2022 yılında Mali’deki Sahra Çölü’nde bulunan pembe renkli bir taşın, Mars’tan kopup Dünya’ya ulaşmış son derece eski bir göktaşı olduğu belirlendi. Teghaza 001 adı verilen örnek, yaklaşık 4,1 milyar yıl önce Mars’ta suyun kayaçlarla etkileşime girdiğine dair önemli izler taşıyor. Taşın yaşı ve mineral yapısına ilişkin ayrıntılı araştırma 29 Ekim’de Science dergisinde yayımlandı. Bulgular, Mars’ın erken dönem jeolojik koşullarını ve gezegenin suyunu ne zaman kaybetmeye başladığını anlamaya yardımcı oluyor.

Teghaza 001’in önemi yalnızca yaşından kaynaklanmıyor. Göktaşı, farklı volkanik mineralleri ve suyla değişime uğramış malzemeleri bir arada barındırıyor. Bu özellikler, Mars kabuğunun nasıl oluştuğu ve yer altındaki suyun kayaları nasıl dönüştürdüğü konusunda bilim insanlarına doğrudan inceleyebilecekleri bir örnek sunuyor. Dünya’dan Mars’a gidip örnek toplamak yerine Mars’tan doğal yollarla koparak Dünya’ya ulaşmış bu taş, gezegenin uzak geçmişine açılan nadir bir pencere niteliğinde.

Sahra’da bulunan taşın Mars kökeni nasıl doğrulandı?

Yaklaşık 800 gram ağırlığındaki Teghaza 001, keşfedildiği Mali’deki Teghaza tuz düzlüğünün adını taşıyor. Göktaşı sekiz parçaya ayrılmış durumda; en büyük parçası yaklaşık 442 gram ağırlığında. Taşın Mars’tan geldiği, New Mexico Üniversitesi araştırmacılarının yaptığı oksijen izotopu ölçümleriyle doğrulandı.

İzotoplar, aynı elementin farklı kütlelere sahip biçimleridir. Gök cisimlerinin oluşum ve evrim süreçleri izotop oranlarında kendilerine özgü izler bırakabilir. Teghaza 001’in oksijen izotopu değerlerinin diğer Mars göktaşlarıyla örtüşmesi, taşın kökenini belirlemeye yardımcı oldu. Bu tür ölçümler tek başına göktaşının Mars’taki kesin konumunu göstermez; ancak örneğin hangi gezegenden geldiğini saptamak için güçlü bir kimyasal parmak izi sağlar.

NASA’nın kayıtlarına göre Dünya’da Mars kökenli olduğu bilinen yaklaşık 435 göktaşı bulunuyor. Bu kayalar, genellikle büyük bir asteroidin ya da başka bir cismin Mars yüzeyine çarpması sırasında uzaya fırlatılan parçalardan oluşuyor. Uzayda uzun süre yol alan parçaların bir bölümü Dünya’nın atmosferine girerek yeryüzüne düşüyor. Çöl ve karla kaplı geniş alanlar, koyu ya da alışılmadık renkli taşların çevrelerinden daha kolay ayırt edilebilmesi nedeniyle bu tür örneklerin bulunabildiği yerler arasında.

Mineral kristalleri göktaşının yaşını ortaya çıkardı

NASA’nın Jet İtki Laboratuvarı’ndan Yang Liu’nun liderlik ettiği araştırma ekibi, Teghaza 001’in içinde zirkon kristalleri tespit etti. Zirkon, oluştuğu sırada bazı radyoaktif elementleri bünyesine alıp zamanla değişen ölçülebilir izler bırakabildiği için kayaçların yaşını belirlemede özellikle yararlı bir mineraldir. Kristallerin kimyasal bileşimi ve izotopları incelenerek kayanın ne zaman oluştuğu ve daha sonra hangi jeolojik süreçlerden geçtiği hakkında bilgi edinilebilir.

Caltech’ten Francois Tissot’nun ekibi, taşın yaşını ölçmek için çok küçük bir örnek üzerinde mineral tanelerini ayrı ayrı inceleyen bir yöntem kullandı. Tırnaktan küçük bir parçayla yapılan bu analiz, nadir göktaşının büyük bölümünü korumaya imkân verdi. Bu yaklaşım önemlidir; çünkü örneğin farklı parçaları ileride başka araştırma sorularını yanıtlamak için kullanılabilir.

