Avrupa Uzay Ajansı’nın (ESA) Mars Ekspres’i, bir dizi gerçek ve sahte flyby* gerçekleştirdi. Mars’ın en büyük uydusu olan Phobos’da gerçekleştirilen bu görevler Güneş tarafından atılan yüklü parçacıkların güneş rüzgarıyla nasıl etkileşime girdiğini ortaya çıkardı.
Güneş rüzgarı, Güneş’ten yayılan parçacıklardır. Bu parçacıklar genellikle elektron, proton, alfa parçacıkları yani helyum atomu çekirdeklerinden oluşur. Bu parçacıkların bir kısmı Güneş’in çekimi ile Güneş’e geri dönerken geri kalanı sahip oldukları hızları sayesinde uzak mesafelere taşınır. Bu parçacıklar Güneş sistemindeki gök cisimlerinde çeşitli olaylara sebep olur. Örneğin; Dünya’nın manyetik alanı güneş rüzgarındaki parçacıklara kalkan olsa da bir kısmı Dünya’ya ulaşır ve bu parçacıklar kutup bölgelerinde gözlemlenen kutup ışıklarına (aurora borealis) sebep olur. Bu parçacıklar Dünya’ya ulaştığı gibi Mars’a, Ay’a ve Phobos’a da ulaşır. Dünya’nın uydusu Ay bu parçacıkları sürekli olarak yansıtır. Ay ile arasındaki benzerlikler düşünüldüğünde Mars’ın uydusu Phobos’tan da aynı geri saçılım beklenir. Her iki uydu da kayalıktır. Manyetik alandan ve atmosferden yoksundur.
Ocak 2016’da Mars Ekspres’in Phobos flyby sırasında elde edilen plazma verileri, muhtemelen Phobos yüzeyinden yansıyan güneş rüzgarından kaynaklanmayan bir sinyal belirledi. Benzer veriler daha önce 2008’de Phobos flyby sırasında da elde edilmişti. Mars Ekspres Phobos ile 100 km içinde 10’dan fazla kez karşılaşmasına rağmen, şimdiye kadar sadece iki net proton vakası tespit etti. Yansıyan proton tespitlerinin aralığı, bu protonların Phobos’tan olmadığını, ancak uzay aracı gövdesi veya güneş dizileri** tarafından flyby manevrası sırasında özel bir konum konfigürasyonu altında üretildiğine işaret ediyor. 2016’da flyby hakkında yazılan makalenin baş yazarı Yoshifumi Futaana’da Phobos’un güneş rüzgarı ile ilişkisinin uzun zamandır muamma olduğunu söylüyor.
Phobos ile Ay birbirlerine benzemelerine rağmen birbirlerinden farklı davranıyorlar. Phobos’ta geri saçılım olayı nadir gözlenir bu yüzden bilim insanları bu olayın Mars Ekspres’in güneş rüzgar parçacıklarını yansıtması sayesinde oluşup oluşmadığını merak ediyor. 2008 flyby sırasında, uzay aracı güneş dizisini hareket ettirdi ve aletlerini Phobos’a doğrultmak için kaydı ve bu manevra çevredeki parçacıkların davranışını etkilemiş olabilir. Yoshifumi bu olayın 2016 yılında da olma ihtimalinin olduğunu, bu yansımanın nedenini bilemeyeceğimizi ekledi. Bu olasılığı araştırmak için araştırmacılar, 2017’de uzay aracıyla sahte flyby olarak adlandırılan üç benzeri görülmemiş özel operasyon gerçekleştirdiler.
Mars Ekspres, aynı çalışma dizisini, kontrol manevralarını ve güneş dizisi ayarlamalarını kullanarak, güneş rüzgarıyla dolu bir alanda uçtu. Gerçek flybydan farkı Phobos’un ve hedefinin olmamasıdır. IRF’den ve Mars Ekspres’in ASPERA-3 parçasının baş araştırmacısı olan ve yansıyan parçacıkları gözlemleyen ortak yazar Mats Holmström Mars’ta laboratuvar deneyleri yaptıklarını ayrıca sahte flybylar sayesinde daha kontrollü bir ortamda Mars Ekspres’in güneş rüzgarlarını nasıl etkilediğini gözlemlediklerini söyledi. Sahte flybylar sayesinde Mars Ekspres kaynaklı bir etkinin olmadığı ve bu yüzden de Phobos’un tespit edilen parçacıkları 2008 ve 2016 flybyları sırasında uzaya geri yansıttığı öne sürüldü. Buna rağmen, geri saçılan parçacıklar bir düzineden fazla Phobos uçuşunun yalnızca ikisinde tespit edildi ve o zaman bile sinyaller düzensiz ve kesintiliydi. Bu hem atmosferi hem de manyetik alanı olmayan başka bir cisim olan Ay’da gördüğümüzden tamamen farklı ve bu nedenle benzer davranışlar bekleniyor. Yoshifumi ve ekibi belki de Mars Ekspres tarafından yakalananlardan farklı uzamsal veya zamansal ölçeklerde gerçekleşen süreçlerden, Phobos’taki olası manyetizmaya, Phobos ve Ay’ın yüzey farklılıklarına ve daha fazlasına kadar bir dizi olasılığı göz önünde bulunduruyor.
Yoshifumi, parçacıkların büyük çoğunluğunun Phobos’un yüzeyinden yansıdığını, farklı etmenleri göz ardı etmediklerini, bu bilgilere ulaşılmasına sahte flybyların yardımcı olduğunu ifade etti ve “Daha fazlasını bilmek için, Phobos’un çeşitli konfigürasyonlarda daha fazla Mars Ekspresi flybylarına ihtiyacımız var. Bu flybylar sırasında yansıyan parçacıklar görülmese bile, sinyal eksikliği bile değerli istatistikler sağlayacaktır.” diye ekledi2.
Phobos hakkındaki bilgimizin ötesinde ve Merkür’den asteroitlere ve Jüpiter’in Galilean uydularına kadar ESA’nın keşfetmeyi planladığı benzer fiziği sergileyen kayalık ve buzlu cisimler bulunmaktadır ve yüklü parçacıkların uzayda nasıl davrandığını anlamak uzay araştırmaları için kritik öneme sahiptir.
*Hedefledikleri yere gitmek için belirli bir rotada ilerleyen uzay araçlarının gerçekleştirdiği bir uzay uçuşu operasyonu.
**Güneş enerjisi sağlayan tertibat için kullanılan bir terim.
Kaynaklar
1. Wang, N. (2018). Lagrangian coherent structures in ionospheric-thermospheric flows. Illinois Institute of Technology.
2. https://phys.org/news/2021-12-esa-mars-unravels-mystery-martian.html
3. https://www.esa.int/Enabling_Support/Operations/Mars_Express_operations