21 Ocak 2014 Salı

38) Rosetta'nın uyanışı

Tarih 20 Ocak 2014'ü, saatler UTC 09:00'ı gösteriyordu. ESA (Avrupa Uzay Ajansı) görev takip merkezinde olağanüstü bir sevinç hakimdi. Onlarca mühendis, önlerindeki monitörlerin etrafında kümelenmiş birbirlerine sarılıyor, ortalığa sevinç nidaları saçıyordu.

Coşkunun sebebi Rosetta uzay aracının başarılı bir şekilde uyandırıldığının anlaşılmasıydı. Peki uyandırılmaktan kasıt neydi? Bir uzay aracı nasıl ve neden uyutulurdu? Rosetta uzay aracı da neyin nesiydi?


38.1. Rosetta'nın yolculuğu.

Tüm bu soruları bundan tam 10 yıl önce sormuş, ancak uzaydaki mesafelerin olağanüstü genişliği nedeniyle hem soruları hem de yanıtları unutmuştuk. 20 Ocak 2014, hepsini hatırlamamızı sağlayan tarih. 2004 yılında Rosetta isimli bir uzay aracı, Churyumov-Gerasimenko kuyrukluyıldızı üzerinde araştırma yapmak için ESA tarafından uzaya fırlatılmıştı. Dünya ve Mars'ın çekim gücünden faydalanarak yönlendirilen Rosetta, son 2 buçuk yılı aşkın süredir uykudaydı. Yani, 8 Haziran 2011'de ana bilgisayarı ve ısıtıcıları hariç tüm elektronik sistemleri enerji tasarrufu yapması amacıyla devre dışı bırakılmıştı. 20 Ocak 2014 ise, Rosetta’nın uykudan uyandırıldığı ve Dünya’ya, ESA merkezine sorunsuz bir şekilde çalıştığına dair olumlu sinyaller gönderdiği tarih oldu. Eğer bir aksilik olmazsa Rosetta, Kasım 2014’te kuyrukluyıldıza varacak ve 10 Kasım tarihinde de Philae adlı iniş modülünü kuyrukluyıldızın yüzeyine bırakacak (38.1). Bu sayede bugüne kadar haklarında onlarca teori duyduğumuz, ancak hiçbirini yakından görme fırsatı bulamadığımız kuyrukluyıldızların yapılarına, atmosferlerine ve hareket esaslarına dair ayrıntılı bilgiler ve görüntüler elde edebileceğiz [1].
 

38.2. Britanya Müzesi'nde sergilenen Rosetta Taşı [2].
 
Peki bu keşif aracının adı neden Rosetta? Rosetta, adını antik Yunan ve Mısır medeniyetlerine ait yazıtların çözülmesinde kilit bir role sahip olmuş olan Rosetta Taşı'ndan alıyor (38.2). Napolyon güçlerinin Mısır’ı işgalinin ardından Fransız askerleri tarafından tesadüfen bulunan Rosetta Taşı, Antik Mısır’ın hiyeroglif yazıları ile antik Yunanca tercümelerini üzerinde barındırıyordu. Taşı inceleyen ünlü dil uzmanı Jean-François Champollion, o güne kadar ne anlama geldikleri hakkında ancak fikir yürütebildiğimiz hiyeroglif yazılarını tamamen çözerek Antik Mısır’ın tüm gizemlerine ulaşacak kapıyı araladı. Rosetta da bir bakıma aynı işlevi görecek ve bizlere belki de yaşamın kaynağı olan kuyrukluyıldızların gizemli dünyasının kapılarını aralayacak.

KAYNAKÇA

[1] Ferri, P., Accomazzo, A., Hubault, A., Lodiot, S., Pellon-Bailon, J., Porta, R., "Rosetta enters hibernation", Acta Astronautica, 79, pp. 124-130, 2012.

[2] The Rosetta Stone in the British Museum, Hans Willehaert, CC-BY-SA-3.0, 21 Kasım 2007.

