Volkanlar ya da diğer bir adıyla yanardağlar denildiğinde herkesin gözünde canlanan manzara aynıdır; mütemadiyen patlayan, tepesinde kara dumanlar tüten bir dağ ve göz kamaştıran lav akıntıları.
Peki bir volkanın soğuk olabileceğini ve buz akıtabileceğini hiç düşünmüş müydünüz?
Bu volkanlar bir fantezi değil ve Güneş Sistemi’nin uzak ve soğuk dünyalarında buzdan volkanlar gerçekten var: Kriyovolkanlar.
Kriyovolkan Nedir?
Krio (κρύο) Yunanca soğuk demektir. İngilizce literatürde daha çok buz volkanları (ice volcano) olarak geçen kriyovolkanlar aslında buz püskürtmez. Kriyovolkanların aşina olduğumuz diğer volkanlardan farkı, eriyik kaya yerine -çamurla birlikte- su, metan, amonyak gibi uçucu olabilen sıvılar püskürtmeleridir. Bu volkanlar soğuk gök cisimlerinde görülür çünkü volkanların bileşenleri içinde, ılık dünyalarda buz formuna geçemeyecek olan uçucu gazlar mevcuttur. Bu yüzden Yunanca pağos- πάγος (buz) kelimesi bu volkanları adlandırılırken tercih edilmemiştir [1].
Bazı gök cisimlerinde bulunan kriyovolkanların, Yer’deki gayzerlere benzer bir yapıları vardır ancak görünen o ki bu volkanlar her zaman şiddetli patlamalar gerçekleştirmiyor. Örneğin, Ceres’tekiler daha ziyade sızıntı yapıyor.
Kriyovolkanlar Nasıl Oluşur ve Nerede Bulunurlar?
Kriyovolkanların iki şekilde oluşabileceği düşünülmektedir: İlki cüce gezegenlerin ya da gezegenlerin, başlangıçtaki oluşum sürecinden arta kalan iç ısısı sayesinde zamanla manto tabakasındaki sıvı katmanının ısınıp sıkışması sonucunda yüzeyde açılan yarıktan bu sıvının taşmasıdır. Bu durumda sıvı yüzeyden çıkarken dik bir kubbe şeklini alır (diş macununu sıktığınızda olduğu gibi, Şekil 1). Yüzey çok soğuk olduğu için çamurla birlikte çıkan sıvı, tuzlu su veya uçucu gazlar yüzeye çıkar çıkmaz buz formuna geçer. Ceres’teki kriyovolkanların bu şekilde oluştuğu düşünülmekte.
Kaynak: NASA/JPL/SSI
İkincisi ise gelgit sürtünmesi etkisiyle bazı uyduların içlerinin ısınarak yüzeylerinin çatlamasıyla birlikte içteki sıvının yüzeyden fışkırması şeklindedir. Gelgit sürtünmesinin etkin olduğu durumlar genellikle dev gezegenlerin uydularında gözlenir. Bu uydular kayaç bir yapıya sahip olmadıklarından süreç, cüce gezegenlerinkiyle aynı şekilde işlemez. Bu tür uydularda kabuk ile çekirdek arasında manto gibi davranan bir okyanus katmanı bulunur [5]. Gelgit etkisi ile kabukta açılan çatlaklardan sıvı çıkışı olur ve bu sıvı yüzeyden 100 km kadar yükseğe çıkabilir. Uydulardaki kriyovolkanlar daha çok Yer’deki gayzerlere benzer çünkü kriyolava çamurla karışık olmadığı için viskozitesi Ceres’inkine göre daha düşüktür. Bu sayede kriyovolkan püskürmeleri bu kadar yükseğe çıkabilmektedir. Aynı nedenden ötürü Ahuna Mons gibi heybetli bir dağ görüntüsü de oluşturamamaktadır. Güneş Sistemi’ndeki dev gezegen uydularından Enceladus, Europa ve Triton’da bu tip kriyovolkanlar gözlenmiştir (Şekil 2) [6].
Kaynak: Nasa/Europa Clipper [2]
Kriyovolkanlarla ilgili merak edilen bir diğer konu ise yeryüzünde var olup olmadıklarıdır. Yeryüzünde kriyovolkan olmadığı düşünülmekte çünkü gezegenimiz kriyovolkanların bileşenlerinde var olan azot, metan ve karbondioksit gibi uçucu maddelerin buz formuna geçebilmesine yetecek kadar soğuk değildir.
