ay

Oluşumu

Ay'ın oluşumunu açıklayan çeşitli varsayımlar önerilmiştir. Ay'ın Güneş Sistemi'nin oluşumundan 30-50 milyon yıl sonra, günümüzden 4,527 ± 0.010 milyar yıl önce oluştuğuna inanılmaktadır.

• Bölünme kuramı - Ay'ın oluşumu hakkında ilk düşünceler Ay'ın merkezkaç kuvvetler nedeniyle yerkabuğundan koparak ayrıldığı ve gerisinde Büyük Okyanus çukurunu bıraktığını önermiştir. Bu bölünme kavramı Dünya'nın başlangıç dönüsünün çok büyük olmasını gerektirir. Ayrıca bu bölünme sonucu oluşan yörünge Dünya'nın ekvator düzlemini izlemek durumunda olacaktı ama böyle değildir.

• Yakalama kuramı - Diğerleri Ay'ın başka bir yerde oluştuğunu ve Dünya'nın yörüngesine yakalanarak girdiğini düşünmüşlerdir. Ancak bu yakalamanın gerçekleşebilmesi için gerekli olan koşulların, örneğin enerjiyi sönümleyebilmek için Dünya'nın geniş bir atmosferinin olması gibi, oluşması mümkün değildi.

• Birlikte oluşum kuramı - Birlikte oluşum varsayımı Dünya ile Ay'ın gezegen öncesi buluttan aynı zamanda ve yerde birlikte oluştuklarını önerir. Bu varsayımı göre Ay, Dünya'nın oluştuğu maddelerin çevresindeki maddelerden oluştuğu düşünülür. Bazıları bu varsayımın Ay üzerinde metalik demirin azlığını açıklayamadığı için doğru olmadığını belirtmiştir.

Bu varsayımların önemli bir açığı Dünya ve Ay sisteminin yüksek açısal momentumunu kolayca açıklayamamalarıdır.

• Dev çarpma kuramı - Günümüzde, Dünya ve Ay sisteminin oluşumunu dev çarpma kuramının açıkladığı bilim çevrelerince geniş kabul görmüştür. Bu varsayıma göre Dünya'nın oluşumundan önce, Mars büyüklüğünde bir gökcisminin çarparak Dünya yörüngesine Ay'ı oluşturacak kadar yeterli miktarda madde saçmış olmasıdır. Gezegenlerin, küçük ya da büyük parçaların birikmesi sonucu oluştuğuna inanıldığı için bunun gibi dev çarpma olaylarının bir çok gezegeni etkilediğine inanılmaktadır. Bu çarpmayı simüle eden bilgisayar modelleri hem Dünya ve Ay sisteminin yüksek açısal momentumu ve ay çekirdeğinin küçüklüğünü açıklayabilmektedir. Bu kuram ile ilgili cevabı bulunmamış sorular arasında Dünya öncesi kütle ile buna çarpan gökcisminin göreceli boyutları ile bunlardan çıkan maddenin ne kadarının Ay'ı oluşturduğudur.

Ay magma okyanusu 

Hem dev çarpma olayı sırasında hem de bunu izleyen Dünya'nın yörüngesinde maddenin birikmesinde çok büyük miktarlarda enerji salındığı için Ay'ın önemli bir kısmının başlangıçta erimiş olduğu düşüncesi yaygındır. Ay'ın o sırada erimiş dış yüzeyine ay magma okyanusu adı verilir ve derinliğinin 500 km ile Ay'ın yarıçapı arasında değiştiği tahmin edilmektedir.

Magma okyanusu soğudukça kısmen kristalleşti ve katmanlara ayrılarak jeokimyasal olarak ayrı olan aykabuğu ve manto oluştu. Manto olivin, klinopiroksen ve ortopiroksen minerallerinin çökelmesi sonucu meydana geldiği düşünülmektedir. Magma okyanusunun dörtte üçünün kristalleşmesi tamamlandıktan sonra düşük yoğunluğu nedeniyle anortit minerali çökelmiş ve yüzeye çıkıp aykabuğunu oluşturmuştur.

Magma okyanusunun kristalleşen son sıvı bölümü aykabuğu ile manto arasında sıkışmıştır ve ısı üreten, birbiriyle uyumsuz elementleri kapsar. Bu jeokimyasal bileşiğe potasyum (K), soy toprak elementleri (İngilizce: rare earth elements - REE) ve fosfor (P) simgelerinden oluşan kısaltma KREEP adı verilir ve görünen yüzde Oceanus Procellarum ile Mare Imbrium'un çoğunu kapsayan küçük jeolojik bölgede toplanmış gözükmektedir.

