Dünya’nın En Büyük Mercan Kolonisi Keşfedildi

Dijital Oyun Oynamayı Ne Kadar Seviyorsun?

Kas-İskelet Yaralanmalarında Bir Biyolojik Tedavi Yöntemi: PRP Nedir?

4005-Yenilikçi Eğitim Uygulamaları Destekleme Programı’nın 2024 Yılı Çağrısı Yayınlandı!

4004-Doğa Eğitimi ve Bilim Okulları Destekleme Programı’nın 2024 Yılı Çağrısı Yayınlandı!

Kâğıt Bardaklar Gerçekten Kâğıttan mı Yapılıyor?

Güneş Sistemi’ni Tanıyalım: Satürn

Doç. Dr. Selçuk Topal

19/11/2024

Güneş Sistemi’nde Güneş’e uzaklığına göre altıncı sıradaki gezegen olan Satürn’ü daha yakından tanımak ister misiniz?

Artur Plawgo/iStock.com

Satürn’ün Genel Özellikleri

Güneş’ten uzaklığına göre altıncı sırada yer alan Satürn, Güneş Sistemi’nin hem çap hem de kütle bakımından ikinci en büyük gezegenidir. Satürn’ün büyüklüğü Jüpiter’inkinin %60’ı kadar olsa da kütlesi, Jüpiter’in kütlesinin üçte biridir.

Satürn, Güneş Sistemi’nde bilinen en düşük yoğunluğa sahip gök cismidir. Yoğunluğu suyun yoğunluğundan daha düşüktür. Sadece yoğunluğunu dikkate alıp bir gaz devi olduğunu hesaba katmazsak Satürn, yeterince büyük bir okyanusta suda batmazdı.

satürn

UniqueMotionGraphics/ iStock.com

Satürn diğer gaz devi gezegenlerde olduğu gibi halkalara sahiptir hatta en büyük ve en belirgin halkalar Satürn’e aittir. Satürn’ü teleskopla gözlemleyen ilk kişi Galileo’dur. Galileo, teleskobunun ayırma gücü yeterli olmadığından Satürn’ün halkalarını net olarak görememiş ve “Satürn’ün görünüşünde bir gariplik var, mükemmel bir küre değil” şeklinde gözlem notu düşmüştür.

Hollandalı bilim insanı Christiaan Huygens ayırma gücü daha iyi bir teleskopla 1655 yılında yapmış olduğu gözlemle Satürn etrafındaki halka yapısının tek parçadan oluşan katı ve kalın bir disk olduğu sonucuna vardı. Ancak İtalya doğumlu Fransız astronom Gian Domenico Cassini 1675 yılında yaptığı gözlemle disk yapısında bugün adına Cassini Bölümü dediğimiz büyük bir boşluğun olduğunu keşfetti. Bu keşiften sonra disk yapısının tek bir halkadan oluştuğu fikrine kuşkuyla bakıldı. Diskin daha küçük halkalardan oluştuğu teorisini ileri süren ilk kişi ise 1789 yılında Fransız matematikçi ve bilim insanı Pierre-Simon Laplace oldu. Satürn’ün halkalarının, uzun bir süre önce gezegene çok yaklaştığı için artan gelgit etkisi altında parçalara ayrılan, buzla kaplı bir uydu nedeniyle oluştuğu düşünülüyor. Bu teoriyi öneren ilk kişi ise Fransız astronom ve matematikçi Édouard Albert Roche oldu.

Günümüzde ise Satürn’ün halka sisteminde tozla kaplı kaya ve buzlardan oluşan 7 ana halka olduğu biliniyor. Halkalara keşif sırasına göre A, B, C, D, E, F ve G isimleri verilmiştir. Bunlardan A, B ve C halkaları diğer halkalara kıyasla daha parlaktır. Satürn’e en yakın olandan en uzak olana doğru halkaların sırası şu şekildedir: D, C, B, A, F, G ve son olarak E halkası. 4.700 km genişliğindeki Cassini Bölümü B ve A halkaları arasındadır. Bu boşluğa benzer olarak halkalar arasında başka birçok boşluk bulunuyor. Örneğin Colombo, Huygens ve Maxwell boşlukları bunlardan bazılarıdır. Bu ana 7 halka dışında daha sönük başka birçok halka da keşfedildi.