20 Ocak 2014 Pazartesi

37) Marslıların Dünya'yı Ziyareti

Bundan 16 milyon yıl önce Mars gezegenine çarpan bir göktaşı gezegenin yüzeyinden bir kaya parçasının koparak uzay boşluğuna fırlamasına sebep oldu. Yüzeyden kopan bu kaya parçası Güneş'in yörüngesinde milyonlarca yıl dolandıktan sonra günümüzden 13000 yıl önce Antarktika'ya düştü. Nihayet, bir grup jeolog 1984 yılında Allan Hills bölgesinde dolaşırlarken bu kaya parçasına rastladılar. Bilim adamları bu kaya parçasına ALH84001 adını verdiler.
 
37.1. ALH84001 göktaşının elektron mikroskopu görüntüsü [1].
 
Yapılan incelemeler sonunda bu magmatik kaya parçasının üzerinde dairesel karbonatlara ve mikron-altı ölçekte hücremsi yapılara rastlandı (37.1). Fakat bilim insanları için elde ettikleri bu veriler Mars'ta hayat olup olmadığını söyleyebilmeleri için yeterli değildi. Önce hayatın ne olduğunu tanımlamak  ve bu biyo-belirteçleri (biomarker) sınıflandırmak - gerekiyordu. Bu yüzden bu düzenli şekillerin bir yaşam formuna ait olup olmadığı resmen söylenemedi [2].

37.2. Mars gezegeninin güney kutbunda bulunan buzullar [3].
 
Bu yüzden, Mars'ta bir zamanlar hayat vardıysa bile bu hayatın Dünya'daki hayat ile bir ilişkisi olup olmadığını şimdilik bilmiyoruz. Mars'taki hayatın Dünya'dakinden farklı bir yaratılışa sahip olup olmadığı ise ancak Mars'ta canlı organizmaların bulunması ve incelenmesi ile anlaşılacak. Eğer Marslı mikroorganizmaları bulmak istiyorsak öncelikle onları nerede aramamız gerektiğini bilmemiz gerekiyor. Dünya'da keşfedilen en yaşlı organizmalara kutup buzullarının derinliklerinde rastlanmakta. Çünkü bu mikroorganizmalar ısıl ve radyasyon kaynaklı bozunuma uzun süreler maruz kalmıyorlar. Bu sebeple Mars'ın güney kutbunun bulunan ve Dünya'daki buzullara kıyasla çok daha yaşlı olan buzulların derinliklerinde Marslı hayatın bulunabileceğine dair bir umut var (37.2).
 
37.3. NASA tarafından test edilen bir yüzey delici [4].
 
Bu organizmalara ulaşabilmek için buzul yüzeyinin delinmesi gerekiyor. Mars'a delme operasyonu gerçekleştirebilen ve böylece buzulların derinlerinde bulunan organizmaları yüzeye çıkarabilecek keşif araçlarının gönderilmesi planlanıyor (37.3). Fakat böyle bir yüzey delme operasyonunu başarıyla yürütmek hiç de kolay değil. Yüzey delme işlemleri sırasında delicinin kontrollü ilerlemesi için bir sıvı kullanılır. Delme operasyonu sırasında hava yerine sıvı kullanıldığında ise biyolojik kirlenme (contamination) ihtimali artmaktadır. Eğer bu sıvı ile Dünyalı organizmalar da Mars'a taşınırsa hem bütün araştırma çöpe gider hem de hiç tanımadığımız bir ekosisteme zarar verebiliriz. Bu durumda, delicinin Mars'a steril ulaşması, yeterince derine inebiliyor olması ve ulaştığı organizmalara zarar vermemesi gerekiyor [5].
 
