Ana sayfa Bilim Gündemi Yaşama elverişli bölgede bulunan ötegezegenlerde yaşam gerçekten mümkün mü?

Yaşama elverişli bölgede bulunan ötegezegenlerde yaşam gerçekten mümkün mü?

599
PAYLAŞ

Çeviren: Cem Oran

“Evrende yalnız mıyız?” sorusundan daha merak uyandırıcı pek az soru vardır. Uzayda yaşama dair arayış insanoğlunun hayal gücünü bin yıllardır meşgul etmekte. Bugün, Güneş haricinde bir yıldızın etrafında hareket eden ilk gezegenin keşfinden bu yana geçen 25 yılın ardından, bu sorunun cevabını bulmaya hiç olmadığı kadar yakınız.

Harvard Üniversitesi’nden astronom David Charbonneau, “Hemen hemen herkes hayatının bir noktasında diğer gezegenlerde yaşam olup olmadığı sorusu üzerinde düşünmüştür. Aslında bu sorunun cevabını bilebilirdik… Gidip ne tür bir teleskop inşa etmemiz gerektiğini biliyoruz” diyor.

Gerçi, hayat barındırma ihtimali en yüksek olan gezegenlerin nasıl tanımlanabileceğine ilişkin uzun zamandır süren tartışmalar düşünüldüğünde, bu o kadar da basit olmayabilir. 11 Eylül 2019’da, yakınlarımızdaki ötegezegen ‘K2 18b’nin atmosferinde su buharı bulunduğuna dair keşfin duyurulmasıyla tartışmalar zirve noktasına ulaştı.

Bu gezegenin çekiciliği, yıldızının etrafındaki “yaşama elverişli bölge”nin (Sıklıkla sıcaklığın yaşam için kritik olan suyun sıvı formda bulunmasına elverişli düzeyde olduğu bölge olarak tanımlanır) içerisindeki konumundan geliyor. Astronomların belirttiğine göre, K3 18b yağmur bulutlarına dahi sahip olabilir.

Bu, tabii ki, şemsiyenizi kapıp oraya gitmeniz gerektiği anlamına gelmiyor. Caltech ve NASA Ötegezegen Bilimi Enstitüsü’nden astrofizikçi Jessie Christiansen, “Çünkü bir gezegenin yaşama elverişli bölgede bulunması, onu yaşanabilir yapmaz” diyor ve ekliyor, “100 astronoma sorsanız, 99’u bu gezegenin yaşama elverişli olmadığını söyleyecektir”.

Aslında, yörüngesinin büyük bölümünü yıldızının yaşama elverişli bölgesinden geçtiği bilinen 192 gezegenden 168’i yüksek ihtimalle Jüpiter benzeri, hiç de misafirperver olmayan gaz devleridir. Dahası kayalık bir gezegen yaşama elverişli bölgede bulunsa dahi, bu bilgi o gezegende yaşanabilir bir alan olduğunu garanti etmez; tıpkı Mars’ın durumu gibi. Bilim insanları Kızıl Gezegen’in yaşam barındırma ihtimalini tartışmalı olarak değerlendiriyor.

Sınırlı seçenekler
1 Ekim 2019 itibariyle keşfi yapılmış olan 4,118 ötegezegenden sadece 24’ü yaşama elverişlilik kriterini karşılıyor olabilir. Bu gezegenlerin kütle ve yarıçapları Dünya’nınkine benzer kayalık bir yüzeye sahip olduklarına işaret ediyor ve yörüngelerinde geçirdikleri sürenin çoğunluğunda yıldızlarına olan uzaklıkları suyun sıvı formda bulunmasını destekliyor.

1 Ekim 2019 itibariyle bilinen toplam 4,118 ötegezegenden 192’si yörüngelerinin çoğunda, 301’i yörüngelerinin bir kısmında, 129’u yörüngesinin tamamında yaşama elverişli bölgede bulunurken, 3,496 ötegezegen ise yaşama elverişli bölgenin dışında bulunuyor. Ayrıca yörüngelerinin çoğunda yaşama elverişli bölgede bulunan gezegenlerden sadece 24’ü muhtemelen kayalık.

