bilimkurgu kulubu

Bilim & Teknoloji

Tarih: 29 Eylül 2015 | Yazar: Pedram Türkoğlu

0

Ay’ı Dünyalaştırmak

Ay (Latince: Luna), birçok yazar tarafından ele alınıp ciddi kurgulara malzeme edildiği için bilimkurgu literatüründe çok önemli bir yer tutar. Her şeyden önce Dünya‘nın tek doğal uydusudur. Aynı zamanda Güneş Sistemi‘ndeki en büyük doğal uydulardan da biridir. Hatta yörüngesinde dolandığı gezegene nazaran en büyük ve Io‘dan sonraki en yoğun uydudur. Yapılan araştırmalara göre Ay, 4.5 milyar yıl önce Dünya ile neredeyse aynı zamanda oluştu. Oluşumu hakkında birkaç farklı hipotez mevcut; ancak en yaygın olarak kabul edileni, Mars büyüklüğünde bir gök cismi olan Theia ile 45 derecelik bir açı ve 4 km/s’lik bir hızla çarpışma sonucu şekillendiği yönündedir. Çarpışma sonrası doğal olarak Theia’nın demir çekirdeği Dünya’nınkine batmış, böylece bir miktar Theia kimyası Dünya’nınkine karışmıştır. Son yapılan araştırmalarda Ay ve Dünya jeokimyasının yarı yarıya benzemesi gerektiği öne sürüldü. Bu tezi destekleyen bilimsel araştırmalarda titanyum, silikon, krom, tungsten ve diğer kimyasal elementler incelenerek analizler yapılsa da, bugüne kadar Ay’dan toplanan örnekler Dünya’nınkinden belirgin bir farklılık göstermedi.

Atmosfer

Ay’ın toplam atmosfer kütlesi yaklaşık 25.000 kg’dir. Yani neredeyse atmosfer yoktur. Ay’ı dünyalaştırmak (terraforming) için ilk önce kalın bir atmosfer oluşturmak gerekir; ancak manyetik alan eksikliği ve düşük yerçekimi nedeni ile böylesi yoğun bir atmosfer oluşturmak oldukça güçtür. Örneğin Dünya’nın çoğunluğunu kaplayan azot, Ay’da Maxwell-Boltzmann Dağılımı‘na maruz kalacaktır. Böylece azot uzaya dağılacaktır. Ay’ı dünyalaştırmak temelde 3 aşamayı kapsar: Bir atmosfer oluştur, atmosferi sıcak tut ve uzaya dağılmasını engelle.

Ay’ın kütlesini belli bir seviyeye kadar arttırmanın yolunu bulabilirsek, her şey çok daha pratik hale gelebilir; fakat bu sefer de, söz konusu yöntemin neredeyse imkansız olması yanında bulunduğu yörüngeyi de altüst etmiş olursunuz. Zaten Ay’dan azıcık büyük olan Satürn’ün uydusu Titan‘ın azot zengini sisleri, metan-etan dolu gölleri ve 1.45 atm basınçtaki yoğun atmosferine baktığınızda, atmosferin sadece kütle ile ilgili olmadığını anlayabilirsiniz. Titan’daki gibi Ay’da atmosfer oluşturulabilirse, büyük kanatlar ile kollarınız çırparak uçabilirsiniz bile. Ne yazık ki nasıl Ganymede’nin atmosferi olmaz da Titan’ın böyle kalın bir atmosferi olur henüz kesin olarak bilemiyoruz.

terraformed_moon_background_by_ittiz

Dünyalaştırma işleminden tahmini 1 milyar yıl sonra.