37.4. Mars'taki Curiosity keşif aracının örnek toplama kepçesi [6].

Aslında uzay operasyonlarında biyolojik ve kimyasal kirlenme üzerine epeyi tecrübe edinilmiş durumda. İlk uydunun Sovyetler Birliği tarafından 1957 yılında uzaya fırlatılmasıyla beraber uzayla ilgili uluslararası kanunlara ihtiyaç da doğdu. İlk başta ABD'de imzaya açılan ve daha sonra Birleşik Krallık ve Rusya'nın da katılımıyla 1967 yılında ortaklaşa imzalanan Dış Uzay Antlaşması (Outer Space Treaty) ile uzay çalışmalarının ilk hukuksal temelleri atıldı. Günümüzde bu antlaşma Türkiye dahil 127 ülke tarafından imzalanmış bulunmaktadır. İki senede bir toplanan Uzay Araştırmaları Komitesi (COSPAR) bu antlaşmaya dayanarak Gezegen Koruma (planetary protection) ilkelerini oluşturdu. Bu ilkelere göre Mars'a yapılacak görevlerde gezegene Dünya'dan taşınabilecek kimyasal gazların, organizmaların, sıvıların ve diğer çeşitli kirlilik kaynaklarının engellenmesi veya en az seviyede tutulması için izlenmesi gereken bazı kurallar tanımlanıyor. Mars'a gönderilen keşif araçlarının atmosfere saldıkları yakıt atıklarını ve beraberlerinde götürmüş olabilecekleri Dünya'ya ait tüm malzemenin miktarı hesaplanıyor ve kayıt altına alınıyor. Diğer taraftan, incelenen gökcismi üzerine de hassas bir biçimde bilgi edinilmeye çalışılıyor (37.4). Mars ve diğer gökcisimlerinin ekosistemlerinin anlaşılabilmesi ve en az hatayla bilimsel olarak çalışılabilmesi için bu bakir yapılarının mümkün mertebe muhafaza edilmeleri gerekiyor [7].



37.5. DNA sarmalının çekilen ilk fotografı [8].

Neyse ki tüm bu zorluklar karşısında başarılı olunabileceğine dair son on yılda çok önemli ve umut verici teknolojik gelişmeler yaşandı. İnsan Genom Projesi ile önce insan türüne has tüm genetik haritamız hakkında bilgi sahibi olduk. Diğer yandan Dünyamızı paylaştığımız diğer canlılar için de bu tip genetik harita çıkarma çalışmaları büyük bir hızla ilerledi. Bundan kısa bir süre sonra ise tüm genetik kodu laboratuvar ortamında yazılmış olan, kendi kendine üreyebilen ve tamamen insan yapımı ilk sentetik canlının yaratıldığı 2010 yılında duyuruldu. Bu, artık genetik kodun yalnızca okunmadığı, aynı zamanda yazılabildiği anlamına da geliyordu [9]. Bu sırada moleküler biyolojide bir başka önemli gelişme yaşandı, 2012 yılında ilk defa bir DNA çift sarmalının görseli elde edildi (37.5). Yalnızca genetik kodun işleyişi üzerine değil, yapısı üzerine de bilgimiz artmaya başladı [8].

Moleküler biyoloji alanında yaşanan tüm bu gelişmelerin sonucunda şimdi yeni bir ihtimalden bahsediliyor. İnsan genomunu kodlamayı başaran ve ilk sentetik canlının yaratılmasına öncülük eden Prof. Dr. Craig Venter, biyolojik bilginin dijital, dijital bilginin de biyolojik bilgiye çevrildiği bir çağa girdiğimizi müjdeledi. Buna göre, belki de fiziksel olarak Mars'tan hiçbir zaman organizmaları Dünya'ya getirmemize gerek kalmayacak. Çünkü Marslı organizmaların genetik bilgisi Mars'a gönderilen bir keşif aracı tarafından okunabilir. Bu kod bilgisi radyo sinyali olarak Dünya'ya gönderilebilir ve beş dakika içinde Marslı organizmalar Dünya'da bir laboratuvar ortamında yaratılabilir [9]. Baş döndürücü gelişmeler, öyle değil mi?
 
37.6. Yörüngeler ve yaşanabilir bölge.
 
Bir zamanlar yaşanabilir bölgede Mars mı bulunuyordu? Bunu şimdilik bilmiyoruz. Bazen Güneş'in çekim kuvvetini bir süreliğine azaltan bir etkenin Güneş'in yörüngesindeki tüm gezegenlerin yörüngelerinden kopmalarına ve Güneş'ten uzaklaşmalarına sebep olmuş olabileceğini düşünürüm (37.6). Belki de Dünya'daki hayatı Mars'taki hayatın son bulmasına sebep olan böyle bir felakete borçluyuzdur. Belki bir gün Dünya da Mars ile aynı kaderi paylaşır ve bizlerin şimdilik hayat diye tanımladığı düzen Venüs'te yeşerir. Ama hepsinden önemlisi, belki de bizler daha hayatın ne olduğunu bile doğru tanımlayamıyoruz.

