Gece gökyüzüne bakıldığında Ay’ın her zaman aynı yüzünü Dünya’ya çevirdiği görülüyor. Yakın yüz, geniş ve koyu renkli ay denizleriyle kaplıyken, uzak yüz daha parlak, yoğun kraterli ve yüksek platolarla karakterize ediliyor.
Bilim insanlarının uzun yıllardır çözmeye çalıştığı bu belirgin farklılığın nedenine ilişkin yeni ipuçları, Çin’in Chang’e-6 misyonuyla Ay’ın uzak yüzünden Dünya’ya getirilen örneklerden elde edildi.
Çin Jeolojik Bilimler Akademisi Jeoloji Enstitüsü'nden Profesör Long Tao ve Doçent Che Xiaochao'nun uluslararası araştırmacılarla yürüttüğü çalışma, Communications Earth & Environment dergisinde yayımlandı.
Araştırmacılar, Ay'ın uzak yüzündeki Güney Kutbu-Aitken (SPA) havzasından getirilen milimetre boyutundaki örnekleri inceleyerek bölgenin milyarlarca yıllık jeolojik geçmişine ilişkin önemli bulgular elde etti.
Ay’ın 4 milyar yıllık geçmişi örneklerde saklı
Chang’e-6, Ay’ın uzak yüzündeki Güney Kutbu-Aitken havzasına iniş yaptı. Çapı 2 bin 500 kilometreden fazla olan bu devasa havza, Güneş Sistemi'ndeki bilinen en büyük ve en eski çarpma yapılarından biri olarak kabul ediliyor.
Araştırmanın temelini, Chang’e-6 tarafından Dünya’ya getirilen ay toprağından seçilen 10 feldspatlı çarpma eriyiği oluşturdu. Yaklaşık 0,5 milimetre çapındaki bu parçalar, bilim insanlarına Ay’ın geçmişindeki büyük çarpışmaların izlerini inceleme fırsatı verdi.
Araştırmacılara göre Ay’da atmosfer, sıvı su ve Dünya’daki anlamıyla levha tektoniğinin bulunmaması, yüzeyde meydana gelen büyük çarpma olaylarının izlerinin milyarlarca yıl boyunca korunmasını sağlıyor.
Çarpışmalar sırasında açığa çıkan yüksek enerji, yüzeydeki kayaları eritiyor. Bu malzemenin daha sonra soğuyarak katılaşmasıyla oluşan parçalar ise çarpışmaların meydana geldiği döneme ilişkin jeolojik ve kimyasal bilgileri koruyor.
Araştırmacılar, örneklerdeki zirkon ve fosfat minerallerini yüksek hassasiyetli iyon mikrosonda yöntemleriyle analiz etti. U-Pb ve Pb-Pb tarihleme yöntemleri sonucunda iki farklı yaş grubu belirlendi.
Buna göre örneklerden bir bölümünün yaklaşık 4,25 milyar, diğer bölümünün ise yaklaşık 3,88 milyar yıl önce oluştuğu tespit edildi.
Bu sonuç, Güney Kutbu-Aitken bölgesindeki Ay kabuğunun en az iki büyük çarpma kaynaklı yeniden erime sürecinden geçtiğine işaret ediyor.
“Basit bir Ay kabuğu modeli yeterli değil”
Araştırmanın dikkat çekici sonuçlarından biri de örneklerdeki kurşun (Pb) izotoplarının bileşimi oldu.
Araştırmacılar, iki örnek grubunun da beklenenden yüksek başlangıç Pb izotopik bileşimlerine sahip olduğunu belirledi. Hesaplamalar sonucunda Güney Kutbu-Aitken bölgesindeki Ay kabuğunun yaklaşık 683 ± 140 değerinde bir μ (²³⁸U/²⁰⁴Pb) oranına sahip olduğu tahmin edildi.
Bu değer, Ay'ın erken döneminde küresel bir magma okyanusunun soğumasıyla oluştuğu düşünülen birincil Ay kabuğu için öngörülen değerlerden önemli ölçüde yüksek.