Halkalardaki parçacıkların boyutları bir toz tanesinden büyük bir ev boyutuna kadar değişkenlik gösteriyor. Bir dağla kıyaslanabilecek büyüklükte parçalar da bulunuyor. Halka sisteminin çapı 300.000 km. Bu mesafe Dünya ile Ay arasındaki mesafenin dörtte üçüne denk geliyor. Halka sisteminin ortalama kalınlığı 10 metre iken maksimum kalınlıkta olduğu kısımlar 1 km’ye kadar çıkabiliyor. En fazla kalınlığı olan halkayı esas alırsak halkanın genişliği ile kalınlığı arasında 1/300.000’lik bir oran söz konusu. Bu oran bir A4 kâğıdının genişliğinin kalınlığına oranından çok daha küçüktür. Ölçeği hesaba katarak söylersek bu kıyaslamaya göre bir A4 kâğıdı Satürn’ün halkalarından daha kalındır.

2023 yılının mayıs ayında Satürn’e ait 62 adet yeni uydu keşfedildi. Böylece bilinen uydu sayısı 146’ya yükselen Satürn, Güneş Sistemi’nde en fazla sayıda uyduya sahip gezegen unvanını Jüpiter’den almış oldu.

Satürn bildiğimiz anlamda yaşam barındırabilecek fiziksel koşullara sahip olmasa da bazı uyduları yaşam potansiyeline sahiptir. Bu uydulardan Enceladus, Dünya dışı yaşam arayışında çok önemli bir gök cismi iken bir diğer uydusu Titan, bilinen en yoğun atmosfere sahip doğal uydudur.

satürn uyduları

Enceladus/iStock.com- Gwengoat/iStock.com

Satürn’ün uyduları Enceladus (solda) ve Titan (sağda)

Satürn’ün Atmosferi

Satürn, Dünya’dan bakıldığında puslu, sarı ve kahverengi karşımı bir renkte görünür. Böyle görünmesinin nedeni Satürn’ün değişik ölçek ve renklerdeki bulutlarıdır. Satürn atmosferi Jüpiter’inkine kıyasla daha az aktif olsa da Jüpiter’inki ile bazı benzer özelliklere sahiptir. 1990’lı yıllarda gerçekleşen fırtına yapısı, Jüpiter’deki Büyük Kırmızı Leke’ye benzer şekilde Büyük Beyaz Leke olarak isimlendirildi. Bu fırtına yapısının yaklaşık 30 yıllık dönemlerle ortaya çıktığı anlaşıldı. Bu süre bir Satürn yılına çok yakın olduğundan bu oluşumun mevsimsel değişim gösterdiği düşünülüyor. Şiddetli fırtınalar beyaz renkli iken daha küçük fırtınalar siyah lekeler olarak görünüyor.

Satürn atmosferi çoğunlukla hidrojen molekülü ve helyumdan oluşur. Yapılan çalışmalar atmosferin %75 ile %90 arasında hidrojen içerdiğini gösteriyor. Geri kalan kısım neredeyse tamamen helyum içerir. Kalan %1 ise diğer moleküllerden oluşur. Diğer moleküller arasında metan, amonyak, hidrojen sülfür, su, karbon monoksit ve fosfin bulunuyor.