KAYNAKÇA

[1] Structures on ALH84001, NASA, 1996.

[2] Des Marais, D.J., Walter, M.R., "Astrobiology: Exploring the Origins, Evolution, and Distribution of Life in the Universe", Annual Review of Ecology and Systematics, Vol. 30, pp. 397-420, 1999.

[3] PIA02393: South Polar Cap, NASA/JPL/MSSS, 2000-04-29.


[5] Smith, H.D., McKay, C.P., "Drilling in ancient permafrost on Mars for evidence of a second genesis of life", Planetary and Space Science, Vol. 53, pp. 1302-1308, 2005.
 
[6] First Curiosity Drilling Sample in the Scoop, NASA/JPL-Caltech/MSSS, 2013-02-20.
 
[7] Debus, A., "Estimation and assessment of Mars contamination", Advances in Space Research, Vol. 35, pp. 1648 -1653, 2005.

[8] Gentile, F., Moretti, M., Limongi, T., Falqui, A., Bertoni, G., Scarpellini, A., Santoriello, S., Maragliano, L., Zaccaria, R.P., di Fabrizio, E., "Direct Imaging of DNA Fibers: The Visage of Double Helix", Nano Lett, 12, pp. 6453-6458, 2012.
 
[9] Venter, J.C., Life at the Speed of Light: From the Double Helix to the Dawn of Digital Life, Little Brown, Great Britain, London, 2013.

13 Ocak 2014 Pazartesi

36) Marmara Denizi Üzerinde Samanyolu

Fotografçılık ile yarı-profesyonel olarak ilgilenmeye başlayan kuzenimle bir gökyüzü gözlem gecesi tertiplemeye karar verdik. Buluşmamıza fotografçılıkla ilgili teşekküllü bir ekipman getirdi. Sırtlamış olduğu bir düzine çantanın içinden işimize yarayacak olan bir fotograf makinesini, bir tripodu ve iki de lensi yanımıza aldık.

36.1. Çektiğimiz Marmara Denizi Üzerinde Samanyolu fotografı.

Bulunduğumuz yerde ışık kirliliğinin en az olduğu yer sahildi. Neticede hala denizin üstüne bina ve yol yapılamıyor! Çıplak gözle görülmeyen Samanyolu çektiğimiz uzun poz süreli fotograflarda oldukça güzel görünüyordu (36.1). Bu fotografla ilgili teknik bilgileri Tablo 36.A'da veriyorum.  Konumumuzu değiştirip birkaç yakın plan Samanyolu fotografı da çektik (36.2). Her zaman olduğu gibi asıl problemimiz gene ışık kirliliği oldu. Çektiğimiz bu fotografla ilgili bilgileri de aşağıda verilen Tablo 36.B'de inceleyebilirsiniz.

36.2. Çektiğimiz Yakın Plan Samanyolu fotografı.

Fotografların temel renk düzeyleri ile Paint.NET yazılımı ile biraz oynadık ve burada paylaştığımız sonuçları elde ettik. Kırmızı renk bileşeninin etkisini belli bir seviyenin altına indirdiğimizde ise görselde bazı detaylar kayboluyordu. Işık kirliliğinin fotograflar üzerindeki etkisinin önüne şimdilik bu kadar geçebildik.

Tablo 36.A. Marmara Denizi Üzerinde Samanyolu fotografı bilgileri.
 
Tablo 36.B. Yakın Plan Samanyolu fotografı bilgileri.

6 Ocak 2014 Pazartesi

35) Satürn'ün Hikayesi

İki sene önce yazın çektiğim Satürn fotografı ile geçtiğimiz yaz (15.07.2013 tarihinde) çektiğim Satürn fotografının bir kıyaslamasını yaptım (35.1). Hem hava koşullarının daha uygun olması, hem de sanıyorum teleskopun takip mekanizmasını bu sene daha iyi kurabildiğim için daha net bir görüntü elde ettim.

