AY
Ay, Dünya’nın tek doÄŸal uydusudur ve bazı özellikleri nedeniyle GüneÅŸ sisteminin deÄŸiÅŸik bir üyesidir. 3.476 km’lik çapıyla Dünya’nın dörtte biri büyüklüğündedir ve 81,3 kat daha hafiftir. GüneÅŸ sisteminde Ay’dan hem daha büyük, hem de daha ağır uydular bulunmasına karşın, Pluton’un yeni keÅŸfedilen uydusu dışında hiçbiri, uydusu oldukları gezegenlerden yoÄŸunluk ve hacim bakımından fazla farklı deÄŸildir. Dünya-Ay sistemi tam anlamıyla çift gezegen oluÅŸturmaktadır.
Gökbilimsel Veriler
Ay, Dünya’nın çevresinde, Dünya’nın GüneÅŸ çevresinde döndüğü düzleme 5° 8’ 43” bir eÄŸimi olan elips biçimli bir yörünge üzerinde döner. Dünya’ya olan uzaklığı 356.000 km ile 407.000 km arasında deÄŸiÅŸir; ortalama uzaklığı 384.000 km’dir. Bu uzaklık en yakın durumda olduklarında bile Venüs ve Merih’e olan uzaklığın %1’i kadardır. Gökyüzünde gördüğümüz Ay yuvarlağının çapı 31’ 5” 2 dolayındadır.
Ay’ın Dünya çevresindeki dönüşünü tamamlayarak gökyüzünde eski durumunu alması, 27 gün, 7 saat, 43 dakika ve 11,6 saniye alır. Dünya GüneÅŸ’in çevresinde Ay’ın dönüş yönüyle aynı yönde döndüğü için aynı görünüşe ulaşılması 29 gün, 12 saat, 44 dakika ve 2,8 saniye sürer. Bu süre iki dolunay arasındaki zamana eÅŸittir ve çok eski zamanlardan beri bilinmektedir. Ay’’n ortalama hızı, 1,023 km/saniye’dir. Ve bu deÄŸer ortalama açısal hız olarak saatte 33 dakikalık bir açıya eÅŸdeÄŸerdir; bu da Ay’ın çapından biraz fazladır.
Uzaydaki hareketinin yanısıra Ay, 27 gün, 7 saat, 43 dakika ve 11,6 saniyede kendi ekseni çevresinde de döner. Bunun sonucu olarak hemen hemen her zaman aynı yüzü Dünya’ya dönüktür. Yörüngesel hareketindeki düzensizlikler ve yörüngesinin ekliptik düzleme eÄŸik olması “optik titremeler” yaratarak Dünya’dan Ay’ın yüzeyinin %59’unun görünmesini saÄŸlar. Kalan %41’lik bölüm, Luna 3 adlı Rus uzay gemisinin Ekim 1959’da fotoÄŸraflarını çekmesine kadar bilinmiyordu. O günden bu yana ayrıntılı haritaları çıkarılmıştır.
İç Yapısı
Ay’ın iç yapısına iliÅŸkin en önemli ipuçlarını yoÄŸunluÄŸu ve hacmi verir: Ortalama yoÄŸunluÄŸu 3,34 gr/cm3’tür. Apollo Programı 31’in Ay’dan Dünya’ya getirdiÄŸi taÅŸların yoÄŸunluÄŸu 3,1 ve 3,5 gr/cm3 arasında deÄŸiÅŸtiÄŸi için, bu bulgu Ay’ın iç yapısının dış yapısından çok fazla farklı olması –yani yoÄŸunluÄŸunun çok farklı olması- olasılığını azaltmaktadır.
Ay’ın litostatik basıncı, yüzeyde sıfır ve merkezde 47,1 kilobar, litosferin çoÄŸu yerindeyse ortalama 10 kb’dır. Bu deÄŸer, tipik Ay taÅŸlarının ezici gücünün de üzerindedir ve bu yüzden egemen olan basınç, kütlesinin çoÄŸunun katı maddelerden oluÅŸmasına karşın Ay’ın küresel biçimli olmasını saÄŸlar. Kütlesinin sertliÄŸi, Apollo’nun Ay yüzeyine yerleÅŸtirdiÄŸi sismograflarca da doÄŸrulanmıştır. Tüm kanıtların ışığında, Ay’ın depremler açısından Dünya’dan çok daha sakin olduÄŸu görülmektedir.
