kalkanı gibi davranır), sıcaklık nihayet düştüğünde, erimiş 'ısı kalkanı' füzyon oluşturmak için kayanın yüzeyinde kalan son sıvı soğudukça katılaşır kabuk. Meteorlarda ortaya çıkan karanlık, genellikle parlak kabuk, onları tanımlamak ve karasal kayalardan ayırmak için sıklıkla kullanılan ayırt edici bir özelliktir. Füzyon kabuğunun oluşumu, göktaşı iç kısımlarını ısının en kötü etkilerinden korur ve kaynaklandığı ana asteroit, kuyruklu yıldız veya gezegenin kompozisyonunu korur. Bununla birlikte, meteorlar ebeveynlerine çok benzese de, tam bir eşleşme değildir. Füzyon kabuğunu oluşturma sürecinde, kaya daha dışsal bileşenlerinden bazılarını kaybeder, çünkü bunlar kayanın dış katmanlarında yaşanan aşırı sıcaklık değişiklikleriyle kaynatılır. 'Mükemmel' bir numune almanın tek yolu, doğrudan bir uzay nesnesinden bir tane toplamak ve onu bir uzay aracına geri vermektir. Bununla birlikte, göktaşları uzaydan ücretsiz numuneler olduğu ve uzay misyonları tarafından döndürülen örneklerden kesinlikle daha bol olduğu için, bilim insanlarına asteroitlerin, kuyruklu yıldızların ve hatta diğer gezegenlerin gerçekte nelerden oluştuğunu bulmak için harika bir fırsat sunuyorlar. Bu nedenle Dünya'da yoğun bir şekilde inceleniyorlar. [Comet Pan-STARRS Hakkında 6 Eğlenceli Bilgi]
Bir füzyon kabuğunun oluşumuna rağmen, atmosferik girişin etkileri oldukça sert ve yıkıcı olabilir. Daha düşük basınç veya daha düşük kırılma mukavemetine sahip olan kayaların, deneyimden sağ çıkma olasılığı daha düşüktür; bir nesne atmosferde yavaşlamadan kurtulursa, basınç dayanımı deneyimlediği maksimum aerodinamik basınçtan daha fazla olmalıdır. Aerodinamik basınç, bir nesnenin karşılaştığı gezegene bağlı olarak atmosferin yerel yoğunluğu ile doğru orantılıdır. Örneğin, Mars, gelen nesneleri yavaşlatmak için hareket etmeyen ve uzay mühendislerinin neden kırmızı gezegenin yüzeyindeki uzay aracını iniş hakkında çok dikkatli düşünmesi gerektiğini açıklayan Dünya'dan daha ince bir atmosfere sahiptir. Dünya'da önceden test edilmek.
Bir kayanın basınç dayanımı bileşimi tarafından kontrol edilir: kaya mineralleri, metaller, karbonlu malzeme, uçucu fazlar, gözenek boşluğu miktarı ve bileşen malzemelerinin birlikte ne kadar iyi paketlendiği. Örneğin, demir açısından zengin asteroitler gibi dayanıklı uzay kayaları, Dünya atmosferi boyunca büyük bir hızla acı çekerken sıcaklık ve basınçtaki aşırı değişikliklerden hayatta kalma eğilimindedir. Taşlı meteoritler, çok az demir içerdiklerinde veya içermediklerinde bile oldukça sağlamdır. Demir güçlü olmasına rağmen, kaya minerallerinin kendileri de sert bir kaya parçası oluşturmak için çok iyi bağlanabilir. Atmosferik girişe dokunulmadan hayatta kalma olasılığı daha düşük olan meteoritler, daha yüksek oranda uçucu madde, gözenek alanı, karbonlu fazlar ve sözde hidratlı mineraller olan ve büyüme yapılarına su yerleştirmiş olanlardır. Bu fazlar, karbonlu kondritler olarak bilinen meteoritlerde ve aynı zamanda kuyrukluyıldızlarda bol miktarda bulunur. Bu nedenle, bu nesneler ısınmanın etkilerine karşı daha duyarlıdır ve Dünya atmosferi boyunca seyahat ettikleri zaman yaşadıkları aerodinamik kuvvetlere dayanamazlar. Bazı durumlarda, bir miktar kir karışmış gevşek bir şekilde bir avuç kabarık kardan başka bir şey değildir. Böyle bir malzeme karışımından yapılmış bir kartopu atmış olsanız bile, havada dağılmasını bekleyebilirsiniz. Bu, bir kuyruklu yıldızın büyük bir örneğinin, erimek, patlamak veya çok küçük parçalara ayrılmadan atmosferik girişin sert basınç ve ısıtma etkilerinden hayatta kalma olasılığının genellikle düşük olduğunu düşünüyor. Bu nedenle, Dünya'daki büyük meteor koleksiyonlarına rağmen, bilim adamları, sahip olmaları beklenen son derece kırılgan yapılardan dolayı, özellikle bir kuyruklu yıldızdan büyük bir göktaşı bulduklarından emin değiller. Tüm bunların sonucu, bazı uzay kayalarının Dünya'daki göktaşları olarak aşırı temsil edilmesidir, çünkü bileşimleri atmosferik girişin etkilerine daha iyi dayanır.
Natalie Starkey tarafından Stardust'u Yakalamak: Kuyruklu Yıldızlar, Asteroitler ve Güneş Sisteminin Doğuşu'ndan alınmıştır. Telif Hakkı © Natalie Starkey 2018. Bloomsbury Publishing'in bir baskısı olan Bloomsbury Sigma tarafından yayınlanmıştır. İzin alınarak yeniden basılmıştır.
