Article Thumbnail

Diğer Gezegenlerde Yaşam

  • 26 Ekim 2021 07:59

Başka dünyalarda hayat var mı? Diğer gezegenler, burada, dünyada bildiğimiz şekliyle yaşamı kimyasal olarak destekleyebiliyorsa, bunun yaşamın kökeniyle nasıl bir ilgisi var?

Bilim adamları, en ilkel haliyle yaşamın, gezegenlerin oluşumundan sonraki kozmik evrimdeki bir sonraki adım olabileceği teorisi üzerinde uzun süredir spekülasyon yapıyorlar. Bu hala sadece bir teori olsa da, gezegensel köken üzerine yeni fikirler ve kimyadaki son keşifler ona destek verdi.

Örneğin, bu yazıda, Dünya'dan kırk milyon mil uzakta, atmosferinde oksijen olmayan ve yüzeyinde çok az su bulunan, dünyadan daha soğuk bir gezegen olan Mars. Mars'a taşınan bir adam nefes nefese kalır ve ölür - ve diğer tanıdık organizmaların çoğu da yok olur.

Yine de, yarım yüzyıldan fazla bir süredir gökbilimciler gezegende hafif mevsimsel renk değişimleri gözlemlediler; görünüşe göre suyun mevcudiyeti ile örtüşen varyasyonlar. Bunlar, Mars ortamının zorluklarına özel olarak uyarlanmış yaşam olan Mars'taki bitki yaşamının kanıtı olarak yorumlandı. Rapor edilen renk değişiklikleri gerçekse, başka mantıklı bir yorum yok gibi görünüyor.

Ayrıca, W. M. Sinton tarafından yapılan marjinal spektroskopik gözlemler, Mars yüzeyinde CH bağlarına sahip moleküller olabileceğini düşündürmektedir. Karbon ve hidrojen, tüm karasal organizmalar için temel elementlerdir ve bunları birleştiren kimyasal bağ, proteinlerin, nükleik asitlerin ve diğer biyolojik yapı taşlarının yapısı için gereklidir. O halde, temel kimyasal yapısında benzer olan aynı türden bir yaşamın, aynı güneş sisteminde iki kez ortaya çıkmış olması mümkün müdür? Bazı detayları spekülatif olsa da, kozmik evrimin genel modeli oldukça iyi kurulmuştur.

Kozmik evrim, günümüzde yıldızlar arasında olduğu gibi, muazzam bir kozmik toz bulutu ile başlar. Böyle bir bulut, öncelikle hidrojen ve helyumdan oluşan ve yalnızca küçük bir ağır element karışımıyla oluşan “kozmik” bir element bolluğuna sahiptir. Burada ve orada madde, yakın bölgelere göre biraz daha yoğun olacaktır. Daha dağınık bölgeler, daha yoğun bölgelere kütleçekimsel olarak çekilecek ve sonuç olarak boyut ve kütle olarak büyüyecektir. Madde yoğunlaşan merkezi çekirdeğe doğru akarken, açısal momentumun korunumu tüm bölgenin, çekirdeğin ve akan maddenin daha hızlı ve daha hızlı dönmesine neden olacaktır.

Ek olarak, büyük miktarlarda madde çekirdekle çarpışmaya devam ettikçe, sıcaklığı sürekli olarak artacaktır. Belki yüz milyon yıl sonra, bulutun merkezindeki sıcaklık yaklaşık on beş milyon dereceye yükselmiş olacak. Bu, termonükleer reaksiyonlar için ateşleme sıcaklığıdır (hidrojen bombasında hidrojenin helyuma dönüştürülmesi gibi). Bu zamanda, bulutun çekirdeği bir yıldız olacak, “yanacak” ve yakındaki uzaya ışık ve ısı yayacak. Dönme yeterince hızlıysa, oluşan yıldız belirli koşullar altında daha küçük parçalara ayrılarak çift veya çoklu yıldız sistemi üretecektir.

Şimdi yıldız oluşurken, yıldızı çevreleyen ve onunla birlikte dönen büyük bir toz bulutu hala var. Bu bulutta, güneş bulutsusu, küçük, daha yoğun bölgeler, yıldız oluşumunda olduğu gibi yakındaki maddeleri çekmeye başlar. Bununla birlikte, bu bölgelerden (yakındaki yıldızın yerçekimi alanında) büyüyen protogezegenler, çarpışma ısıtması ile asla termonükleer ateşleme sıcaklığına yükselmez ve böylece yıldız değil gezegen olurlar.

Yerkes Gözlemevi'nde astronomi profesörü olan Gerard P. Kuiper, son yıllarda gezegenlerin nasıl bu şekilde oluştuğunu anlattı. Oluşan protoplanetlerde, daha ağır elementlerin merkeze batma ve yeni gezegenleri çevreleyen atmosferin ana bileşenleri olarak çok daha bol hidrojen ve helyum bırakma eğilimi olacaktır. Yeni oluşan yıldız "açıldığında", radyasyon basıncı bu atmosferi havaya uçurma eğiliminde olacaktır.

Bununla birlikte, öngezegen çok büyükse veya güneşten çok uzaktaysa, ön gezegenin bir gaz molekülü için yerçekimi çekimi, onu havaya uçurmaya çalışan radyasyon kuvvetinden daha büyük olabilir ve ön gezegen bir atmosfer tutabilir. Bu atmosfer, proto-atmosferden arta kalan olabilir veya gezegenin iç kısmından gelen gazlı ekshalasyonlardan kaynaklanabilir. Örneğin, dünyanın mevcut atmosferi soluk vermelerden kaynaklanmaktadır; Jüpiter'in mevcut atmosferi artıktır.