satürn atmosferi

NASA/JPL-Caltech/SSI/Hampton University

Satürn’ün atmosfer sıcaklığı atmosfer derinliğine ve basıncına bağlı olarak değişir. Atmosferin dış kısımlarında (basıncın 1 milibardan daha düşük olduğu bölgelerde) sıcaklık -130 santigrat derece iken atmosferin daha derin kısımlarına doğru gidildikçe -191 santigrat derece değerine kadar düşer. Atmosferin daha da derin kısımlarında şiddetli şekilde artan basınç nedeniyle sıcaklık yükselmeye başlar ve basıncın 1 bar olduğu durumda tekrar -130 santigrat derece seviyesine ulaşır. Atmosferin 400 km derininde sıcaklık 0 santigrat derecedir ve derinlik arttıkça sıcaklık artmaya devam eder. Atmosferin 1.000 km derininde sıcaklık 700 santigrat derece değerine ulaşırken 20.000 km derinlikte basınç bir milyon bara ve sıcaklık ise binlerce dereceye ulaşır. Farklı atmosfer basınç değerlerinde bulutların türü ve bileşimi de değişir. Örneğin su buzu kristalleri atmosfer basıncının 10 bar seviyesine ulaştığı bölgelerde oluşur.

Satürn’ün atmosferindeki hareket doğu-batı yönündedir. Bu hareket yönü, Jüpiter’deki bant yapılarına benzer şekilde koyu ve açık renklerdeki bant yapılarıyla kendini gösterir. Satürn gibi gaz devi gezegenlerin bir katı yüzeyi olmadığı için rüzgârın hızını belirlemek zordur. Bu amaçla gezegenin manyetik alanının dönmesi ile rüzgâr hareketi karşılaştırılarak rüzgâr hızı belirlenmeye çalışılır. Satürn’de rüzgâr hızı enleme bağlı olarak saatte 700 km ile 1.800 km arasında değişim gösterir. Dünya’da ise en şiddetli rüzgârlar saatte 250 km hıza ulaşabilir.

Satürn atmosferinin en belirgin özelliklerinden biri kutup bölgesinde bulunan ve atmosferdeki rüzgâr hareketleriyle oluştuğu düşünülen altıgen şeklindeki yapıdır. Bulutlar altıgen şeklindeki yapı etrafında saatte 350 km hızla hareket etmektedir. Altıgen şeklinin neden bozulmadığı henüz bilinmiyor. Kutup bölgelerinde ayrıca çapı 2.000 km’ye ulaşabilen kasırga benzeri girdap yapıları bulunuyor.

Satürn’ün Kütlesi ve Büyüklüğü

Satürn’ün çapı yaklaşık olarak Dünya’nın çapının dokuz katıdır. Eğer Dünya bir pinpon topu olsaydı Satürn bir basketbol topu olurdu. Satürn’ün içine 763 adet Dünya sığabilir. Kütlesi ise Dünya’nın kütlesinin 95 katıdır.

Satürn gaz devi olduğu için gezegenin yarıçapını ölçmek amacıyla atmosfer basıncının 1 bar değerine eşit olduğu bölge, gezegenin dış sınırı olarak kabul edilir. Bu yöntemle Satürn’ün ekvator bölgesindeki çapı 120.536 km olarak, kutuplarındaki çapı ise 108.728 km olarak hesaplanmıştır. Kutup ve ekvator bölgelerindeki çap farkı nedeniyle Satürn, Güneş Sistemi’nde kutuplarından en fazla basık olan gezegendir.

Satürn’ün Yörüngesi

Satürn’ün dönme ekseni ile Güneş etrafındaki yörüngesi arasındaki açı (eksen eğikliği) 26,73 derecedir ve bu değer, Dünya’nın 23,5 derecelik eksen eğikliğine çok yakındır. Bu eksen eğikliği nedeniyle Satürn’ün kuzey ve güney yarı küreleri bir Satürn yılı boyunca farklı miktarlarda güneş ışığı alır. Bunun sonucu olarak Dünya’dakine benzer mevsimsel değişimler oluşur. Ancak Satürn’ün her bir mevsimi yaklaşık yedi yıl sürer.

Satürn’ün Güneş’ten uzaklığı Dünya ve Güneş arasındaki mesafenin 9,5 katıdır. Güneş ışığının Satürn’e ulaşması ortalama 80 dakika sürer. Güneş’e en yakın konumda 1,4 milyar km uzaklıkta bulunurken en uzak konumda 1,5 milyar km uzaklıkta olur. Dünya’ya en yakın olduğu konumda ise 1,2 milyar km uzakta yer alır.

