Güneş Sistemi'nin en büyük kanyonu uyumuyor: Valles Marineris'in fayları hâlâ kayıyor

Neden önemli: levhası olmayan bir gezegende eski yaralar

Dünya'da faylar, sürekli hareket eden tektonik levhalar sayesinde yeniden ve yeniden yüklenir. Mars'ta ise böyle bir levha düzeni yok; gezegenin dış kabuğu, yavaşça soğuyan tek parça bir kapak gibi davranıyor. Bilim insanları bu tür gezegenlere "durgun kabuklu" diyor. Böyle bir dünyada eski fayların zamanla kaynayıp sağlamlaşması da mümkün. Çalışmanın giriş bölümünde de yazıldığı gibi, milyarlarca yıllık yapıların bugün yeniden kırılabildiği şimdiye kadar jeofizik gözlemle doğrudan gösterilememişti.

Çalışmanın baş yazarı, Imperial'ın Yer Bilimi ve Mühendisliği Bölümü'nden Jung-Hun Song, üniversitenin duyurusunda durumu şöyle özetledi: "Valles Marineris, Güneş Sistemi'nin herhangi bir yerindeki en göz alıcı jeolojik yapılardan biri, ama şimdiye kadar faylarının hâlâ aktif olduğunu kesin olarak bilmiyorduk." Song'a göre gördükleri şey "ölü bir fosil manzara" değil; kanyonun derinlerindeki faylar, onları oluşturan süreçler çoktan durmuş olsa bile kayıp sarsıntı üretebiliyor.

Çalışmanın ortak yazarlarından Columbia Üniversitesi'nden Folarin Kolawole de bulgunun Mars'ı "çok farklı bir doğal deney" hâline getirdiğini söyledi: "Plaka tektoniği olmayan bir gezegende, milyarlarca yıl önce oluşmuş yapıların önemini koruyabildiğini ve kabuğun bugün nereden kırılacağını hâlâ belirleyebildiğini gösteriyor."

Ne kadar büyük? Kurumlara göre değişen rakamlar

Valles Marineris'in boyutunu tek bir rakamla vermek zor, çünkü kurumlar farklı ölçütler kullanıyor. Aşağıdaki tablo üç resmî kaynağın verdiği değerleri yan yana koyuyor:

Hangi rakam alınırsa alınsın ölçek akıl almaz. ESA'ya göre kanyon, Arizona'daki Büyük Kanyon'dan neredeyse on kat uzun, 20 kat geniş ve beş kat derin. Imperial'ın duyurusu ise her iki kanyonun en büyük boyutlarını karşılaştırarak dokuz kata yakın uzunluk, 20 katı aşan genişlik ve yaklaşık beş kat derinlik farkı veriyor. Kökenleri de farklı: Büyük Kanyon akarsuyla oyulmuş bir vadi; ESA'ya göre Valles Marineris'in ise yakındaki Tharsis yaylasının ve volkanlarının oluşumuyla bağlantılı olarak kabuğun gerilip çatlamasından doğduğu, bu yarığın sonra aşınmayla genişlediği düşünülüyor.

Sarsıntının kaynağı olarak gösterilen bölge, kanyonun batı ucundaki kollardan Ius Chasma'nın yakını. ESA'nın verdiği bilgiye göre Ius Chasma tek başına 840 kilometre, hemen kuzeyindeki Tithonium Chasma ise 805 kilometre uzunluğunda.

Tek bir sismometreyle yer bulmak

InSight, 26 Kasım 2018'de Elysium Planitia'ya indi. NASA'nın verilerine göre sismometresi görev boyunca 1.319 sarsıntı kaydetti; bunların bir kısmı göktaşı çarpmalarından kaynaklanıyordu. Aracın Fransız uzay ajansı CNES tarafından sağlanan SEIS sismometresinin yapımına katkı veren kurumlardan biri de bugün bu çalışmayı yürüten Imperial College London'dı. Araçla son temas 15 Aralık 2022'de kuruldu, görev 21 Aralık 2022'de resmen sona erdi.

