Perseverance'taki uzay giysisi parçaları Mars tozunun Ay tozundan farkını gösterdi

Aralık 1972'de Apollo 17 astronotları Ay yüzeyindeki son yürüyüşlerinden modüle döndüklerinde yanlarında istemedikleri bir yük de getirdi. Gene Cernan'ın giysisine yapışan gri, pudra gibi toz kabine yayıldı; NASA'nın aktardığına göre gözlerde, burunda ve boğazda tahrişe yol açtı ve bu tablo "Ay saman nezlesi" diye anılır oldu. Aynı toz, Apollo görevleri boyunca kask vizörlerini çizdi, giysilerin dış katmanlarını yıprattı ve contalarına zarar verdi.

Üstelik Apollo yolculukları, Mars'a yapılacak herhangi bir ziyaretten çok daha kısaydı. Mars'a gidecek ekiplerin yüzeyde çok daha uzun kalması bekleniyor ve her dış çalışma, tozun yeniden içeri taşınması demek. Bu yüzden mühendisler için temel soru basit: Mars tozu, Ay tozu kadar zararlı mı?

Bu sorunun ilk yerinde cevabı, insanlardan önce Mars'a giden bir aracın, NASA'nın Perseverance gezgininin üzerindeki birkaç küçük kumaş parçasından geldi. Washington Üniversitesi'nden (St. Louis) gezegen bilimci Scott VanBommel'in yürüttüğü ve ekim sonunda Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) dergisinde yayımlanan çalışma, iki yüzlü bir sonuca varıyor: Mars tozu Ay'dakinden daha az aşındırıcı görünüyor, ama çok daha ince parçacıklar içeriyor.

Robot kolunda bir giysi kartelası

Perseverance'ın robot kolunun ucundaki SHERLOC adlı aletin bir ayar hedefi var. Ayar hedefi, özellikleri önceden bilinen malzemelerden oluşan küçük bir levha; alet, ölçümlerini bunlara bakarak ince ayarlıyor. NASA, bu levhanın alt sırasına beş uzay giysisi malzemesi yerleştirdi: kask vizörlerinde kullanılan polikarbonat, astronot eldivenlerinin avuç kısmında kullanılan kesilmeye dayanıklı Vectran lifi, giysilerde yaygın kullanılan Ortho-Fabric kumaşı ve toz tutmayan, yapışmaz özelliğiyle bilinen iki tür Teflon. NASA'ya göre her biri yaklaşık 20 milimetrelik kareler halinde. Polikarbonat parçanın üzerinde bir de küçük bir şaka var: kurgusal dedektif Sherlock Holmes'un adresi kazınmış.

Bu parçalar Mars'a ilk gönderilen uzay giysisi malzemeleri ve başta Mars yüzeyindeki yoğun ışınıma nasıl dayanacaklarını izlemek için konmuştu. Yeni çalışma ise onlara başka bir gözle baktı: üstlerine yıllar içinde ne kadar ve nasıl bir toz yerleşti?

Ölçümü yapan alet, aracın kimyasal bileşim çıkaran X ışını aleti PIXL oldu. PIXL'in kendi ayar hedefinde de bir Teflon parçası ve bazalt camından bir örnek bulunuyor. Burada işe yarayan bir ayrıntı var: NASA'nın açıklamasına göre Teflon, PIXL'in doğrudan algılayabildiği elementleri içermiyor. Yani Teflon'un üzerinden gelen her kimyasal sinyal, aslında üstüne konmuş tozdan geliyor. Bembeyaz bir kâğıda düşen lekeyi okumak gibi.

İyi haber: taneler çakıl gibi yuvarlak

Washington Üniversitesi'nin duyurusuna göre kumaş parçaları 1.645 Mars günü (Dünya takvimiyle yaklaşık dört buçuk yıl) sonunda gözle görülür bir yıpranma göstermedi. Yakından bakıldığında nedeni de anlaşıldı: Mars'taki toz taneleri, Ay'daki köşeli ve keskin tanelere göre çok daha pürüzsüz.