Ay’da ise yoğun ve stabil bir atmosfer oluşturmanın en büyük yolu, Dünya’nın erken dönemi gibi küçük ve çoğunluğu buz olan gök cisimlerini Ay’a yönlendirerek su yüzdesi ve momentumunu arttırmaktır. Momentumun artması, gün sayısını (1 Ay günü= 27 Dünya günü) dengelemenin yanında atmosfer oluşumuna da yardımcı olacaktır. Hatta eksensel eğimine etki ederek mevsimlerin oluşumunu bile mümkün kılabilir. Tahmini olarak 100 Halley Kuyrukluyıldızı kütlesine eş değer gök cismi Ay’da atmosfer oluşturmaya yeterli olacaktır. Öte yandan kinetik etki dışında xenon ve krypton gibi ağır ve durağan gazlar salarak da atmosfer oluşturulabilir. Ve yahut da katıları bile kaldırabilecek düzeyde havadan kat kat ağır olan sülfür hekzaflörür kullanılabilir. Bu gazlar yaygın olarak bulunamaz ve gazları atmosfer oluşturacak hacimde yaymak için nükleer fisyon gereklidir. Daha uçuk fikirler isterseniz, Ay’ı tamamen kaplayacak dev bir fanus ile gezegeninin basıncı, hafif gazlar için stabilize edilebilir.

Gök cismini sıcak tutmak için öncelikle sera etkisi yaratmak gerekecektir. Ay’ın az sayıda avantajlarından biri, Güneş’e yakın olduğundan sera etkisi yaratan gazlara büyük miktarda ihtiyacı olmamasıdır. Yalıtkan bir gaz olan kükürt hekzaflorür belli bir seviyede yeterli olur. Ayrıca oksijensiz ortamlarda, yoğun iyonize radyasyon alanlarında üreyen ve başka hiçbir canlının yapamadığı yaparak metan oluşturan arkeler gönderilerek, nükleer fisyon yerine biyolojik yoldan metan gazı atmosfere salınabilir. Çünkü metan, sera etkisi yaratmada çok başarılıdır. Dünya’da küresel ısınma gibi sorunlar yaratırken, Ay’da işe yarayabilir. Kükürt hekzaflorür ise ağır bir gazdır. Az miktarda da olsa uzaya kaçmasını engelleyecektir.

Lunar_libration_with_phase2

Ay’ın librasyonu

Bu yöntem, aynı zamanda gök cismine hidrokarbonlar ekleyerek gelecekteki olası biyokimyasal formlar için de kolaylık sağlayacaktır. Bu esnada yörüngeye yerleştirilen dev alüminize edilmiş poliester aynalar sayesinde gök cismine direk olarak güneş ışığı yansıtılarak sıcaklığı arttırılabilir. Yine aynı zamanda gök cisminin zaten düşük olan albedosunu (yansıttığı ışık miktarını) daha da düşürerek, güneş ışığından daha çok yararlanması sağlanılabilir.

Manyetik Alan

Ay, aynı zamanda fazlaca ultraviyole radyasyona ve güneş rüzgarlarına maruz kalacaktır. Jeofizikte gök cisimlerinin nasıl manyetik alan elde ettiğini açıklayan dinamo teorisine göre 3 şey gereklidir:

  • Elektrik iletkenliği olan akışkan bir ortam (Dünya’da dış çekirdekteki sıvı demirin, iç çekirdeki sıcaklık ve enerji sayesindeki konveksiyon)
  • Gökcisimsel dönüşle sağlanan kinetik enerji (Dünya’da Coriolis etkisi ve dış çekirdekteki açısal hız)
  • Akışkanın içindeki ısı yayınım için hareketi sağlayacak iç enerji kaynağı (Dünya’da çoğunluğu demir ve nikelden oluşan 6300 °C sıcaklığındaki aktif iç çekirdek)

Halbuki Ay’ın 350 km yarıçaplık küçük çekirdeği ve dönüş hızı nedeniyle, manyetik alanı Dünya’nınkinden 100 kat daha küçüktür. Genelde gök cisimlerinin çekirdekleri, büyüklüklerinin %50’si olur; ancak Ay’ın çekirdeğinin büyüklüğü, gök cisminin büyüklüğünün %20’sine denk geliyor. Sahip olduğu 1-100 nT (nanotesla) değerindeki manyetik alan, sadece dış kabuktan kaynaklanmaktadır. Belki binlerce neodyum mıknatıs ile yörüngede düşük de olsa gök cisminin büyüklüğüne göre iyonize radyasyona karşı yeterli bir manyetosfer oluşturulabilir. Belki de gök cismi, dev bir bobine dönüştürülebilir. Bobinin tur sayısı ne kadar fazla olursa manyetik alan da o kadar fazla olacaktır. Fakat tur sayısı arttıkça direnç de artar. Dolayısıyla yüksek akım geçirmek için daha fazla voltaja ihtiyaç duyulacaktır. Bobinin astronomik ölçekte olması gerektiğini de düşünürsek, oldukça meçhul bir proje olur diyebiliriz. Öte yandan kurgusal monolithler (2001: A Space Time Odyssey) benzeri objelerek kullanılarak da bu işlemlere gerek kalmadan manyetik alan üretilebilir; ancak henüz nasıl yapacağımızı bilemiyoruz. Aslında temelde manyetik alan, hareket eden ve yer değiştiren elektrik yükleri tarafından üretilir. Böylece büyük çarpışmalar sonucu Ay’ı çevreleyen bir plazma bulutu, manyetik alan oluşturabilir. Hatta Ay’ın geçmiş dönemlerinde böyle bir olayın gerçekleştiği de biliniyor. Bu açıdan bakıldığında en başta gezegene yönlendirdiğimiz gök taşları, bir süreliğini manyetik alan oluşturacaktır.

