Dünya atmosferinin büyüklüğü göz önüne alındığında, günde 90 ton küçük bir sızıntıdır. Dünya'nın atmosferi yaklaşık olarak beş katrilyon (5 × 10 üzeri 15) ton ağırlığındadır ve yakın zaman için bir tehlike yoktur. Dünya'nın atmosferini anlayabilirsek ve uzaya nasıl kaçtığını bilirsek, diğer gezegenlerin atmosferlerini daha iyi anlayabilir ve yaşanabilir ötegezegenler ve dünya dışı yaşamla ilgili önemli bilgiler elde edebiliriz.
ESA'nın 2000'de dört uzay aracı filosu olarak gönderdiği Küme (Cluster) Projesi uyduları ile Dünya'nın manyetik çevresini sürekli olarak incelemekteyiz. Küme çoklu uzay aracı ve kendine özgü yörüngesiyle, 10,5 yıldan uzun süredir Güneş ile Dünya'nın manyetik etkileşimlerini incelemektedir. Bu nedenle de Dünya atmosferindeki sızıntı ve gezegenin Güneş Sistemi ile etkileşimi konusunda anahtar bir role sahiptir.
Dünya'nın manyetik alanı çok karmaşıktır. Dünya'nın içlerinden uzaya belli uzaklıklara kadar etkilidir.
Manyetosfer ve onun iç bölgesi olan, atmosferin tepesinde duran halka biçimli plazmosfer, Dünya ile birlikte döner ve ortalama 20.000 kilometreye uzanır. Burada yüklü parçacıklar ve iyonlar yakalanır ve manyetik alan çizgileri boyunca hareket edip geri yansırlar.
Güneş'e bakan tarafında manyetosfer Güneş Rüzgarı ile karşılaşır. Bu rüzgar çoğunlukla proton ve elektronlar oluşan sürekli bir akımdır. Burada, manyetik alanımız bir kalkan gibi davranır. Suda kaydırılan bir taş gibi gelen rüzgar saptırılır ve yansıtılır. Bu parçacıklar manyetosfer tarafından yönlendirilerek Dünya'nın Güneş'e göre aksi tarafında birleşirler ve manyetokuyruk (magnetotail) adı verilen bir tüp biçiminde uzayan bir yapı oluştururlar.
Manyetik kalkanın zayıflıkları
Manyetosfer Dünya'yı koruyan bir kalkan görevi görse de zayıflıkları vardır. Dünya'nın kutuplardaki alan çizgileri çubuk mıknatıslarda olduğu gibi açıktır. Burada, Güneş Rüzgarı parçacıkları enerji yüklü parçacıklar olarak Dünya'ya doğru yönlenebilirler. Bunun yanısıra parçacıklar dışa doğru da yönlenebilirler. Dünya üzerinde yaklaşık 1000 kilometre kadar uzanan, Dünya'nın üst atmosferindeki iyonlardan oluşan iyonosfer bu yolla dışa yönelir.
ESA'nın Küme Projesinde Yardımcısı bilim insanı Arnaud Masson, "Plazma taşıma ve atmosferle ilgili kayıp, hem gezegenler hem de yıldızlar için geçerlidir ve çok ilgi çekici ve önemli bir konudur. Atmosferdeki maddenin nasıl kaçtığını anlamak, bir gezegende yaşamın nasıl gelişebildiğini anlamak için çok önemlidir" demektedir. Masson ayrıca "Dünya'nın manyetosferine gelen ve giden malzeme arasındaki etkileşimin şu anda çok gündemde olan bir konu olduğunu" belirtmektedir. Önceleri bilim insanları Dünya'nın manyetik ortamının tümüyle Güneş kökenli parçacıklarla doldurulduğuna inanmaktaydı ancak 1990'ların başında Dünya'nın atmosferinden plazmosfere sızma olduğu belirlendi.
Küme Projesi ile yapılan en yeni çalışmalar, Dünya'nın atmosferinde sürekli bir oksijen, hidrojen ve helyum iyonları içeren sızıntı olduğunu, bunun sürekli olarak kutup bölgelerinden kaçarak manyetosfer içindeki plazmayı yenileyici rol oynadığını gösterdi.
Genel olarak, saniyede yaklaşık 1 kg, günde neredeyse 90 ton tutarında kaçış olmaktadır. Bu kaçan iyonların çoğu soğuk iyonlardır ve çoğu da hafif olması nedeniyle hidrojen iyonlarıdır.
Soğuk iyonlar önemlidir; düşük enerjileri nedeniyle, küme uyduları dışındaki çoğu uydu tarafından belirlenemezler ancak kayıbın büyük bölümünü oluştururlar. Güneş fırtınaları ve artan güneş etkinlik dönemlerinde kayıp üç kat daha fazla olmaktadır.
İyonlar nereye ve nasıl gidiyor?
Yakın zamanda, bilim insanları manyetik yeniden birleşme sürecini belirlediler. Bu, Güneş Rüzgarı'nın Dünya'nın manyetosferine girip plazmayı hızlandırdığı en verimli fiziksel süreçlerden biridir. Bu işlemde, plazma manyetik alan çizgileri ile etkileşir, enerji alış verişinde bulunur. Ayrıca bir çok farklı işlem sonucu büyük miktarda enerji açığa çıkar. Soğuk iyonların burada önemli olduğu düşünülmektedir. Soğuk iyonların Güneş Rüzgarı'nın manyetosferle (manyetopoz) karşılaştığı sınırda yeniden birleşme hızını yavaşlatmaya yönelik davrandığı düşünülüyor. Ancak sürecin nasıl işlediğini yine de bilmiyoruz. Cluster Projesi ile yapılacak çalışmalar daha epeyce sürecek. Dünya'nın manyetik alanına ilişkin çok daha ayrıntılı bilgiler edinilecek.
Buradan öğrenilenleri diğer gezegenlere uygulamak
Kendi atmosferimizle ilgili daha fazla bilgi edindikçe, komşu gezegenlerle ilgili de bilgi edinilmiş olur. Bu çalışma, atmosfer ve manyetik alanı olan her astrofiziksel cisme uygulanabilir. Bunun önemi, atmosfer ve manyetik alanın bir gezegende yaşamın ortaya çıkması ve sürmesi için çok etkin faktörler olmasıdır. Yine de bilinmesi gereken pek çok soru bulunmaktadır. Güneş Sistemi içinde buna uyan birbirinden oldukça farklı gezegenler ve onların uyduları vardır. Bu cisimler yaşama elverişli olabilir mi ya da bir zamanlar buralarda yaşam var mıydı? Örneğin Mars için bu olasılık vardır.
2000 yılından beri çalışan Küme Projesi önemlidir. NASA'nın 2015 yılında başlattığı Manyetosferik Çokluölçekli (MMS) için aynı biçim kullanılmıştır. Dünya'nın manyetik alanının farklı noktalar ve açılardan incelenmesi önemlidir. Cluster gibi genel olarak, uzun vadeli uzay görevleri gezegenimizin, atmosferi ve genel olarak atmosferdeki kayıpları hakkında bir çok bilgi endinmemizi ve süreçleri daha iyi anlamamızı sağlamaktadır. Böylece bu, içinde yaşadığımız Güneş Sistemini de anlamamıza yardımcı olacaktır.
Kaynak: <>