Fark, iki gök cisminin geçmişinden geliyor. Ay'da atmosfer yok, dolayısıyla taneleri birbirine sürtüp aşındıracak bir rüzgâr da yok. Mars'ta ise ince de olsa bir atmosfer var ve bir bölgeyi ya da bütün gezegeni saran toz fırtınaları taneleri sürekli havada dolaştırıyor. NASA'nın açıklamasına göre taneler bu rüzgâr kaynaklı çarpışmalarla yuvarlaklaşıyor. VanBommel bunu üniversitenin duyurusunda şöyle anlatıyor: "Mars atmosferindeki parçacıklar belki milyarlarca yıldır rüzgârla savruluyor; bu yüzden nehirdeki çakıl taşları gibi yuvarlaklaşmış olmaya eğilimliler."

Araştırmacılara göre bu, Mars tozunun ekipmanı çizme ve akciğerleri tahriş etme olasılığının daha düşük olabileceğine işaret ediyor.

Kötü haber: toz çok, çok küçük

Önceki Mars görevleri toz tanelerini ancak yaklaşık 3 mikrometreye (milimetrenin binde üçü) kadar ayırt edebiliyordu. PIXL verileri ise iki küçük sınıfı ilk kez yerinde ölçmeyi sağladı: 2,5 mikrometreden küçük "ince" parçacıklar ve 100 nanometre civarındaki "ultra ince" parçacıklar. NASA'nın karşılaştırmasıyla bir insan saçı yaklaşık 70 mikrometre kalınlığında; en küçük Mars tozu bundan yaklaşık 700 kat ince. VanBommel bu boyutları kestirmek için ayrı bir yöntem geliştirdi.

NASA'nın açıkladığı ölçümlere göre tozun boyu, üzerine konduğu yüzeye göre değişiyor:

Hangi tanenin nereye yapıştığını belirleyen şey statik elektrik gibi görünüyor. Taneler havada çarpışırken elektrik yükleniyor ve farklı malzemeler farklı boydaki taneleri kendine çekiyor. Çalışmanın ortak yazarlarından, analizin kurgulanmasına doktora öğrencisiyken katkı veren Abigail Knight bunu şöyle özetliyor: "Mars tozunun elektrostatik özellikleri büyük olasılıkla onun bazı yüzeylere öncelikli olarak yapışmasına yol açıyor."

Asıl dikkat çekici nokta, en küçük tanelerin yıllar süren sürüş ve sondaj sarsıntısına rağmen yerinden kopmaması. VanBommel'in NASA açıklamasındaki sözleriyle: "Mars tozunun bu ultra ince boyutlarda bulunduğu uzun süredir öngörülüyordu; PIXL bize bunu doğrudan Mars'ta ölçme imkânı verdi. Daha büyük topaklar, yani Mars'ın toz yumakları, zamanla silkelenip gidiyor. Ama en küçük parçacıklar geride kalıyor ve insan destek sistemleri için en büyük zorluğu da onlar oluşturuyor."

Bunun pratik bir karşılığı var: Teflon gibi organik polimerler uzay giysilerinin dış katmanlarında yaygın olarak kullanılıyor ve sonuçlar bu tür malzemelerin ince tozu kolayca topladığını gösteriyor. Öte yandan bazı malzemelerin daha az toz tuttuğu da görüldü; NASA'ya göre bu, giysi ve yaşam modülü için malzeme ve koruyucu kaplama tercihine yol gösterebilir.

Tozun içinde ne var?

PIXL tozun kimyasını da okudu. Makalenin özetine göre toz, fosfor, demir ve kükürt bakımından zenginleşmiş, koyu renkli volkanik kayaçlara özgü bir silikat karışımı. NASA, bulguların önceki görevlerin ölçtüğü demir ve kükürtçe zengin bileşimle uyumlu olduğunu, ayrıca kalsiyum sülfat izleri görüldüğünü belirtiyor.

Mars tozunu Ay tozundan ayıran bir başka özellik, tepkimeye girmeye yatkın bileşikler taşıması. NASA'nın açıklamasında bunlar arasında tiroit işleyişini bozabilen perkloratlar ve hücre hasarına yol açan reaktif demir sayılıyor. Dünya'da 2,5 mikrometrenin altındaki havadaki parçacıklar, akciğerlerin derinine inip kana karışabildikleri için çeşitli sağlık sorunlarıyla ilişkilendiriliyor; NASA, ultra ince parçacıkların burun boşluğundan koku siniri boyunca beyne ulaşabildiğini gösteren çalışmalara da dikkat çekiyor.