Analizler, Teghaza 001’in yaklaşık 4,1 milyar yıl önce suyla etkileşime girerek değişime uğradığını gösteriyor. Bu tarih, kayanın mutlaka tam o sırada ilk kez oluştuğu anlamına gelmiyor. Aksine, suyun kayaç üzerinde bıraktığı değişimin yaşı yaklaşık 4,1 milyar yıl olarak belirlenmiş durumda; kayanın başlangıçtaki oluşumu bu olaydan daha eski olabilir. Dolayısıyla göktaşı, Mars’ın erken tarihinde hem kaya oluşumuna hem de sonradan yaşanan su-kaya etkileşimine dair kayıt taşıyor.

Oksijen izotopları Mars’taki su ve magma etkileşimini gösteriyor

Teghaza 001’in oksijen izotopu oranları, incelenen diğer Mars göktaşlarının çoğuna kıyasla belirgin biçimde yüksek. Araştırmacılar bu farkı, magmanın Mars yüzeyinde veya yüzeye yakın bölgelerde suyla etkileşmiş kabuk malzemesiyle karışmış olabileceği şeklinde yorumluyor. Başka bir deyişle taşın bileşimi, yalnızca erimiş kayaların soğumasını değil, suyun bu kayaçların kimyasını değiştirmiş olabileceğini de yansıtıyor.

Bu tür kanıtlar, Mars’ta bir zamanlar su bulunduğunu gösteren genel tabloya yeni ayrıntılar ekliyor. Su, kayaçların içindeki mineralleri dönüştürebilir ve elementlerin dağılımını değiştirebilir. Bu değişikliklerin taş içinde korunması, milyarlarca yıl önceki çevre koşullarını bugüne taşır. Çalışmanın ekip üyelerinden Lee Saper, örneği Mars’ın daha önce doğrudan örneği bulunmayan bir bölgesinden gelen kabuk parçası olarak nitelendirdi. Araştırmacı Yang Liu da makalenin hakemlerinden birinin göktaşını Mars için “Rosetta Taşı”na benzettiğini aktardı. Bu benzetme, taşın farklı jeolojik süreçleri çözümlemeye yardımcı olabilecek bilgi taşımasına dayanıyor; Mars’ın tüm geçmişini tek başına açıklayacağı anlamına gelmiyor.

Döteryum ölçümleri Mars’ın su kaybına dair ipucu veriyor

Teghaza 001’deki suyun geçmişine ilişkin başka bir araştırma ayrıntısı, haziran ayında Science Advances dergisinde yayımlandı. Bilim insanları, taşın fosfat kristallerinde hapsolmuş suyu inceleyerek hidrojenin ağır izotopu olan döteryumun oranını ölçtü. Sonuçlar, yaklaşık 4,1 milyar yıl önce Mars’taki suyun döteryum oranının Dünya deniz suyundakinin en az iki katı olabileceğine işaret etti.

Bu oran, gezegenlerin atmosfer ve su kaybı süreçlerini anlamada önemlidir. Hidrojenin hafif izotopu, atmosferin üst katmanlarından uzaya kaçmaya döteryuma göre daha yatkındır. Zaman içinde hafif hidrojenin daha büyük bölümünün kaybedilmesi, geride kalan suyun döteryum bakımından zenginleşmesine yol açabilir. Bu nedenle Teghaza 001’de ölçülen yüksek döteryum oranı, Mars’ın su kaybının 4,1 milyar yıl önce başlamış olabileceğini düşündürüyor.

Bu bulgu, Mars’ın bir dönem daha sıcak ve su bakımından daha zengin koşullara sahip olduğu düşüncesiyle uyumlu. Ancak tek bir göktaşı bütün gezegenin suyunun ne kadarını, hangi hızla ve hangi bölgelerde kaybettiğini tek başına belirleyemez. Döteryum ölçümü, izotop oranları ve mineral yapısı gibi farklı kanıtlarla birlikte değerlendirilerek Mars’ın iklim ve atmosfer tarihine ilişkin daha kapsamlı bir tablo oluşturuluyor.