Kaydedilen Ay sarsıntılarının merkezlerinin Ay’ın kabuÄŸunun 600-900 km altında olduÄŸu saptanmıştır. Bu sarsıntıların sismik kayıtlarının gösterdiÄŸi basınç ve esnek dalgalar, bu dalgaların yayıldığı katmanların sıvı olamayacağını göstermektedir. Ay sarsıntılarının sönme süresinin bu denli uzun olması, Ay yüzeyinin ölçülebilen miktarda sismik dalgalar yayabilmesi için oldukça çatlak katmanlardan oluÅŸtuÄŸunu göstermektedir.
Sismik kayıtların gösterdiÄŸi sertlik derecesine koÅŸut olarak, Ay’ın uzaydaki hareketi boyunca GüneÅŸ rüzgarıyla etkileÅŸmesinin kayıtları da Ay’ın bir iletken gibi davrandığını doÄŸrular. İletkenliÄŸi, 1.500° C’de hala katı gibi davranabilen silikon taÅŸlarınkine denktir. Ay’ın iki kutuplu bir magnetik alanının olmaması, Ay’ın madeni bir çekirdeÄŸi olmadığını kanıtlar.
Kimyasal Yapısı
Ay’ın kimyasal yapısına iliÅŸkin ilk verileri, 1969 yılında Apollo Dünya’ya getirdi. Bu verilerin dayandığı taÅŸlar Ay’ın yüzeyinden alınmış olmasına karşın, Ay’ın iç yapısının fazlaca farklı olduÄŸunu düşünmek için bir neden yoktur. Atomik bileÅŸim olarak Ay’da en fazla bulunan element oksijendir: Ay’ın kabuÄŸunun ağırlık olarak %60’ını oluÅŸturur. Oksijeni, %16-17 ile silikon, %6-10 ile alüminyum, %4-6 ile kalsiyum, %3-6 ile magnezyum, %2-5 ile demir ve %1-2 ile titanyum izler. Tüm diÄŸer elementler ağırlık olarak %1’den daha azdır. Oksijen, silikon ve alüminyum, Ay’da da Dünya’da bulundukları miktara yakın miktarda bulunurlar. Demir ve titanyum miktarları Ay’da daha fazladır; alkali metaller, kömür ve nitrojense Dünya’ya oranla daha az bulunur.
Bu elementlerden oluÅŸan bileÅŸiklerden silis (SiO2), ağırlık olarak Ay kabuÄŸunun %40-50’sini oluÅŸturur. Dünya’nın kabuÄŸundaki silis miktarı %48,5’tir. Demir oksit (FeO) ve kalsiyum oksit (CaO) Ay’ın kabuÄŸunda %10-20’lik bir ağırlık taşırlar. Tüm oksitlenmiÅŸ bileÅŸikler Ay’da oksitlenmelerinin en düşük durumunda bulunurlar: çünkü, 1.100-1.200° C ısılarda katılaÅŸmışlardır. Ay’da H2O’nun (suyun) hiçbir biçimi bulunmaz; ayda su izine rastlanmamıştır. Ay’da bulunan hidrojen, GüneÅŸ rüzgarlarınca taşınmıştır ve oksitlenmeyle oluÅŸan su, hemen GüneÅŸ tarafından ayrıştırılır.
Yüzey Özellikleri
Daha ayrıntılı teleskopik ve uydu gözlemleri olduÄŸu kadar çıplak gözle yapılan gözlemler de Ay’ın iki farklı türde araziden oluÅŸtuÄŸunu gösterir. İlki engebeli, daha parlak, daÄŸlarla doludur ve Ay’ın görünen yarısının üçte ikisini görünmeyen yarısınınsa onda dokuzunu kaplar. İkinci türe Latince “denizler” anlamına gelen maria adı verilir. Kıtalar için kullanılan “yükseklikler” sözcüğü de, gerçek anlamı düşünüldüğünde, o alanın tümü yüksek olmadığı için yanlıştır. Maria da, o alanın suyla hiç ıslanmadığı düşünüldüğünde yanlış bir addır.