Radyasyon

Ay’ın dünyalaştırılması amacı ile kuralacak fabrikalar ve jeneratörlerin yanında, Ay’ın kendisinin de insanlar için zararlı sayılacak kimyasalları bulunacaktır. Örneğin atmosfere, mantosundaki radyoaktiviteden kaynaklı radon gazları salınacaktır. Bir atmosfer oluşturmak, jeolojisinde bulunan radyasyonu ve atıkları düzeltmeyecektir.

Bu işlem için tehlikeli maddeleri, zararsız (su ve karbondioksit) veya daha az zararlı maddelere parçalamak için mikroorganizmaların kullanıldığı uzun süreçli arıtım olan biyoremediasyon gerçekleştirilebilir. Örneğin bu iş için Dünya’nın en dayanıklı canlılarından biri olan Deinococcus radiodurans kullanılabilir. Bu ekstremofil bakteri, tardigradlardan bile daha zor koşullarda (asit, soğuk, sıcak, vakum, radyasyon) hiç zorlanmadan hayatta kalmayı başarabilmiştir. D. radiodurans, 5.000 Gy dozluk iyonize radyasyona hiç metabolik sorun yaşamadan dayanabilir. 15.000 Gy dozluk radyasyonda ise %37’lik bir metabolik kayıp yaşar. Belirtelim ki bir göğüs X-ray’i ya da bir Apollo görevi, 1 mGy‘lik doz taşır ve 5 Gy‘lik doz bir insanı, 4.000 Gy üstü doz ise bir tardigradı öldürebilir. Bu arada merak edenler için radyasyona karşı en dayanıklı canlı yazımıza buradan ulaşabilirsiniz. Örneğin Ay’da Escherichia coli‘den klonlanmış merkürik redüktaz geni ile Deinococcus, radyoaktif maddeleri çok yüksek iyonize radyasyon altında daha az zararlı maddelere parçalayabilir. Böylece Ay’da sera etkisine katkı sağlamanın yanında tehlikeli maddelerden de arındırmış olur.

US2 Luna BK

Universal Sandbox 2’de Ay’ı dünyalaştırdığımız erken zamanlı bir görüntü

Kimya ve Biyoloji

Öte yandan Ay’da büyük ölçüde su yoktur. Ay yüzeyine sürekli çarpan gök cisimleri nedeniyle küçük miktarlarda su yüzeye eklenmiştir. Güneş ışığı ise suyu hidrojen ve oksijene ayıracak, bunlar da Ay’ın zayıf kütle çekimi nedeniyle yine uzaya salınacaktır. Ancak Ay ekseninin 6.6 derece gibi küçük bir eğiklik yapması nedeniyle kutupların yakınında bulunan bazı derin kraterler hiçbir zaman doğrudan ışık almayacaktır ve sürekli gölgede kalacaktır. Bu sayede bu bölgede bulunan 14.000 km²’lik bir alanda su molekülleri uzun bir süre boyunca kararlılığını koruyacaktır. Son araştırmalar, Ay’da sadece yüzeyde değil, yer kabuğunun içerisine de çatlaklar ve çarpışmalar yardımı ile su buzu taşındığı düşünülüyor. Bu noktaların toplamında hipotetik olarak 600.000.000 ton su buzu olduğu düşünülüyor. Karşılaştırmak amaçlı belirtelim ki Dünya’da 1.393.500.000.000.000.000 ton su olduğu sanılmaktadır. Fakat Dünya’nın çapının Ay’ın çapından yaklaşık 3.6 kat daha büyük olduğunu da unutmamak gerek. Daha sonra su buzu kazılarak toplanabilir ve nükleer jeneratörler ya da güneş panelleriyle donatılmış elektrik santralleri tarafından hidrojen ve oksijene ayrılarak dünyalaştırma işleminde bir katalizör görevi görebilir.