Satürn - Güneş doğrultusu ile Satürn - Dünya doğrultusu arasındaki açı hiçbir zaman 6 dereceyi aşmadığından Dünya’dan bakıldığında Satürn’ün neredeyse tüm yüzeyi her zaman aydınlık görünür. Bu nedenle Satürn, Dünya’nın uydusu Ay ve iç gezegenler Merkür ve Venüs’te olduğu gibi Dünya’dan gözlendiğinde evreler göstermez.

Satürn’ün İç Yapısı

Satürn’ün merkezinde demir ve nikel karışımı bir çekirdek bulunduğu ve bu çekirdeğin Dünya’nın on katı bir kütleye sahip olduğu düşünülüyor. Atmosfer basıncı 2 milyon bar ve sıcaklık 6.000 santigrat derece olduğunda sıvı moleküler hidrojenin sıvı metalik forma dönüştüğü tahmin ediliyor. Gezegenin manyetik alanının bu sıvı katmanın hareketi nedeniyle oluştuğu varsayılıyor.

Satürn basit bir çubuk mıknatıs ile temsil edilebilecek bir manyetik alana sahiptir. Bu hayali çubuk mıknatısın gezegenin kutup bölgelerinden çıktığı noktalar ile coğrafi kutuplar arasındaki açı farkı sadece 1 derecedir. Manyetik alan çizgileri Satürn’ün coğrafi kuzey kutbundan çıkıp coğrafi güney kutbuna doğru yönelir. Bu durum Dünya’dakinin tam tersidir. Bunun sonucu olarak eğer Satürn’de olsaydınız pusuladaki okun ucu Satürn’ün coğrafi güney kutbunu gösterirdi.

Satürn atmosferinde de Aurora yapıları gözleniyor. Jüpiter’dekine benzer olarak Satürn’de Aurora oluşumunun tek nedeni güneş rüzgârları değildir. Satürn’ün uydularından uzaya saçılan parçacıkların da Aurora oluşumunda etkisi vardır.

Keşiflerle Satürn

Cassini Satürn’de Neler Buldu?

Bugüne kadar Satürn’ü 4 uzay aracı ziyaret etti: Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2 ve Cassini. Bu uzay araçlarından sadece Cassini, Satürn etrafında bir yörüngeye yerleştirildi ve uzun yıllar gezegeni inceledi.

cassini uzay aracı

NASA/JPL - JPL Photojournal

Cassini uzay aracı animatik gösterimi

1997 yılında fırlatılan Cassini uzay aracı Satürn’e beraberindeki Huygens sondası ile birlikte 2004 yılında ulaştı. On üç yıl boyunca Satürn’ü inceleyen Cassini, gezegen hakkında birçok keşfe imza attı. Cassini ayrıca Satürn’ün bazı uydularını da yakından inceleme imkânı buldu. 15 Eylül 2017 tarihinde Satürn etrafındaki 293’üncü turu esnasında planlı olarak Satürn’e düşürüldü. Uzay aracının Satürn’e bilerek düşürülmesinin nedeni, yeterli yakıtı kalmadığından Dünya dışı yaşam olabilecek Satürn uydularından birine kontrolsüz bir şekilde düşüp bir biyolojik kirliliğe sebep olması riskiydi.

Cassini tarafından elde edilen bazı önemli bilgiler ve keşifler şöyle özetlenebilir:

Satürn’ün uydusu Enceladus’un yüzeyinden fışkıran ve hidrojen içeren gayzerlerin varlığı kanıtlandı.
Satürn’ün uydusu Titan’ın atmosferinde yaşamla ilişkilendirilebilecek azot, hidrojen ve karbon yönünden zengin prebiyotik oluşumların var olabileceği anlaşıldı.
Satürn’ün halkaları hiç olmadığı kadar ayrıntılı incelendi.
Satürn’ün kuzey kutbunda yer alan altıgen şeklindeki atmosfer yapısı ilk kez ayrıntılı olarak görüntülendi.