Araştırmacılara göre bu durum, söz konusu örneklerin yalnızca Ay'ın ilk döneminde oluşan birincil kabuktan meydana gelmiş olamayacağını gösteriyor.
Ay'ın erken tarihini açıklamakta kullanılan Ay Magma Okyanusu modeli, Ay'ın oluşumundan kısa süre sonra küresel ölçekte erimiş bir yapıya sahip olduğunu ve bu magma okyanusunun zamanla soğuyarak farklılaştığını öne sürüyor.
Bu süreçte ağır minerallerin Ay'ın iç kesimlerine çöktüğü, daha hafif plajiyoklaz feldispatların ise yüzeye çıkarak ilk kabuğu oluşturduğu düşünülüyor. Potasyum, nadir toprak elementleri ve fosfor bakımından zengin son kalıntı eriyiklerin ise kabuk ve manto arasında urKREEP olarak bilinen bir katman oluşturduğu kabul ediliyor.
Ancak Chang’e-6 örneklerinin ortaya koyduğu yüksek μ değerleri, Ay'ın tüm bölgelerinin aynı jeolojik süreçlerden geçerek evrimleştiği fikrini sorgulatıyor.
Ay’ın “iki yüzünün” sırrında dev çarpışma etkisi
Araştırma ekibi, elde edilen jeokronolojik ve izotopik bulgular ışığında Ay'ın iki yüzü arasındaki farklılığa ilişkin “büyük bir çarpışmanın tetiklediği kabuk-manto yeniden erimesi ve ikincil rezervuar oluşumu” olarak tanımlanan yeni bir evrim modeli öneriyor.
Buna göre, Güney Kutbu-Aitken (SPA) havzasını oluşturan devasa çarpışma, Ay'ın yalnızca yüzeyinde büyük bir krater oluşturmakla kalmadı; çarpışmanın muazzam enerjisi, Ay kabuğunun derinliklerine ve üst mantoya kadar ulaşarak bu malzemelerin erimesine, karışmasına ve yeniden şekillenmesine yol açtı.
Araştırmacılara göre çarpışma sırasında kabuk ve manto malzemelerinin yanı sıra urKREEP olarak bilinen, radyoaktif elementler bakımından zengin bileşenlerin de karışıma dahil olması, bölgenin kimyasal ve izotopik yapısını önemli ölçüde değiştirmiş olabilir. Bu durum, Chang’e-6 örneklerinde tespit edilen yüksek kurşun izotop oranlarını da açıklayabilir.
Dev çarpışmanın ardından oluşan geniş erimiş tabakanın yeniden soğumasıyla birlikte ikinci bir kristalleşme ve farklılaşma süreci yaşanmış olması muhtemel. Bu süreç sonucunda, Ay'ın derinliklerinde farklı kimyasal ve izotopik özelliklere sahip ikincil rezervuarların oluştuğu düşünülüyor.
Araştırmacılar, yüksek μ değerine sahip bu ikincil KREEP bileşenlerinin havzanın derinliklerinde veya daha alt katmanlarda korunmuş olabileceğini ve gelecekteki Ay görevleriyle incelenebileceğini belirtiyor.
Bu model, Ay'ın yakın ve uzak yüzleri arasındaki belirgin farklılığın yalnızca Ay'ın oluşumunun ilk dönemlerindeki magma okyanusuyla açıklanamayacağını ortaya koyuyor. Buna göre Ay'ın ilk kabuğunun oluşumundan sonra meydana gelen dev çarpışmalar, belirli bölgelerin kabuk-manto yapısını yeniden şekillendirerek birbirinden farklı jeolojik evrim yollarının ortaya çıkmasına neden olmuş olabilir.
Bu nedenle araştırmacılar, Ay'ın “iki yüzlü” yapısının, ortak bir başlangıcın ardından farklı bölgelerde yaşanan büyük ölçekli jeolojik olayların sonucu olabileceğini değerlendiriyor.