Farz edelim ki atmosfer oluşturduk ve farz edelim ki artık gök cisminde sıvı su var. Büyük ihtimalle oluşturduğumuz atmosfer birkaç bin yıldan daha uzun bir süre dayanmayacaktır. Bu yüzden sürekli yenilenme içerisinde olmalıdır. Ayrıca sıvı suyun kimyasal bileşenlerinin ve pH değerinin Dünya’dakine yakın olmasını sağlamak gerek. Fakat atmosfer oluşturmak için saldığımız ağır gazların yoğunlaşması bize çok farklı sonuçlar verecektir.

Dünya’daki deniz suyu bileşimi (kütlece) (tuzluluk ~%3.5)
ElementPayElementPay
Oksijen85.84Kükürt0.091
Hidrojen10.82Kalsiyum0.04
Klor1.94Potasyum0.04
Sodyum1.08Brom0.0067
Magnezyum0.1292Karbon0.0028

Değerleri yakalayabilmemiz için atmosfere, genetiği Ay’daki kimyasal su değerine göre değiştirilmiş fotosentetik siyanobakteriler gönderilebilir. Dünya’nın erken dönemlerinde (~2.8 milyar yıl önce) yaşadıkları da göz önünde bulundurulduğunda oldukça başarılı olacakları düşünülebilir. Hatta bazı türleri hidrojen sülfürü bile enerji kaynağı olarak kullanabilir.

Ardından kendileri başlı başına birer organizma sayılmayan; ancak Dünya’nın her yerinde mantarlar ve fotosentetik alglerden (siyanobakterilerden) meydana gelen birer simbiyotik birliktelikler olan likenler gönderilebilir. Likenlerde alg, fotosentez yapar ve birliğin karbonhidrat gereksinimini karşılar. Mantar ise su ve madensel maddelerin alınmasında görev alır. Hem eşeyli hem de eşeyiz çoğalabildiklerinden, üreme açısından da sıkıntı yaşamazlar. Aynı zamanda uyum kabiliyetleri de oldukça yüksektir.

Daha sonra genetiği değiştirilmiş fitoplanktonlar, B Vitaminleri ile birlikte Dünya’dan Ay’a sağ salim taşınmalı. Ay’ın diğer gök cisimlerine göre Dünya’ya yakın olması burada büyük avantaj kazandırıyor. Fitoplanktonlar, klorofilli olduğu için fotosentez yaparak su ve oksijen sağlayacaklardır. B Vitaminleri de fitoplanktonların sitolojik aktivitelerini kolaylaştıracak ve hızlandıracaktır. Bu sayede Dünya’daki kimyasal su bileşimine yaklaşmanın yanında Ay’ın atmosferine de oksijen sağlayacaklardır.

Jeoloji

Sıvı suyun büyük bölümü ayın topoğrafyası nedeni ile öteki yüzünde kalacaktır. Örneğin Ay yüzeyinin ve Güneş Sistemi’nin bilinen en büyük krateri Güney Kutbu – Aitken düzlüğüdür. Bu havza, adından da anlaşılacağı gibi Ay’ın öteki yüzünde Güney Kutbu ile ekvator arasında yer alır; 2240 km. çapında ve 13 km. derinliğindedir. Yoğunlaşan gaz, bu kraterleri sıvı ile dolduracaktır. Ardından zamanla hava akımları ve suyun hareketi bu kraterlerin hatlarını yok edecektir. Ay’da küçük dalgaların yanında 20 metrelik dalgalar da olacaktır. Bu yüzden olası yerleşim yerleri bunları göze almalı ve çözüm üretmelidir. Ay’ın öteki yüzünün ayırt edici özelliklerinden biri de Ay denizi adı verilen koyu renkli bazalt dolu düzlüklerin hemen hemen hiç olmamasıdır. Bunlar, Dünya bazaltlarına benzese de çok daha fazla demir barındırırlar. Böylece gelecekteki olası kemosentetik bakterilerin evrimi için hali hazırda birçok mineral bulundururlar. Ayrıca Ay’ın görünen yüzünde başlıca kraterler Mare Imbrium, Mare Serenitatis, Mare Crisium, ve Mare Nectaris‘tir.