Özetle kriyovolkanlar, Güneş’ten yeterince uzak olan gezegenlerin uydularında, cüce gezegenlerde ve kuyrukluyıldızlarda gözlenir (bkz.12P/Pons–Brooks). Henüz bir gezegende kriyovolkan gözlenememiş olsa da Galaksimizde bu nitelikleri sağlayabilecek olan henüz keşfedilmemiş trilyonlarca gezegen bulunmaktadır ve bunlardan en azından birinde kriyovolkan olabilir.
Ahuna Mons
Güneş Sistemi’ndeki en ilgi çekici kriyovolkan, şüphesiz 4000 metre yüksekliğindeki Ahuna Mons’tur (bkz. Şekil 3). Ahuna Mons’un keşfi, 2015 yılında Güneş Sistemi’nin erken dönemlerini araştırmak üzere önce Vesta’ya sonra Ceres’e gönderilen Dawn uzay aracı sayesinde oldu.
Ahuna, Ceres’teki birçok kriyovolkandan biri olsa da bilim insanları Güneş Sistemi’nde Ahuna Mons gibisinin olmadığını söylüyor. Zira kendisi tuzlu su ve kilden oluştuğu tespit edilen ilk kriyovolkan olma özelliğine sahip. Ceres keşfedilen bu bileşenleri ile, Mars ile Jüpiter arasında bir geçiş nesnesi gibi görünüyor çünkü ne bütünüyle kayalıktır ne de bütünüyle buzdur. Cüce gezegenin buz ve kaya karışımı yapısı kendine özgü bir kriyovolkanizması olmasını mümkün kılıyor [5].
Dawn uzay aracı yörüngesine girdiği 6 Mart 2015 tarihinden, yakıtının tükendiği Ekim 2018‘e kadar Ceres’in buzlu ve kraterli yüzeyini incelemiştir. Dawn verilerini inceleyen bilim insanları Ceres’in jeolojisinin şaşırtıcı derecede dinamik olduğunu ve Ahuna da dahil birçok kriyovolkanı olduğunu keşfetti. Kuşkusuz yüzeyde en dikkat çeken jeolojik yapı; Ceres’in ekvatoruna yakın bir bölgede volkanik bir kubbeye benzeyen şekliyle, parlaklığıyla ve 4000 m’lik yüksekliğiyle Ahuna Mons Dağı idi.
Ahuna’dan elde edilen verilerle birlikte Ceres’in içeriğinde beklenmedik bir şekilde çamurlu kaya, tuz ve su tespit edildi. Çamur volkanları Yer’de de bulunmakta (Azerbaycan’da örnekleri mevcut) ancak çamurla karışık tuzlu su kriyovolkanizması alışılmışın ötesinde.
Bilindiği üzere dağ oluşumu (orojenez) birçok şekilde gerçekleşebilir ve oluşum şekilleri dağlara bazı tipik özellikler kazandırır. Örneğin, kıta sahanlıklarının çarpışmasıyla kilometrelerce uzunluğundaki sıra dağlar oluşurken, asteroit çarpmasıyla oluşan çarpma kraterlerinin merkezinde meydana gelen krater zirveleri de birer dağ oluşumu örneğidir. Bir de mantodaki magmanın yani eriyik kayaların kabuğa kadar yükselip infilak etmesiyle volkanik dağlar, yani yanardağlar oluşur.
Ahuna’yı inceleyen ekipler bu dağın oluşumunun en çok volkanik dağlara benzediği sonucuna varmışlar ve onu bir volkanizma olarak sınıflandırmışlardır.
Ahuna Mons’un Oluşumu Ve Geleceği
Ahuna, aktif bir volkan gibi görünmemektedir. Eğer aktifse bile madde akıttığına dair gözlemsel bir bulguya henüz rastlanmadı. İşte bu yüzden de volkanizma sonucu oluşup oluşmadığı tartışılmaktadır.
Ahuna’nın volkanizma sonucu oluştuğuna dair bazı kanıtlar öne sürülmüştür. Bunların başında dağın zirvesinin volkanik kubbelerde görünen çatlaklara sahip olması ve ayrıca dağın eğiminin de düşen kayaların oluşturduğu çizgilere benzer olması yer almaktadır [7].