Yine de bu bir alarm değil. Astronotlar Mars havasını doğrudan solumayacak; asıl soru, giysilere tutunan tozun yaşam alanına ne kadar taşınacağı. Hem NASA hem VanBommel, riskin büyük ölçüde maruz kalınan miktara ve süreye bağlı olduğunu vurguluyor; kısa süreli temasın ciddi bir tehdit oluşturmayabileceğini, ama görev planlamacılarının hesaba katması gereken ek bir risk olduğunu söylüyorlar.

Bulgunun sınırları

Sonucu okurken birkaç noktayı akılda tutmak gerekiyor. Birincisi, kumaşlar bir aracın üzerinde, rüzgârla gelen tozun kendiliğinden konmasıyla sınandı. Mars toprağında diz çöken, kaya taşıyan, eldiveniyle yüzeyi kazıyan bir astronotun giysisi çok daha sert bir sürtünmeye maruz kalacak; "az aşındırıcı" yorumu, tanelerin biçimine ve parçaların gözle görülür yıpranmamasına dayanıyor, laboratuvardaki bir sürtünme deneyine değil. İkincisi, bu ölçümler tek bir aracın, tek bir bölgedeki (Jezero Krateri) birikimini yansıtıyor.

Araştırmacılar da bunun farkında. Makalenin özeti, Mars tozunun özelliklerinin Dünya'daki laboratuvarlarda ayrıntılı biçimde incelenmesi gerektiğini, ancak böylece gelecekteki ekiplerin ve onları destekleyecek sistemlerin iyi hazırlanabileceğini vurguluyor.

Sırada ne var?

NASA'ya göre bulgular uzay giysisi ve yaşam modülü tasarımına, tozdan arındırma yöntemlerine ve astronotlar için kapalı alanda toz maruziyeti sınırlarına veri sağlayacak. Akla gelen çözümlerden biri "giysi kapıları": giysi, yaşam modülünün dışına takılı duruyor, astronot içeri arkadan girip çıkıyor ve tozlu dış yüzey hiç içeri girmiyor. Çift odalı hava kilitleri de tozun yaşam alanına taşınmasını azaltabilir.

Bu çözümlerin bir kısmı önce Ay'da deneniyor. NASA, Mart 2025'te Firefly Aerospace'in Blue Ghost Mission 1 aracıyla Ay'a indirdiği, Kennedy Uzay Merkezi'nde geliştirilen Elektrodinamik Toz Kalkanı'nı sınadı; kalkan, elektrik alanlarıyla cam ve ısı yayıcı yüzeylerdeki Ay tozunu temizledi. Houston'daki Johnson Uzay Merkezi'nde de mühendisler vakum odalarında ve yapay Ay toprağıyla giysi parçalarını ve elle kullanılan elektrostatik bir toz temizleme aletini test ediyor.

NASA Gezegen Bilimi Bölümü'nün vekil direktörü Lindsay Hays, kurumun açıklamasında tozun Apollo programından beri yüzey keşfinin bir sorunu olduğunu hatırlatıyor ve Perseverance'ın mühendislere ve uçuş hekimlerine, ilk Amerikalı astronotlar Mars'a varmadan çok önce mevcut tasarımları iyileştirmek için kullanabilecekleri ölçümler sağladığını söylüyor.

Açık kalan soru ise şu: Bu kadar küçük ve inatçı bir tozun ne kadarı, en iyi hava kilidine rağmen içeri sızacak ve uzun bir görev boyunca ne kadarı zararsız sayılabilir? VanBommel iyimser: "Mars yüzeyinde 20 yılı aşkın süredir kesintisiz olarak gezgin araç işletiyoruz. Tozun bir zorluk olacağını biliyoruz, ama bu hazırlanabileceğimiz ve üstesinden gelebileceğimiz bir şey."

Fotoğraf: nasa, Public domain, Wikimedia Commons