south pole

Ay’ın 89.9° güneyinde bulunan ve hiç güneş ışığı almayan Shackleton Krateri

NASA’nın Planları

Şu an NASA, Ay’ı tamamen dünyalaştırmak yerine günümüz teknolojisi ile daha pratik bir yolu olan bazı kraterleri solar panelli robotlar ile yaşanabilir kılma fikri içerisinde. Örneğin Ay’ın Güney Kutbu’nda bulunan, kenarları sürekli güneş ışığı alan; iç kısmı ise sonsuz karanlığa gömülü olan 21 km çapında 4.2 km derinliğindeki Shackleton Krateri gibi. Öncelikle robotların elektrik enerjisine ve sıcaklığa ihtiyacı vardır. Çünkü Ay gündüzleri 107 °C, geceleri ise -153 °C civarındadır. Ayrıca güneş ışığı görmeyen kraterler -240 °C bile olabiliyor. Fakat kraterlerin güneş gören kenarlarına, başka roverlar aracılığı ile taşınıp hareket ettirilebilir solar reflektörler yerleştirilirse kraterlerin içine her daim güneş ışığı yansıtılabilir. Böylece robotlar için hem elektrik enerjisi hem de sıcaklık ayarlanmış olur. 40 metre çapındaki her bir reflektör, yaklaşık 10.000 metreye kadar ışık yansıtabilir ve megawatt düzeyinde enerji elde edilebilmenin yanında robotları donmaktan da korur.

Yaşam

Geceleri denize bakarken parlak mavi noktanın yansımasını görmek oldukça muhteşem olacaktır. Zaten Dünya ve Ay sistemi bazen gezegen-uydu sistemi olarak değil de çifte gezegen sistemi olarak da değerlendirilir. Bunun nedeni Plüton-Charon gibi Ay’ın çevresinde döndüğü gezegene nazaran oldukça büyük olmasıdır. Bunların dışında organizmanın evrimleştiği gezegene uyum sağladığını da unutmamak gerekir. Organizmaya şekil verip, yoğuran üzerinde yaşadığı gök cismidir. Bütün bu işlemlerin ardından Dünya’daki canlıların uzun vadeli olarak Ay’da yaşaması ciddi sorunlar yaratır. En başta hücrelerin sitolojik aktivitelerinde sıkıntılar meydana gelir. Daha sonra Dünya’nın 1/6’sı olan yerçekimi nedeni ile canlının kas ve kemik dokusunda zayıflamalar ortaya çıkar. Geğirmek yerine kusma sorunları oluşur. İdrar kesesinin 1/3’ü dolduğu zamanki idrar sinyali aksar. Çeşitli metabolik sorunlara sebep olur. Hatta canlı, embriyolojik dönemini bile tamamlayamayabilir. Tamamlarsa embriyonun olgunlaşması Dünya’dakinden farklı olacaktır. Fakat unutmayın, biyolojik evrim oldukça inatçıdır. Zaten Aylılar ise, Ay’a uyum sağlayabilen ve yaklaşık birkaç bin neslin ardından doğal seçilim süzgecinden geçebilen canlılar olacaktırlar…

Etiketler: , , , , , ,


Yazar Hakkında

Bilim ve bilimkurgu tutkusu olan hayalperest bir Homo sapiens universalis. Aynı zamanda gerçeği aramanın, onu elde etmekten daha kıymetli olduğunu benimseyen skeptik bir tıp öğrencisi. Kırmızı hapı almak isterken yanlışlıkla mavi hapı almış. 1,5 yaşında konuşmayı öğrendikten sonra 3 yaşında unutmuş. Bu yüzden sadece yazıyor...