Mars'ın kuzey kutup buzu sanılandan temiz: toz oranı yüzde 25 değil 3

Fark bir ayrıntı değil. Toz buzu koyulaştırır; koyu buz güneş ışığının daha büyük bölümünü soğurur, daha çok ısınır ve Mars'ın ince atmosferinde doğrudan gaza dönüşerek daha hızlı kaybolur. Kutup buzunun ne kadar kirli olduğu, bu yüzden gezegenin ısı dengesini ve buzun kalıcılığını modelleyen her hesabın girdisidir. Sekiz kata varan bir sapma, o modellerin çıktısını baştan değiştirir.

Sorun buzda değil, buzu okuyan denklemdeydi

Yeni sonuç yeni bir uzay aracından gelmiyor. Veriler yerli yerinde duruyordu: Mars Express'in OMEGA tayfölçeri, Mars Reconnaissance Orbiter'ın CRISM aygıtı ve 2008'de kuzey ovalarına inen Phoenix'in yüzey kamerası SSI. Değişen şey, bu tayfların hangi fizik modeliyle yorumlandığı.

Önceki çözümlemeler ağırlıklı olarak Hapke modeline dayanıyordu; kökeni Ay toprağının, yani ışığı saçan toz tanelerinin incelenmesinden gelen bir yaklaşım. Mohan ve Khuller bunun yerine delta-Eddington ışınım aktarım modelini uyguladı. Bu model, Dünya'daki kar ve buzun onlarca yıldır incelenmesinde kullanılan yöntem ailesinden geliyor; Washington Üniversitesi'nden emeritus profesör Steve Warren'ın bu alandaki çalışmaları, ekibin uyarlamada temel aldığı kaynak oldu. Buz burada, ışığı yüzeyinden saçan bir toz yığını gibi değil, içine koyu tanecikler serpilmiş saydam bir ortam gibi ele alınıyor. Yazarlar, bu yaklaşımın buz tanesi boyutu ve toz oranı için fizik bakımından daha tutarlı değerler verdiğini savunuyor.

Ölçülen noktalar da tek bir yere sıkışmıyor: kuzey kutbunun kalıcı buz başlığında iki ayrı nokta, Korolev ve Louth kraterleri, Chasma Boreale adlı dev kanyon ve Phoenix'in iniş alanı.

Dondurma sandviçi

Phoenix'in görüntüleri ikinci bir ipucu verdi: aynı yüzeyin parlaklığı mevsime göre değişiyordu. Khuller'ın üniversitenin bülteninde aktardığına göre, "parlaklığın zaman içinde nasıl değiştiğine bakarak kışın oluşan, daha tozlu bir kırağı olduğunu anladık. Mars yazında bu kırağı kayboluyor ve altındaki daha temiz, daha eski buzu açığa çıkarıyor."

Khuller kutbun yapısını bir dondurma sandviçine benzetiyor: görece temiz buz dilimlerinin arasına daha tozlu ince katmanlar sıkışmış. Makalenin önerdiği mimari şöyle: toz oranı binde 0,5 ile binde 5 arasında kalan temiz buz tabakaları ve aralarına giren, kütlece yüzde 25 ila 75 toz taşıyan ince "işaret katmanları".

Bu kurgu, uzun süredir sürüncemede kalan bir çelişkiyi de çözüyor. Yörüngeden bakan tayfölçerler yüzeyde çok temiz buz görüyor, radar ölçümleri ise buz kütlesinin bütününde belli bir kirlilik payı olduğunu gösteriyordu. İki ölçüm farklı derinlikleri okuyorsa ikisi de doğru olabilir: üstte temiz buz, aralarda ince ama çok tozlu katmanlar.

Makalenin verdiği sayılar şöyle:

Veriler Mohan ve Khuller'ın npj Space Exploration makalesinden.

Buzun içindeki takvim

Mars'ın dönme ekseni, Dünya'nınki gibi büyük bir uydu tarafından sabitlenmiyor; gezegenin iki küçük uydusu bu işi yapmaya yetmiyor ve eksen eğikliği geniş aralıklarla salınıyor. Washington Üniversitesi'nin duyurusunda anlatıldığına göre bu salınım gezegende belirgin buz çağlarına yol açmış ve yüzeyin yaklaşık üçte birinin altına sığ buz bırakmış.

Kutuptaki katmanlar bu döngünün tutanağı sayılıyor: her katman, oluştuğu dönemin toz yükünü ve iklimini taşıyor. Katmanların ne kadar toz içerdiğini yanlış bilmek, o tutanağı yanlış okumak demek. Yeni hesap, tutanağın satır aralarını değiştiriyor.

Avrupa Uzay Ajansı'nın kendi kanalında yayımladığı yukarıdaki animasyon, Mars Express verilerinden üretildi ve kuzey kutup başlığını her açıdan gösteriyor.

Suya inecek bir göreve ne söylüyor

Araştırmanın duyurusunda bulguların, gezegenin iklimini ve olası yaşam ortamlarını anlamaya katkı sunarak ileride insanlı görevlere zemin hazırladığı belirtiliyor. Temiz buzun eritildiğinde daha az kalıntı bırakacağı kendiliğinden anlaşılıyor; ancak makale bir kaynak değerlendirmesi yapmıyor, yani "şu kadar içilebilir su" türünden bir hesap içermiyor.

Khuller'ın daha önceki çalışmalarında öne sürdüğü bir fikir de burada devreye giriyor: tozlu katmanlar koyu oldukları için güneş ışığını soğurup buzun içinde, yüzeyin hemen altında erimiş su cepleri oluşturabilir; tozdan gelen besinlerle birlikte bu cepler mikroorganizmalara ortam sağlayabilir. Dünya'nın buzullarında benzer sığ ve tozlu su cepleri yazın canlıyla dolar. Bu makale böyle bir şeyi kanıtlamıyor; yalnızca o senaryonun hesabında kullanılan toz rakamını değiştiriyor.

Bulgunun sınırı

Tayfölçerle yapılan ölçüm buzun yalnızca en üst kısmını görür: ışık buzun içine sınırlı bir derinliğe girip geri döner. Dolayısıyla "yüzde 3'ten az toz" ifadesi açıkta kalan yüzey buzu için geçerli, kilometrelerce kalınlıktaki kutup katmanlı çökellerinin tamamı için değil.

Temiz tabakalar ile tozlu işaret katmanlarından oluşan sandviç mimarisi de doğrudan ölçülmüş değil; iki farklı veri türünü uzlaştırmak için önerilen bir model. Buz tanesi yarıçapı için bulunan aralığın genişliği — 35 mikrometreden 2 milimetreye yakın değerlere kadar — yere ve derinliğe göre büyük bir değişkenlik olduğunu da gösteriyor. Üstelik sonuç, hangi fizik modelinin daha doğru olduğuna dair bir tercihe dayanıyor; Hapke yaklaşımını savunanların itiraz edebileceği bir tercih.

Ekip aynı yöntemi kırmızı gezegenin başka bölgelerine uygulamayı planlıyor. Asıl sınav ise bu yeniden hesaplanmış oranların iklim modellerine girdiğinde ne üreteceği: kutup buzunun ne zaman büyüyüp ne zaman çekildiğine dair mevcut senaryolar, daha temiz ve dolayısıyla daha parlak bir buzla aynı sonucu vermeyebilir. Khuller'ın bültende dile getirdiği merak da yerinde duruyor — iki gezegen benzer su buzu ve toz katmanları taşıyorsa, neden birinde yaşam var da ötekinde yok?

Fotoğraf: NASA/JPL/Malin Space Science Systems, Public domain, Wikimedia Commons