Öyleyse Dünya’da kalmışken yaşama elverişli bir gezegeni nasıl bulursunuz? Kullandığımız terimlerin tanımlarını tekrardan düşünerek işe başlayalım. Bazı astronomlar, içerisinde yaşanabilme ihtimalinin hiç olmadığı gezegenleri içine alıp, yaşanabilme ihtimali olan bazılarını dışarıda bıraktığı için “yaşama elverişli bölge” ifadesini fazla kullanışsız buluyor. Çeşitli disiplinlerden biliminsanları yaşama elverişlilik kavramını iyileştirmek için mineral fiziği, kimya ve ekolojiyi mercek altına alıyor.

Dahası yaşamı aramak için tasarlanmış yeni uzay gözlemevleri gelecek sene NASA tarafından onaylanabilir. Charbonneau’ya göre, belki de güncellenmesi gereken sadece yaşama elverişliliği tanımlamak için kullandığımız kelimeler değil, aynı zamanda onları bulmak için kullandığımız ekipmanlardır da. “Doğru teleskoplara sahip değiliz”.

Sadece Tüm Gezegenler Değil
1950’lerden bu yana, astronomlar yaşama elverişli dünyalar bulmaktan bahsettiğinde yoğunlaştıkları şey tamamen, Dünya’ya benzer gezegenlerdi. Penn Eyalet Üniversitesi’nden Yerbilimci James Kasting 1993’te Icarus’ta yayımlanan makalesinde, “yaşama elverişli bölge”nin, bugün de kullanımda olan, en popüler tanımının temelini attı. Bu bölge sıcaklığın suyun sıvı formda bulunabilmesi için ne çok yüksek ne de çok düşük olduğu “Goldilocks” bölgesidir. Ancak bu kriter yaşama elverişli bölge içerisinde yer alan tüm gezegenlere uygulanamaz; Kasting’in modeli sadece Dünya benzeri karbon dioksit, su ve nitrojenden oluşan bir atmosfere sahip kayalık gezegenler için çalışır.

“Yaşama elverişli bölgede her tipte gezegen bulunabilir”

JAXA’dan (Japon Uzay Araştırma Ajansı) Elizabeth Tasker, “Yaşama elverişli bölgede her tipte gezegen bulunabilir” diyor ve ancak Dünya benzeri gezegenlerin yüzeyinde sıvı su bulundurmasının muhtemel olduğunu söylüyor. Tasker’a göre, aslında herkes bunu içten içe biliyor, çünkü yaşama elverişli bölgede bulunmalarına rağmen ne Ay ne de Mars göl kenarı kaçamağı yapılacak yerlere sahip değil.

1993 yılına dönersek, o tarihte sıradan bir yıldızın etrafında dönen bir ötegezegen henüz bulunamamıştı, bir pulsarın (hızla dönen ölmüş bir yıldız) etrafında dönen birkaç ötegezegen biliniyordu sadece. “Bunun tamamen kuramsal olduğunu düşünmüştüm” diyor Kasting. İki yıl sonra, araştırmacılar ilk kez Güneş benzeri bir yıldız etrafında dönen bir gezegen keşfettiler. Bu gezegen, yani “51 Pegasi b”, sıcak bir Jüpiter’di ve yaşama elverişli bölgede bulunmak için yıldızına fazla yakındı. Fakat bu keşif ötegezegen astronomisinin resmi olarak doğuşunu işaretledi. O zamandan bu yana, 4,000’den fazla ötegezegen bulundu ve binlerce aday da onaylanmayı bekliyor. “Her şey oradan yükselişe geçti” diyor Kasting ve ekliyor: “Şuan bu gözlemsel bir alan, kuramsal değil”.

Boyutlar ve Yüzeyler
Bu iki anahtar özellik –kayalık bir yüzey ve doğru atmosferik karışım– bir yıldızın yaşama elverişli bölgesinde yeni bir dünya bulmanın heyecanı içerisindeyken sıklıkla unutulur. Ancak bunların bir gezegenin gerçek yaşama elverişliliği açısından önemli olduğunu düşünmek için nedenler var.

Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi’nden astronom Laura Kreidberg, eğer bir gezegen fazla gazlıysa, atmosferik basınç ve sıcaklığın DNA gibi karmaşık moleküllerin kararlı olabilmesi için fazla şiddetli olacağını söylüyor. Örneğin, hidrojence zengin kalın bir atmosferle kayalık bir çekirdeğin ara yüzeyinde sıcaklık 2,500° C’un üzerinde değerlere ulaşabilir. Dahası karmaşık kimya “aritmetik şeytan” ismiyle bilinen bir olgu tarafından sekteye uğratılabilir. Gazla dolu bir atmosferde atomların birbirleriyle karşılaşıp etkileşime geçerek yeni moleküller oluşturmaları çok uzun zaman alabilir. Kreidberg, “Bunların ikisi de bir gezegende yaşamı harekete geçiren yapıtaşlarının oluşması açısından gerçekten kötü haberler” diyor.

K2 18b ile ilgili problemin bir bölümü, onun kayalık bir yüzeye sahip olup olmadığının net olmamasıdır. Bir ötegezegenin nelerden meydana geldiğini söylemenin tek yolu, –yıldızının önünden geçerken kestiği ışığın miktarına bakarak– onun yarıçapını ve –yıldızına uyguladığı kütleçekimsel sürüklemeye bakarak– kütlesini ölçmektir. Kütle ve yarıçap birlikte gezegenin bileşimi için bir ipucu olan yoğunluğu bize söyler. Ancak astronomlar her zaman ikisini birden ölçemezler.

Astronomların K2 18b ile şansı yaver gitti; gezegenin kütlesi Dünya’nınkinin yaklaşık sekiz katı, yarıçapı ise Dünya’nınkinin iki katından fazla olarak ölçümlendi. Bunun anlamı, gezegen Mars’ınkine benzer bir yoğunluğa sahip. K2 18b’nin atmosferinde su bulan ekip gezegenin karasal ve kayalık olabileceğini düşünse de, diğer araştırmacılar bundan o kadar emin değil.

Küçük gezegenler iki gruba ayrılmaya meyillidir; kayalık süper-Dünyalar ve gazla dolu mini-Neptünler. Görünüşe göre, yarıçapı Dünya’nın yarıçapının 1.5 katından küçük olan gezegenler kayalık, bu değere yakın ve büyük olanlar ise çoğunlukla mini-Neptünler olarak sınıflandırılır. K2 18b’nin yarıçapı bu değerden çok daha büyüktür.

Küçük gezegenler iki gruba ayrılıyor gibi görünüyor; kayalık süper-Dünyalar ve gazla dolu mini-Neptünler. Astronom gezegenlerin hangi sınıfa ait olduklarını onların kütle ve boyutlarını ölçümleyerek tahmin edebiliyorlar, fakat ikisini birden ölçmeleri her zaman mümkün değil.

Ohio Eyalet Üniversitesi’nden mineral fizikçisi Wendy Panero, gezegenle ilgili kestirimlerin kesinlikten uzak olduğunu söylüyor. Biliminsanları gezegenin çekirdeğindeki kayanın, gaz temelli gezegenlerin atmosferinin derinliklerinde bulunan yüksek sıcaklık ve basınç koşullarında nasıl davranabileceğine dair fazla bilgiye sahip değil. Ara yüzey eriyik lav veya atmosferin nerede bitip de kayanın başladığının net olmadığı geçişken bir sınır olabilir. Panero, “Bu ara yüzeyin neye benzediğini söyleyen malzeme özelliklerine dair yeterince bilgi sahibi değiliz” diyor.

Ayrıca gezegenin yoğunluğunu bilmek Dünya benzeri bir yüzeye sahip olup olmadığını söylemek için yeterli değildir. Her şeyden önce, Venüs yaklaşık olarak Dünya ile aynı boyut ve kütlede ve Güneş’e yaşama elverişli bölgenin sınırından az bir miktar daha yakında yer alıyor. Fakat Venüs’ün atmosfer kimyası yüzeyini kurşunun eriyeceği sıcaklıklarda kavuruyor. Kaliforniya Üniversitesi’nde gezegenler üzerine çalışan astrofizikçi Stephen Kane, “Venüs, boyutun her şey olmadığı konusunda bizleri uyarıyor” diyor ve ekliyor, “Bu gezegen, yaşama elverişliliğin karmaşıklığını bize haykırıyor”.