35.1. Bir sene arayla çektiğim Satürn fotografları.

Fotograflarda Satürn'ün halkasının yüzeyi yeni fotografta daha az görülüyor. Yeni fotografta halka yüzeyi neredeyse bir çizgi gibi gözüküyor. Oysa geçen sene çektiğim fotografta halka gezegenin kutuplarına kadar uzanıyor. Muhtemelen geçen sene fotografı çektiğim sırada Satürn Dünya'nın dönüş ekseni ile daha büyük bir açı yapıyordu. Benden önce de birçok kişi bu tür gözlemler yapmışlardı ama asıl merak ettiğim şey ilk gözlemcilerin bu durum ile nasıl yüzleştikleriydi.

35.2. Galileo Galilei'nin 1616 tarihli Satürn çizimi [1].

Satürn, ilk kez Galileo Galilei tarafından gökcisimlerinin kusursuz küreler olduğuna inanılan bir zamanda gözlemlenmişti. Kendinizi Galileo'nun yerine koysanıza, teleskopunuzun başına her geçtiğinizde yeni ve sıradışı bir şey keşfediyorsunuz! Ay'a baktığınızda kusursuz kristal bir küre görmek yerine dağlar, vadiler, kraterler keşfediyorsunuz. Güneş'e baktığınızda Güneş'in üzerinde karanlık lekeler görüyorsunuz. Teleskopunuzu yıldız takımlarına çevirdiğinizde çıplak gözle görünenden çok daha fazla yıldızı görebildiğinizi fark ediyorsunuz. Jüpiter'e baktığınızda onun da etrafında dönen uyduları olduğunu görüyorsunuz. Satürn'e baktığınızda ise diğer tüm gökcisimlerinden daha farklı, daha tuhaf bir objeyle karşılaşıyorsunuz. Diğer tüm gökcisimleri yalın küreler gibi gözükürlerken Satürn'ün etrafında tuhaf bir şekil olduğunu görüyorsunuz (35.2).

Galileo çok önemli bir keşifte bulunduğunu anlamıştı. Keşfi ilk yapanın kendisi olduğunu belgelemek için ünlü Alman astronom Kepler'e ve Roma'da bulunan Collegio Romano'nun Cizvit alimlerine şifreli bir mektup gönderdi. Bu mesajda "en uzaktaki gezegenin üçlü bir şekli olduğunu gözlemledim" diyordu. Satürn'ün bir halkası olabileceği aklının ucundan bile geçmemişti [2]. Galileo'nun kullandığı teleskopların bir içbükey oküler lensi ve bir dışbükey objektif lensi vardı. En iyi teleskopu otuz kat büyütme gücüne sahipti ve bu yetersiz teçhizat ile Galileo'nun Satürn'ün gerçek şeklini görmesi aslında mümkün değildi (35.3).

35.3. Satürn'ün ilk teleskoplarla gözlemlenen bazı fazları [2].
 

İlk teleskoplarla yapılan gözlemler birçok gözlemci tarafından şüpheli bulunuyordu. Kepler, iki dışbükey lens kullanarak görüş alanını büyütmüştü fakat bu bile açısal ve kromatik gözlem sorunlarının önüne geçmeye yetmiyordu. Teleskopun insan gözünü yanılttığını savunanlar çıkmıştı. Çıplak göze tek görünen yıldızların teleskopla çift gözükmesi veya Venüs'ün Güneş'in önünde bulunduğu dönemlerde teleskopla bakan birine hilal şeklinde gözükürken çıplak gözle bu farkın algılanamaması bazı teleskop karşıtı astronomlar tarafından eleştiriliyordu. Teleskopun bir tek gözlemde bile yanıltıcı bir sonuç veriyor olması demek, diğer tüm gözlemlerin de geçerliliğini kaybetmesi anlamına gelebilirdi [3].