Ay’ın teleskoplarla incelemesi sonucunda tüm yüzeyinin kraterlerle kaplı olduÄŸu anlaşılmıştır. Kraterlerin sayıları çok fazladır; büyüklükleri, Mare İmbrium (YaÄŸmur denizi) ya da Mare Orientale (DoÄŸu denizi) gibi oluÅŸumların 1.000 km geniÅŸliÄŸinden, Apollo’nun Dünya’ya getirdiÄŸi saydam taÅŸların oluÅŸturduÄŸu 10-20 mikronluk çukurlara kadar deÄŸiÅŸir. Bu oluÅŸumların kökeni artık belirlenmiÅŸtir: Asteroitlerden kuyrukluyıldızlara kadar çeÅŸitli gök cisimlerinin etkisiyle oluÅŸmuÅŸlardır. Ay’ın yüzeyi bir atmosfer tabakasıyla kaplı olmadığı için, Ay’a çarpan tüm cisimlerin Ay üzerindeki etkileri, saniyede birkaç kilometrelik kozmik hızlarla oluÅŸmaktadır. 3 km/saniye hızla hareket eden bir parçacık, aynı ağırlıktaki TNT’nin patlamasıyla çıkan enerjiye eÅŸit miktarda kinetik enerjiye sahiptir. Bu kinetik enerji bir etkiyle harcandığında, mekanik ya da ısıl enerji olarak baÅŸka bir biçim alır; sonuç, krater adı verilen izlerdir. Küçük ve orta büyüklükteki kraterler, vuruÅŸ merkezindeki taÅŸ tabakalarını ortaya çıkaracak biçimde oluÅŸmuÅŸtur. 100 km’lik büyük kraterlerin oluÅŸumunda ortaya çıkan ısı, tüm krater yüzeyinin eriyik maddelerle kaplanmasına yolaçmıştır. Ay’ın yüzeyindeki en büyük oluÅŸumlardan dairesel Maria’da yüzeyin lavlarla kaplanması, kraterin oluÅŸumundan yalnızca birkaç yüz milyon yıl sonra oluÅŸmuÅŸtur.
Bu bilgiler, Apollo’nun getirdiÄŸi Ay taÅŸlarının mineral bileÅŸimiyle tamamen uyuÅŸmaktadır. Mineraloji açısından Ay “maria”sının çukurlarını kaplayan koyu saydam maddenin ana yapısı, bazaltlı gabbro olarak tanımlanabilir. Bu madde, Dünya’daki lavlara benzerse de demir ve titanyumca daha zengindir. Buna karşı, kıtasal alanları oluÅŸturan taÅŸlar, Dünya’daki granitlere benzeyen feldispat taÅŸlarıdır. Bunlar, Anortozit denen bir çeÅŸit saf feldispat içerirler. Anortozitler bazalt taÅŸların demir ya da magnezyumunu alüminyumla deÄŸiÅŸtirip onların hem daha açık renkli olmasını saÄŸlamış, hem de ağırlıklarını azaltmıştır. Ay’da anortozitlerin bulunması, Ay’ın kabuÄŸunun kimyasal olarak farklılaÅŸmış ve demir gibi ağır elementlerin daha hafif bileÅŸenlere ayrılmış olduÄŸunu gösterir. Buna ek olarak, anortozitler çoÄŸunlukla iri taneli mineraller içerirler. Bunun anlamıysa, eriyik durumundayken yavaÅŸ yavaÅŸ soÄŸudukları, dolayısıyla bu olayın Ay yüzünde gerçekleÅŸmediÄŸidir.
Ay’daki kayaların fiziksel dokusu, kimyasal bileÅŸimlerinden daha da ilginçtir. Çünkü bu doku, Ay yüzeyi oluÅŸumlarının kökenini ortaya koymaktadır. Dikkat çekici olan, Ay kıtalarından getirilen gereçlerin ağırlıkla %85-90’ını breÅŸlerin oluÅŸturmasıdır. BreÅŸler, önceden var olan billursu yapıdaki kayalardan oluÅŸan polimiktik (çeÅŸitli maden tozlarından oluÅŸan) konglomeralardır. Bu kayalar, ilk katılaÅŸmalarından önce ortaya çıkan olaylar sonucu, farklı kökenlerden türemiÅŸ köşeli parçalar oluÅŸturarak kaynaÅŸmışlardır. Böylesi breÅŸlerin yapısında ani baÅŸkalaşımlar (yüksek sıcaklığın ve çarpmayla oluÅŸan basıncın yol açtığı deÄŸiÅŸiklikler) belirgin biçimde görülür. Buradan da, çeÅŸitli büyüklüklerdeki gök cisimlerinin yüksek hızlarla Ay yüzeyine çarparak breÅŸlerin kendilerine has yapısını deÄŸiÅŸtirdiÄŸi kesin olarak anlaşılmaktadır. Ay yörüngesindeki uzay araçları, yerçekiminin son derece yüksek olduÄŸu bölgeler buldu. Maskon adı verilen bu bölgeler, genellikle maria alanlarının pek çoÄŸunun altında bulunur. Bunların, çarpma etkileriyle maria alanlarını oluÅŸturan cisimlerdeki maddelerin ya da aynı alanların lav püskürmesi sonucu eriyik durumundaki iç katmanlardan gelen volkanik kayalardaki yoÄŸun maddelerin derine gömülmüş artıklarının kimi yerlerde yoÄŸunlaÅŸması sonucu ortaya çıktıkları düşünülmektedir.