NASA Jet Propulsion Laboratory kanalının "Mars in a Minute" dizisinde yayımladığı kısa video, Mars'ta sarsıntı olup olmadığı sorusunu ele alıyor:

Asıl zorluk şuydu: Dünya'da bir sarsıntının yeri, onlarca istasyonun kayıtları üst üste konarak bulunur. InSight ise tek başınaydı. S0976a, araçtan yaklaşık 146 derecelik açısal uzaklıkta, yani gezegenin neredeyse öbür ucunda gerçekleşti. Makaleye göre bu olay, görev boyunca Mars'ın batı yarımküresinde yeri belirlenebilen tek sarsıntı. Dalgalar gezegenin içinden ve yüzeyinden sekerek gelirken bir kısmı çekirdeği de kat etti; Imperial'dan Doyeon Kim bu yüzden olayın daha önce gezegenin en derin bölgesini incelemek için de kullanıldığını hatırlatıyor.

Ekip, farklı dalga türlerinin InSight'a hangi genlik ve yönle ulaştığını inceleyerek kaynakta nasıl bir hareket olduğunu yeniden kurdu. En iyi açıklama, doğrultu atımlı bir faydı: kabuğun iki bloğunun dik ve derine kök salmış bir fay boyunca birbirinin yanından yatay olarak kayması. Beş farklı Mars iç yapı modeliyle tekrarlanan hesapların hepsi aynı fay türünü ve 20-40 kilometrelik derinliği gösterdi. Bu derinlik, batı Valles Marineris'in altında kabuğun bittiği yaklaşık 55-65 kilometrelik sınırın üstünde, orta ve alt kabukta kalıyor.

Yöntemin tek istasyonla güvenilir sonuç verip vermediğini sınamak için araştırmacılar onu Dünya'da bilinen bir olaya da uyguladı: 15 Mayıs 2020'de Nevada'da yaşanan 6,5 büyüklüğündeki yer sarsıntısının, yaklaşık 145 derece uzaklıktaki Avustralya'da tek bir istasyonda alınan kaydı. Yöntem, bu olayın fay türünü doğru buldu.

Göktaşı mı, heyelan mı, fay mı?

Mars'ta her titreşim fay kırılması anlamına gelmiyor; göktaşı çarpmaları ve büyük toprak kaymaları da gezegeni sallayabiliyor. Araştırmacılar bu yüzden alternatifleri tek tek denedi. Çarpma ve heyelan gibi kaynakları temsil eden modellerin hiçbiri, gözlenen dalgaların ilk hareket yönünü, varış zamanlarını ve göreli genliklerini yeniden üretemedi.

Ekip bir de hesap yaptı: Bu büyüklükte bir sinyali heyelanın üretebilmesi için en az 10 milyon ile 100 milyon metreküp malzemenin kopması, geride birkaç yüz metreden bir kilometreye uzanan taze bir kopma izi bırakması gerekirdi. Olaydan sonra çekilmiş yörünge görüntüleri olası kaynak bölgesinin yaklaşık yarısını kapsıyordu ve bu alanda ne taze bir krater ne de yeni bir heyelan izi bulundu.

Büyüklükte tutarsızlık ve gelmeyen artçılar

Olayın büyüklüğü kaynaktan kaynağa değişiyor. NASA 2021'deki ilk duyurusunda 4,2 büyüklüğünden söz etmişti; makaleye göre InSight'ın sarsıntı kataloğunu tutan ekip 4,0 değerini veriyor, yeni çalışmanın dalga biçimi modellemesi ise 3,4 ile 3,6 arasında bir moment büyüklüğü buluyor. Yazarlar, bu tür farkların daha önceki Mars sarsıntısı çalışmalarında da görüldüğünü ve kullanılan hesap varsayımlarından kaynaklanabileceğini belirtiyor.

Bir başka soru da artçı sarsıntılar. S0976a'dan sonraki günlerde ve haftalarda kaynak bölgesinden hiçbir artçı kaydedilmedi. Ekibin benzetimlerine göre bu şaşırtıcı değil: batı Valles Marineris'ten gelen sarsıntılar InSight'ın bulunduğu yerde çoğu zaman arka plan gürültüsünün altında kalıyor ve 50 Mars günü içinde kayda değer tek bir artçının bile algılanma olasılığı yalnızca binde bir. Gezegenin çekirdeğinin dalgaları gölgelemesi ve iç yapının onları sönümlemesi uzak kaynakları zaten zor duyulur kılıyor.