Satürn atmosfer yapısı

NASA

Satürn’ün kuzey kutbunda gözlenen altıgen şeklindeki atmosfer yapısı

5) Satürn’ün kuzey ve güney kutuplarında devasa kasırgalar keşfedildi.

6) Satürn’ün gün süresinin zannedildiğinden daha belirsiz bir değişim gösterdiği anlaşıldı.

Cassini uzay aracı Satürn’ün en büyük ve Güneş Sistemi’nin ise ikinci en büyük uydusu Titan’a iniş gerçekleştirecek bir sonda taşıyordu. Titan’ı keşfeden Christiaan Huygens onuruna Huygens adı verilen sonda, 14 Ocak 2005 tarihinde Satürn’ün uydusu Titan’ın yüzeyine 2,5 saat süren bir iniş sonunda ulaştı. Huygens, Dünya’dan başka bir gök cismine iniş yapan uzay araçları arasında en uzaktaki gök cismine iniş yapan uzay aracı oldu. İnişten yaklaşık 50 dakika sonra uzay aracıyla bağlantı kesildi. Bu süre boyunca topladığı veriler sayesinde Titan’ın bulutlara, yağmura ve sıvı metan içeren göllere ve nehirlere sahip olduğu anlaşıldı.

Cassini Satürn etrafındaki yörünge hareketi boyunca buzlarla kaplı bir diğer doğal uydu olan Enceladus’a da yakın geçişler yaptı ve birçok keşfe imza attı. 2005 yılında Enceladus etrafında bir atmosfer olduğu keşfedildi. Uydunun güney kutbunda su buharından oluşan bulutlar keşfedildi. Uydu atmosferinin %65’i su buharı, %20’si hidrojen molekülü ve geri kalan kısım çoğunlukla karbon dioksit içeriyor. Ancak Enceladus’un kütlesi atmosferi uzun süre tutabilecek kadar büyük olmadığından atmosferi oluşturan moleküllerin kesintisiz bir kaynağı olması gerektiği anlaşıldı. Bu nedenle Enceladus yüzeyinde gayzer benzeri yapıların olması gerektiği düşünüldü ve daha sonra yapılan gözlemlerle gayzerlerin varlığı doğrulandı. Yapılan çalışmalar, Enceladus’tan uzaya saçılan parçacıkların Satürn’ün E halkasının oluşmasında rol aldığını gösterdi. Son yıllarda yapılan çalışmalar ise Enceladus’un yüzeyinin altında okyanuslar olabileceğini gösterdi. Bu keşiflerle birlikte Enceladus, Güneş Sistemi’nde Dünya dışı yaşam olabilecek yerler listesinde üst sıralara çıkmıştır.

Satürn Hakkında Bilmeniz Gereken 10 Şey

Güneş sisteminin ikinci en büyük gezegenidir.
Dokuz Dünya genişliğindedir ve kütlesi Dünya’dan 95 kat daha büyüktür.
Güneş Sistemi’nde en büyük halkalara sahip gezegendir. Halka sistemi yedi ana halkadan oluşur.
Sahip olduğu 146 doğal uydu ile Güneş sisteminde en fazla sayıda uyduya sahip gezegendir.
Güneş Sistemi’nde bilinen, suyun yoğunluğundan daha düşük bir yoğunluğa sahip tek gök cismidir.
Çıplak gözle gözlenebilen beş gezegenden Güneş’e en uzak olanıdır. Diğer dört gezegen sırasıyla Merkür, Venüs, Mars ve Jüpiter’dir.
Teleskopla ilk kez 1610 yılında, Galileo tarafından gözlendi.
Satürn’de esen rüzgârlar Dünya’daki rüzgârlardan 7 kat daha hızlı eser.
Kuzey kutup bölgesinde altıgen şeklinde, saatte 300 km hızla dönen bir atmosfer yapısı bulunur.
Halkaların genişliği yaklaşık olarak Dünya ve Ay arasındaki mesafeye eşittir.