Dağın görünümüne bakıldığında jeolojik zaman ölçeğine göre son derece yeni bir oluşum olduğuna işaret edilmektedir. Nasıl mı? Ceres atmosferi olmayan ve asteroid kuşağı içerisinde yer alan bir cüce gezegendir. Buna karşın Ahuna’nın aşınmamış, asteroit ya da meteor çarpmalarına uğramamış gibi bir görüntüsü vardır. Ayrıca uzaydaki radyasyon ve mikro çarpışmalar gök cisimlerinin yüzeyinde kararmalara neden olsa da Ahuna Mons çevresine göre son derece parlaktır. Bu bulgulardan yola çıkan bilim insanları Ahuna’nın yaşının birkaç yüz milyon yıl olduğunu tahmin etmiştir (210-70 Mly arasında). Ahuna, Ceres için beklenmeyecek kadar yeni bir oluşumdur. Ceres, 946 km’lik çapıyla neredeyse Türkiye’nin genişliğinin (1660 km) yarısı kadardır. Ceres gibi küçük cisimlerin, oluştukları zamandan geriye çekirdek ısılarını hızla kaybetmeleri ve bunun sonucu olarak jeolojik aktivitelerinin son bulması beklenir. Görünen o ki Ceres hala jeolojik aktivite üretebilecek kadar iç ısıya (en azından uzunca bir süre) sahip (idi) ya da teori yeniden gözden geçirilmelidir [7].
Peki Ahuna Mons bu heybetli görünümünü gelecekte de koruyabilecek mi? Bu soruyu akla getiren, Ceres ile ilgili kafa karıştırıcı bir noktanın daha olmasıdır. Bilim insanları Ceres’in dinamik ve genç oluşumlarına karşın beklenenden az sayıda kriyovolkanik kubbesi olduğunu tespit etti. Bu durumu kriyovolkanların zamanla viskoz gevşeme yoluyla erozyona uğrayıp aktığını, daha eski oluşumların bu yüzden kubbe şeklindeki formunu kaybettiğini ileri sürerek açıkladılar ve bunu gözlemsel olarak desteklediler. Nitekim Yer’in de bir dönem yaşadığı buzul çağlardan bildiğimiz bir olgu vardır ki buz kütleleri de aynı nehirler gibi uzun zaman ölçeklerinde (yıllar) de olsa yavaş yavaş akar [8].
Ceres’in daha önce de değindiğimiz buz ve kil karışımı bir yapısı ve kriyomagması vardır. Yerel olarak Ceres’in yüzeyindeki kriyomagma göletlerinin buz oranı değişkenlik gösterse de yeni bulgular ışığındaki tahminlere göre Ahuna Mons’un en az %40’ının buzdan oluşuyor olması bekleniyor. Ahuna Mons’un sahip olduğu bu buz oranı ve bunların ekvotara yakın olan konumu, kendisine akışkanlık kazandırması için yeterli koşulları sağlıyor. Bilim insanları eksik kubbelerin nedeninin viskoz akış olduğunu düşünmekte ve Ahuna Mons’un da zaman içinde kubbe formunu kaybedeceğini öngörmekte.
Hazırlayan: Hilal ERİŞTİ
Danışman: Dr. Öğr. Ü. Özgecan ÖNAL TAŞ
KAYNAKÇA
[1] https://www.geologyin.com/2015/02/the-ice-volcano-cryovolcano.html
[3] https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2019/07/Ahuna_Mons_on_Ceres
[4] https://www.nasa.gov/feature/goddard/2016/ceres-cryo-volcano
[5]https://www.skyatnightmagazine.com/space-science/cryovolcanism-in-the-solar-system/
https://europa.nasa.gov/news/31/potential-plumes-on-europa-could-come-from-water-in-the-crust/
[7] Michael M. Sori , Shane Byrne, Michael T. Bland,ve diğ., 2017, The Vanishing Cryovolcanoes Of Ceres , Geophysical Research Letters, 44, 1243.
[8] K. Krohn, R. Jaumann, K. Stephan ve diğ., 2016, Cryogenic Flow Features On Ceres: Implications For Crater-Related Cryovolcanism, Geophysical Research Letters, 43. doi:10.1002/ 2016GL070370.