Bölgenin dışına bakmak
Jeofizik laboratuvarlarında farklı mirerallerin yüksek basınç ve sıcaklık altında nasıl davrandığının test edildiği deneyler, hangi dünyaların yaşama elverişli olduğu konusuna netlik kazandırabilir. Arizona Eyalet Üniversitesi’nden Cayman Unterborn, mineraller üzerinde yapılan bu tür araştırmalar ve farklı tip gezegenlerin nasıl oluştuğuna dair kuramlar sayesinde, K2 18b’nin Dünya’ya mı, yoksa Venüs’e mi daha çok benzediğini bilme imkanımız olabileceğini söylüyor.

Dahası, yaşama elverişli dünyalardan bazıları yaşama elverişli bölgenin dışında dahi olabilir. Etan ve metandan oluşan gölleri ve nehirleriyle Satürn’ün uydusu Titan, astrobiyologlar için Güneş Sistemi’nin en çekici hedeflerinden biri. Satürn ve Jüpiter’in diğer buzlu uyduları donmuş kabuklarının altında, zaman zaman suyun sıvı formda bulunmasına imkan tanıyan koşullara sahip biyosferler barındırıyor olabilir. Bunların hiçbiri Güneş’in yaşama elverişli bölgesinde değil. North Carolina Eyalet Üniversitesi’nde gezegen jeolojisi üzerine çalışan Paul Byrne, “Yaşanabilir bölge yaşamın bulunabileceği ayrıcalıklı bir bölge değil” diyor.

Ötegezegen keşif programı

Tam olarak doğru
Yandaki resimde kırmızı cüce yıldız K2 18’in gezegen sisteminde yeşil renkle gösterilmiş olan yaşama elverişli bölge, sıcaklığın suyun sıvı formda bulunabilmesi için tam olarak doğru değerlerde olduğunun düşünüldüğü bölgeyi belirtiyor. Ancak bu bölgede bulunmak bir gezegenin yaşama elverişli olduğu anlamına gelmez, keza bu bölgenin dışında yer almak da gezegendeki yaşam olasılığını ortadan kaldırmaz.

Astronomlar, yaşama elverişli bölgenin noksanlıklarından yılmış vaziyette, alternatif isimler önerdiler; sıcaklık bölgesi, sıvı su bölgesi, avlanma bölgesi (astronomların yaşamın izlerini avladıkları esas yer olmasından dolayı) ve ekosfer bunlardan birkaçıdır. Kreidberg, daha az muğlak bir seçenek olarak son zamanlarda modası geçmiş olan “Goldilocks Bölgesi”ni diriltmeyi öneriyor. Christiansen ise şaka yollu olarak “Earth Could Have Liquid Water On The Surface” (Yüzeyinde Sıvı Su Bulunabilecek Dünya”) ifadesinin kısaltması olarak “ECHaLWOTS Bölgesi” ismini öneriyor.

“Neden tutulacak bir alternatif bulmakta güçlük yaşadığımızı hemen görebilirsiniz” diyor Tasker. Bu tür terimler orjinal terimin sahip olduğu problemlerin bazılarını taşıyor; bir yandan bu bölgede yer alan tüm gezegenler ılıman veya nemli olmayacak, öte yandan diğer adaylar yeni tanımı karşılamadığı için elenecek. Bu yüzden bazı astrobiyologlar, daha fazla veri ve karakteristik niteliği hesaba katmayı sağlayacak bir tür yaşama elverişlilik indeksi oluşturmaya çalışıyorlar. Porto Riko Üniversitesi’nden Abel Méndez bunun güncel örneklerinden birini geliştirirken ekolojiden ilham almış. Méndez, “Astrobiyologlar yaşama elverişliliğin ölçülmesinin çok zor olduğunu düşünüyorlar” diyor. Ancak 70’li yıllarda, ABD Balık ve Vahşi Yaşam Servisi kara ve sudaki insan faaliyetlerinin yakınlardaki bitki ve hayvanlar üzerinde nasıl bir etkisi olacağını ölçmenin bir yoluyla çıkageldiğinde, ekolojistlerin de benzer bir probleme sahip olduğunu söylüyor. Ajansın Habitat Uygunluk İndeksi, belirli bir çevredeki mevcut enerji miktarını hesaba katarak o çevrenin ne kadarlık biyokütleyi idame ettirebileceğine dair bir ölçüt sunuyor.