Göktaşının Mars’taki çıkış noktası henüz kesin değil

Teghaza 001’in Mars yüzeyinde tam olarak hangi noktadan koptuğu bilinmiyor. Bir göktaşının kimyasal ve mineral bileşimi, belirli bir bölgeyle eşleştirme yapılmasına yardımcı olabilir; ancak uzayda geçirdiği yolculuk ve Mars’tan fırlatılma koşulları kesin kökeni belirlemeyi zorlaştırıyor. Araştırmacılar, taşın mineral yapısını NASA’nın Mars Reconnaissance Orbiter aracının gezegenin güney yaylalarında gözlemlediği jeolojik özelliklerle karşılaştırdı.

Bu karşılaştırma sonucunda, göktaşının bileşimiyle uyuşabilecek 13 olası bölge belirlendi. Bunlar kesin iniş ya da kopuş noktaları değil, mevcut mineral ve kimyasal verilere dayanan aday alanlar. Mars yörüngesindeki araçlardan elde edilen görüntüler ve yüzey ölçümleri, göktaşındaki özelliklerin gezegenin hangi tür bölgelerinde bulunabileceğini daraltmaya yardımcı oluyor. Daha kesin bir eşleştirme için Mars yüzeyinden alınmış ve konumu bilinen örneklerin incelenmesi büyük önem taşıyor.

Neden diğer eski Mars göktaşlarından farklı?

Teghaza 001, Dünya’da bulunan en eski üç Mars göktaşından biri olarak değerlendiriliyor. Benzer yaşta olduğu bilinen ALH84001 adlı göktaşı büyük ölçüde tek bir mineral türünden oluşurken Teghaza 001’de farklı volkanik mineraller bir arada bulunuyor. Bu çeşitlilik, kayanın tek bir basit oluşum olayından ibaret olmadığını ve farklı süreçlerin izlerini koruyabildiğini gösteriyor.

Minerallerin birlikte incelenmesi, Mars kabuğunun soğuyan magmadan nasıl meydana geldiğini ve daha sonra yer altı suyunun bu kabuğu nasıl değiştirdiğini anlamaya yardımcı olabilir. Bir mineral oluşum sırasında, diğeri ise suyla etkileşim sonrasında şekillenmiş olabilir. Bilim insanları bu farklı kayıtları karşılaştırarak kayaçların oluşum ve dönüşüm sırasını yeniden kurmaya çalışıyor. Bu nedenle Teghaza 001, yalnızca yaşı nedeniyle değil, içerdiği jeolojik çeşitlilik nedeniyle de bilimsel açıdan değerli.

Araştırmacılar, göktaşının incelenmesinin henüz başlangıç aşamasında olduğunu vurguluyor. Yeni ölçümler, taşın içindeki farklı minerallerin hangi koşullarda oluştuğunu ve suyun kayayla ne kadar süre etkileşimde bulunduğunu daha ayrıntılı biçimde ortaya çıkarabilir. Mars’tan doğrudan örnek getirme görevleri gerçekleşene kadar Teghaza 001 gibi göktaşları, gezegenin geçmişini Dünya’daki laboratuvarlarda incelemek için sınırlı fakat son derece önemli kaynaklar olmaya devam edecek.

Teghaza 001’in sağladığı temel sonuçlar

• Taş, 2022’de Mali’deki Sahra Çölü’nde bulundu ve oksijen izotopu ölçümleriyle Mars kökenli olduğu doğrulandı.

• Göktaşı yaklaşık 4,1 milyar yıl önce suyla etkileşerek değişime uğradı; ilk oluşum tarihi bu etkileşimden daha eski olabilir.

• Yüksek oksijen izotopu oranları, magmanın suyla etkileşmiş Mars kabuk malzemesiyle karışmış olabileceğini düşündürüyor.

• Fosfat kristallerindeki döteryum ölçümleri, Mars’ın suyunu çok erken bir dönemde kaybetmeye başlamış olabileceğine işaret ediyor.

• Göktaşının Mars’taki kesin çıkış noktası bilinmiyor; mineral ve kimyasal özellikler 13 olası bölgeyle uyum gösteriyor.