Sıcaklık
Ay’ın tek ısı kaynağı GüneÅŸ’tir, dolayısıyla atmosferden yoksun olmasaydı ortalama sıcaklığı yeryüzününkiyle aynı olacaktı. En yüksek ve en düşük sıcaklıklar arasındaki fark çok yüksektir. GüneÅŸ’in hemen altındaki Ay’ın tropikal bölgesinde yüzey sıcaklığı 130° C’dir; ancak, yüzey gün batımına doÄŸru hızla soÄŸur ve gece yarısıyla GüneÅŸ’in doÄŸması arasında 173° C düşer. Bu yüzden Ay’ın tropikal bölgesindeki günlük sıcaklık deÄŸiÅŸimi, 300° C’ı geçer; suyun günlük kaynama sıcaklığının çok yukarılarından sıvı havanın sıcaklığına kadar deÄŸiÅŸiklikler gösterir. Ancak bu alt ve üst sınırlar, yalnızca tropikal bölge ve uzaya açık yüzey için geçerlidir. Ay yüzeyindeki maddelerin yalıtıcı özelliklerinden ötürü, günlük sıcak ya da soÄŸuk dalgaları, yarım metreden daha aÅŸağısını etkilemez: Bu derinliklerde radyo spektrumu içinde kalan ısı yayılımı gün boyunca sabit kalır ve -30° C dolayında bir ortalama sıcaklığa denktir.
OluÅŸum ve Evrim
1969-72 yılları arasında Apollo ekiplerinin Ay’ın çeÅŸitli yerlerinden topladıkları kayaların radyometrik yüzölçümleri, Ay’ın yerbilimsel tarihine iliÅŸkin kanıtlar ortaya koydu. Her bir bölgede bulunan maddeler arasındaki en eski parçacıkların yaşı, 4,5-4,6 milyar yıl arasındaydı. Bilinen en eski krondritik meteorların yaşı da bu civarda olduÄŸundan, tüm GüneÅŸ sisteminin yaşı da 4,6 milyar yıl olabilir. Bu yaÅŸtaki hiçbir madde büyük parçalar halinde duramayacağından Ay’ın oluÅŸumunun ilk 200 ya da 300 milyon yılı sırasında, yani bombardıman etkisi yapacak gezegenler arası maddelerin büyük ölçüde yok olmasından önce, Ay yüzeyinin bombalanması sonucu bu maddeler, parçalanıp Ay’ın dört bir yanına taşınmış olabilir.
YaÅŸ ölçümü sonuçları, Ay’ın deÄŸiÅŸik bölgelerini ortadan kaldıran ve kraterler oluÅŸturan çarpmaların büyük bir bölümünün, Ay’ın oluÅŸumunun ilk 500 milyar yılı içinde gerçekleÅŸtiÄŸini gösterdi. Dairesel maria olarak bildiÄŸimiz oyuklara yolaçan bu çarpmaların en büyüğü, Ay’ın oluÅŸumundan 400-800 milyon yıl sonra ya da günümüzden 3,3-3,8 milyon yıl önce gerçekleÅŸti. OluÅŸumunun ilk 800 milyon yılında Ay yüzeyinde baÅŸka bir bazalt görülmedi, 600 milyon yıl sonrasına kadar da yeni bazalt oluÅŸmadı.
Ay’ın yaÅŸamının üçte ikisinden çoÄŸunu oluÅŸturan geçtiÄŸimiz 3 milyar yıl içinde, Ay’da baÅŸka bir ÅŸey olmadı. TaÅŸlarla kaplı yüzü kozmik havanın etkisinde kalmaya devam etti ve yeni çarpmaların sıklığı giderek azaldı. Sonraki milyonlarca yıl süresince, Ay’ın yüzeyi gitgide taÅŸlaÅŸmış bir buruÅŸukluk kazandı. Bu geçen uzun zaman içinde Ay’da gerçekleÅŸen geliÅŸmeler GüneÅŸ sisteminin durumunu yansıtmaktadır; Ay, adeta geçmiÅŸi yansıtan bir fosil gibidir.