Jeolojik evrimi

Ay'ın magma okyanusu sonrası jeolojik evrimi gökcisimlerinin çarpması ile oluşmuştur. Ay'ın jeolojik dönemleri Nectaris, Imbrium, Orientale gibi büyük kraterlerin oluşumuna neden olan çarpma olaylarına göre ayrılmıştır. Çarpma sonucu oluşan bu yapılar yukarı fırlayan maddenin oluşturduğu çoklu halkaları ile gözlemlenir. Bu halkaların çapı genellikle yüzlerce kilometreden binlerce kilometreye kadar uzanır. Her çoklu halka düzlüğünde bölgesel stratigrafik ufuğu oluşturan püskürtü katmanları ile bağlantılıdır. Yalnızca bir kaç çoklu halka düzlüğü kesin olarak tarihlendirildiyse de stratigrafik katmanlar sayesinde göreceli yaşların tespitinde faydalıdır. Sürekli olarak gökcisimlerinin çarpması sonucunda regolit oluşur.

Ay yüzeyinin oluşumunu etkileyen diğer önemli bir jeolojik süreçi ay denizlerinin oluşumunun temelindeki volkanik etkinliktir. Procellarum KREEP katmanında ısı üreten elementlerin toplanması sonucunda altında kalan mantonun ısınıp sonunda kısmen eridiği düşünülmektedir. Eriyen magmanın bir kısmı yüzeye çıkarak püskürtüldü ve Ay'ın görünen yüzünde bulunan ay denizi bazaltlarını oluşturdu. Ay'ın bu jeolojik bölgesinde bulunan bazaltların çoğu 3,0 - 3,5 milyar yıl önce Imbrian döneminde püskürtüldü. Yine de en eski tarihlenmiş örnekler 4,2 milyar yıla uzanırken en yeni püskürtüler yalnızca 1,2 milyar yıl önce oluşmuştur.

Ay yüzeyinin zamanla değişiklik gösterip göstermediği konusunda bazı anlaşmazlıklar bulunmaktadır. Bazı gözlemciler kraterlerin ortaya çıktığını ya da ortadan kaybolduğunu ya da diğer geçici fenomenlerin oluştuğunu iddia etti. Günümüzde bu iddiaların çoğunun yanılsama olduğu ve farklı ışık koşulları, zayıf astronomik gözlem, ya da yetersiz eski çizimler nedeniyle oluştuğu düşünülmektedir. Yine de gaz çıkması gibi fenomenlerin ara sıra oluştuğu ve bunların iddia edilen geçici ay fenomenlerine sebebiyet vermiş olabileceği bilinmektedir. Geçenlerde, yaklaşık bir milyon yıl önce gazın serbest kalması nedeniyle kabaca 3 km çaplı bir bölgenin yüzey şeklinin değişmiş olabileceği önerilmiştir.

Aytaşları 

Aytaşları iki ana kategoride incelenir; ay denizlerinde ve ay dağlarında bulunan aytaşları. Ay dağlarında bulunan aytaşları üç takımdan oluşur: demir anortosit takım,magnezyum takımı, ve alkali takımı. Demir anortosit takımı taşlar hemen hemen tamamen anortit mineralden oluşmuştur ve ay magma okyanusu üzerinde yüzerek toplanan plajiyoklâzdan geldiğine inanılmaktadır. Radyometrik yöntemlerle demir anortositlerin yaklaşık 4,4 milyar yıl önce oluştuğu bulunmuştur.

Magnezyum ve alkali takımı aytaşları asıl olarak mafik plütonik kayaçlardır. Tipi olarak rastlanan kayaçlar dunit, troktolit, gabbro, alkali anortosit ve nadiren degranittir. Demir anortosit takımı aytaşlarıyla karşılaştırıldıklarında bu takımın mafik minerallerinde görece daha yüksek Mg/Fe oranları bulunur. Genel olarak bu kayaçlar önceden olmuş dağlık alan aykabuğuna sonradan girmiştir ve yaklaşık 4,4-3,9 milyar yıl önce oluşmuşlardır. Bu aytaşlarında yüksek oranda KREEP bileşeni bulunur.

Ay denizlerinde hemen hemen yalnızca bazalt bulunur. Dünya bazaltlarına benzese de çok daha fazla demir barındırırlar ve su bazlı değişim ürünleri barındırmazlar. Ayrıca çok miktarda titanyum da içerirler.

Astronotlar yüzeydeki tozun kar gibi hissedildiğini ve yanık barut koktuğunu bildirmiştir. Toz asıl olarak Ay yüzeyine çarpan göktaşları nedeniyle oluşmuş olan silikon dioksit camından (SiO₂) ibarettir. Aynı zamanda kalsiyum ve magnezyum da içerir.