35.4. Satürn'ün fazlarını açıklayan bir çizim [2].


Lehistan-Litvanya Birliği'nde yaşamış Gdansk şehrinin belediye başkanı olan Johannes Hevelius aynı zamanda bir bilim adamıydı. "Satürn'ün Gerçek Görünümü Üzerine" adlı eserinde Satürn'ün tuhaf görünümüne bir açıklama getiriyordu.  Hevelius'a göre Satürn'ün elipsoit bir biçimi vardı ve kutup yüzeylerinden iki tane hilale bağlıydı. Satürn, Güneş'in etrafında yaptığı yolculuğu boyunca otuz senelik bir döngü içinde kendi merkezinin dışında olan bir noktanın etrafında yuvarlanıyordu. Böylece Satürn'ün teleskopla gözlemlenen tüm tuhaf şekilleri açıklanabiliyordu [4]. Aynı dönemlerde diğer astronomlar da Satürn'ün Güneş'in etrafında yaptığı yolculuğa ve Dünya'nın konumuna bağlı olarak farklı fazların görünümleri üzerine araştırmalarına devam ediyorlardı (35.4).

 35.5. Systema Saturnia'da bulunan Satürn tasviri [5].

Satürn, 1656'nın ilk günlerinde uzantıları olmadan görülüyordu. Tam da o günlerde Christiaan Huygens, yedi metre uzunluğunda ve altmış milimetre açıklık çapına sahip bir teleskop yapmıştı. Bu teleskop sac demirden imal edilmişti. İki adet dışbükey lense sahipti ve görüntüyü yüz kat büyütüyordu. Aynı senenin Ekim ayında Satürn'ün halkası yeniden gözüktü. Huygens, bu teleskopla yaptığı gözlemler sonucunda Satürn'ün gövdesine hiçbir noktada temas etmeyen, katı ve sürekli bir halkaya sahip olduğu tezini öne sürdü (35.5). Huygens, ayrıca Mart ayında Satürn'ün uydusu Titan'ı da gözlemlemeyi başaran ilk kişi olmuştu [4,5].
 
 
 35.6. Cassini uzay sondası ile çekilmiş bir fotograf [6].
 
Uzaya gönderilen ve veri toplamaya yarayan robotik uzay araçlarının yardımı ile artık Satürn'ün halkasının sürekli bir cisim olmadığı, halkanın, boyutları mikrometreden metrelere kadar değişen kaya ve buzlaşmış su parçacıklarından oluştuğu biliniyor. Satürn günümüzde hala insanlığı şaşırtmaya devam ediyor. Cassini uzay sondası tarafından çekilen bu fotoğrafta Satürn'ün bir başka eşsiz özelliği olan Altıgen (Heksagon)  kutup jeti görülüyor (35.6).
 
35.7. Laboratuvar ortamında elde edilen Heksagon [7].
 
İlk defa 1988 yılında Voyager uzay aracı ile görüntülenen bu kutup jeti birkaç sene önce laboratuvar ortamında modellendi (35.7). Satürn'ün atmosferinde gerçekleşen akımların barotropik kararsızlığının bir dengeye ulaşmasının sonucu olarak bu şeklin oluştuğu anlaşıldı [7]. Satürn'ün halkası ve kutup jeti kainatın uzun ve kaotik hikayesinin içinde rastgele meydana gelen düzenli fiziksel fenomenlere birer örnek olarak verilebilir.

KAYNAKÇA

[1] Galilei, G., Opere, vol. XII, p. 276.

[2] Huygens, C., Oeuvres Complètes de Christiaan Huygens (1888), The Hague: Martinus Nijhoff, 1925.

[3] Brown, H.I., "Galileo on the Telescope and the Eye", Journal of the History of Ideas, Vol. 46, No. 4, pp. 487-501, 1985.

[4] Shapely, D., "Pre-Huygenian observations of Saturn's ring", Isis, Vol. 40, No. 1, pp. 12-17, 1949.

[5] Chapman, A., "Christian Huygens (1629-1695): astronomer and mechanician", Endeavour, Vol. 19, No. 4, pp. 140-145, 1995.

[6] PIA17141: Saturn's Polar Jet, NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute, 2013-12-16.

[7] Aguiar, A.C.B., Read, P.L., Wordsworth, R.D., Salter, T., Yamazaki, Y.H., "A laboratory model of Saturn's North Polar Hexagon", Icarus, 206, pp. 755-763, 2010.