Bugünkü gerilmeyi ne yaratıyor?

Makaleye göre fayın yönelimi, eski yapıların bugünkü bir gerilme alanında yeniden harekete geçtiği senaryoyla uyumlu. Yazarlar bu gerilmenin başlıca üç kaynağını sıralıyor: gezegenin uzun süreli soğuyup büzülmesi, devasa Tharsis volkanik bölgesinin kabuk üzerindeki yükü ve kanyonun derin aşınmasıyla üstten kalkan ağırlığın yarattığı yerel boşalma.

İlginç bir ayrıntı da şu: S0976a'dan çıkarılan sıkışma ekseni yaklaşık batı-kuzeybatı yönünde ve bu, kanyonun milyarlarca yıl önceki gelişim evresi için önerilen sıkışma yönüyle örtüşüyor. Yani bugünkü kırılma, kanyonun gençliğinde çizilmiş bir fay haritasını izliyor gibi görünüyor.

Böylece InSight verileriyle güncel fay hareketinin türü belirlenebilen üç ayrı bölge ortaya çıktı ve her birinde farklı bir hareket öne çıkıyor: Valles Marineris'in altında yatay kayma, InSight'ın en büyük kaydı olan ve NASA'nın tahmini 5 büyüklüğünde verdiği 4 Mayıs 2022 olayının kaynağı güney Elysium Planitia'da sıkışma, Cerberus Fossae çatlaklarının altında ise kabuğun açılmasıyla oluşan normal faylanma. Yazarlara göre bu çeşitlilik, Mars kabuğundaki gerilmelerin gezegen ölçeğinde tek tip olmadığını, yerden yere değiştiğini gösteriyor.

Sınırlar ve açık sorular

Bulgu güçlü ama bazı belirsizlikler taşıyor. Tek istasyonlu ölçümde kaynağın geldiği yön ile fayın doğrultusu arasında bir ödünleşim var; yazarlar çözümlerin batı Valles Marineris'in dışına çıkmadığını, ancak kaynağın tam yerini belirlerken haritalanmış fay yoğunluğunu da yaklaşık bir ölçüt olarak kullandıklarını açıkça belirtiyor. Haritadaki yüzey fayları da kırılan düzlemle birebir örtüşmüyor; yalnızca genel yönelimler uyuşuyor. Yazarlar ayrıca Mars'ta çok az sayıda iyi tanımlanmış kaynak bölgesi bulunmasının gerçek bir sessizlikten çok, InSight'ın kısa süreli ve tek istasyonlu kaydından ve uzak küçük olayların zor algılanmasından kaynaklanabileceğini not ediyor.

Song, sonucun asıl çekiciliğinin birbirinden tamamen farklı kanıtların aynı yönü göstermesi olduğunu söylüyor: sismik dalgalar yüzeyin epey altında yana doğru bir kaymaya işaret ederken, yörüngeden görülen jeoloji uzun ömürlü fay sistemleriyle kesilmiş bir bölge ortaya koyuyor. Ona göre çalışma, jeolojik olarak hareketsiz sandığımız başka gezegen ve uydularda da süren sismik etkinliği keşfetme olasılığını açıyor.

Şimdilik bu sorunun cevabı InSight'ın arşivinde aranacak. Kim'in sözleriyle, tek bir Mars sarsıntısı hem gezegenin merkezi hem de en dikkat çekici manzaralarından birinin altındaki aktif bir fay hakkında bilgi verdi. Valles Marineris'in bu sessiz kıpırtılarını sürekli dinlemek ve kaynaklarını tek istasyonun belirsizliği olmadan konumlamak ise Mars yüzeyinde yeniden sismometre bulunmasına bağlı.

Fotoğraf: NASA / USGS (see PIA04304 catalog page), Public domain, Wikimedia Commons