Méndez ve meslektaşları bu indeksi yeniden düzenleyerek 2018’de Teksas’da gerçekleştirilen Ay ve Gezegen Bilimi Konferansı’nda sundular. Araştırmacıların elde ettiği denklem gezegenin yaşama elverişliliğini tartan beş değişken içeriyor; gezegenin aldığı ışık miktarı, yarıçapı, yüzeyinin yansıtıcılığı, yüzeyin okyanusla örtülü bölümünün oranı ve atmosfer yoğunluğu. Tabii bu değişkenlerden son üçünü tespit etmek şuanki teleskoplarımızın ulaşabileceğinin ötesinde kalıyor. Méndez, oluşturdukları bu çerçevenin araştırmacılara tam olarak neyin ölçülmesi gerektiğini söylediğini ve bu ölçümler için gerekli teknolojinin 10 ila 20 yıl ötemizde olduğunu düşündüğünü ifade ediyor.

Bazı astronomlar ise bir gezegende yaşama elverişliliğini etkileyebilecek diğer faktörler (Aktif jeolojik döngü, erimiş bir çekirdek, plaka tektoniği, atmosfere gaz salınımı yapan yanardağlar ve gezegeni yıldız fırtınalarına karşı koruyan bir manyetik alanın olup olmaması gibi) düşünüldüğünde, bu tür bir indeksin kullanışlılığını kuşkulu buluyor. Örnek olarak verilen bu faktörler de bugünün teknolojisiyle Dünya’dan tespit edilemiyor; bazıları belki de hiç edilemeyecek. Harvard’lı astronom Charbonneau, bu faktörlerle ilgili uzun bir liste yapılabileceğini söylüyor.

Yaşama elverişliliği unut, sadece yaşamı ara
“Eğer çantanızı toplayıp oraya gidebileceğinizden emin olmak istiyorsanız, bir biyo-imzaya ihtiyacınız var.” diyor Kane. Burada “biyo-imza” ile kastedilen, yaşamın gezegenin atmosfer kimyasında yarattığı değişikliklere dair bir işarettir. “Eğer açık biyo-imzalar tespit edersek bu, tanım gereği o gezegenin yaşama elverişli olduğu anlamına gelir, çünkü orada yaşayan bir şeyler vardır”.

NASA halihazırda Dünya benzeri ötegezegenlerin gökyüzünü tarayabilme kabiliyetine sahip 2 teleskobun planlarını değerlendiriyor. Bu teleskoplar doğrudan yasamın izlerini aramak açısından ileriye doğru bir atılım sağlayabilir. “Yaşama Elverişli Ötegezegen Gözlemevi” veya İngilizce kısaltmasıyla HabEx (Habitable Exoplanet Observatory), Güneş’e benzeyen yıldızlar etrafında dönen Dünya benzeri bir düzine (veya daha fazla) gezegenin fotoğraflarını çekebilecek. Takma adı LUVOIR olan “Büyük Mor Ötesi/Optik/Kızıl Ötesi Tarayıcı” ise aynı işi 100 gezegene kadar yapabilecek. İki teleskop da gezegenlerin atmosferlerindeki kimyasal yaşam izlerini arayacak.

Kasting, yaşama elverişli bölge kavramının HabEx ve LUVOIR gibi projelerin tasarlanması için hala faydalı olduğunu söylüyor. Bir yıldızdan belirli bir mesafe uzaklığa odaklanmak, mühendislere ne büyüklükte bir teleskop yapmaları gerektiğini söylüyor. İki teleskobun tasarımında da Kasting’in tanımının 2013’te, NASA Goddard Fırlatma Üssü’nde astronom olan Ravi Kopparapu’nun başını çektiği ekibin çalışmasıyla güncellenen versiyonundan faydalanılmış.

Kasting “Tutucu davranıp, tanıyabileceğimiz bir şeyler görmek üzere teleskoplar tasarlamaya çalışıyoruz” diyor ve ekliyor: “Eğer bize benzemiyorsa yaşamı tanımak oldukça zor”. Eğer yaşamın izleri sonunda bulunursa, “yaşama elverişli bölge” terimi üzerindeki tartışmalar öylece sönüp gidebilir.

Kaynak: https://www.sciencenews.org/article/why-just-being-habitable-zone-doesnt-make-exoplanets-livable