 

Bu şekilde, genel olarak, bu güneş sistemindeki gezegenlerin atmosferleri anlaşılabilir:

Merkür: Büyük değil, güneşe yakın, ihmal edilebilir atmosferi koruyor.

Venüs: Merkür'den daha büyük, güneşten daha uzakta, sadece ağır gaz olan karbondioksiti tutar.

Toprak: Daha hafif gazları, nitrojeni, oksijeni ve su buharını korur, ancak neredeyse tüm hidrojen ve helyumu kaybeder.

Mars: Güneşten daha uzak olmasına rağmen, Dünya veya Venüs'ten daha az kütlelidir ve bu nedenle esas olarak yalnızca ağır gaz olan karbondioksiti tutar.

Jüpiter, Satürn, Uranüs, Neptün: Güneşten çok daha uzakta ve çok kütleli, çok fazla hidrojen ve helyum tutarken, diğer gezegenler kendilerininkini kaybetti.

Birçok kozmogonilerin ölüm çanını çalan güneş sistemimizle ilgili bir gerçek, güneş sisteminin kütlesinin yüzde 99'undan fazlasının güneşte olmasına rağmen, sistemin açısal momentumunun yüzde 98'inden fazlasının güneşte olmasıdır. gezegenler. Sanki dönme ataleti güneşten gezegenlere aktarılmış gibidir. H. Alfven bunu, “manyetik alanının iyonize güneş nebulası ile etkileşimi” nedeniyle güneşin dönüşünün manyetik olarak frenlenmesi olarak açıklamıştır. Bu temelde, gezegen sistemlerinin oluştuğu bir güneş bulutsunun varlığı, merkezi yıldızın giderek daha yavaş dönmesine neden olacaktır.

Şimdi gezegenlerin kökeni, merkezi yıldızın sıcaklığına bağlı olmalıdır. Eğer hava çok soğuksa, protoplanetlerin atmosferi uçup gitmeyecek, bu da belki Jüpiter'e benzer, ancak daha da büyük ve daha büyük bir gezegen sisteminin oluşumuna yol açacaktır. Öte yandan, eğer yıldız çok sıcaksa, radyasyon basıncı güneş bulutsusunu hızla dağıtacak ve geride atmosfersiz küçük gezegenler ya da milyonlarca küçük asteroitten oluşan bir sistem bırakacaktır. Gezegenlerin oluşabilmesi için yıldızın sıcaklığının bu uçlar arasında olması gerekir.

Sıcak yıldızların gezegenleri olmadığına inanmak için başka bir neden daha var. Gezegen sistemlerinin oluşumu ve yıldız dönüşünün yavaşlaması, güneş bulutsularının varlığından kaynaklanıyorsa, güneş bulutsularını dağıtan ve gezegen oluşturmayan sıcak yıldızların daha hızlı dönmesini beklemeliyiz. İşte tam olarak gözlemlenen bu! Yıldız ne kadar sıcak olursa, dönüş o kadar hızlı olur. Daha soğuk yıldızlar, aksi takdirde beklenenden daha yavaş dönerler.

F yıldızları olarak adlandırılanların özelliği olan yaklaşık 7000 derecelik bir sıcaklıkta, ortalama dönme hızlarında ani büyük bir düşüş olur ve belki de, bu sıcaklığın altında tüm yıldızların gezegen oluşturmak için güneş nebulalarını yeterince tutmaları mümkündür. (güneş bulutsularını ikili veya çoklu güneş sistemleri oluşturmak için kullanmadıkları sürece).

Bu tür yıldızların sayısı, toplam yıldız sayısının yüzde biri ile yüzde onu arasındadır, bu da yalnızca bizim galaksimizde on milyar kadar güneş sistemi olduğunu düşündürür. Bunların belki yüzde biri veya 100 milyonu dünya gibi gezegenlere sahiptir. Bu dünyalarda yaşam olma olasılığı nedir?

Kozmik olarak en bol bulunan element hidrojen olduğundan, herhangi bir sistemin ilk protoplanetlerinin atmosferi çok fazla hidrojen ve hidrojen bileşiği içermelidir. Karbon, nitrojen ve oksijenin hidrojen bileşikleri, muhtemelen proto-atmosferde en bol bulunan hidrojen bileşikleridir. Bunlar sırasıyla metan, CH4, amonyak, NH3 ve su buharı, H20'dir.

1953 yılında, o zamanlar profesör Harold C. Urey altında çalışan bir yüksek lisans öğrencisi olan Stanley Miller, PhD'54, hidrojen, metan, amonyak ve su buharı karıştırıldığında ve enerji verildiğinde, bazı temel organik bileşiklerin üretildiğini gösterdi. (Ön-atmosferlerdeki enerji kaynağı, muhtemelen, ön-gezegenin etrafında döndüğü güneşten gelen morötesi ışıktır.)

Bu bileşikler, proteinin inşa edildiği biyokimyasal yapı taşları olan hemen hemen tüm amino asitlerdir. Amino asitlerin, sırayla nükleik asitler için yapı taşları olan pürin ve pirimidin oluşumuna yol açtığına inanmak için de bazı nedenler vardır. Proteinler ve nükleik asitler, yeryüzünde bildiğimiz anlamıyla yaşamın iki temel bileşenidir; genler ve kromozomlar gibi kalıtsal materyaller, belki de yalnızca nükleik asitlerden ve proteinlerden oluşur. Ayrıca, yavaş kimyasal reaksiyonları katalize eden ve böylece karmaşık yaşam formlarını mümkün kılan enzimler de her zaman proteindir.

Miller'inkilerle karşılaştırılabilir öneme sahip deneyler, S. W. Fox tarafından yapılmıştır. Fox, Miller tarafından sentezlenenler gibi basit moleküllere 100 ila 200 santigrat derece aralığında ısı uyguladı. Bu basit prosedür, tüm karasal organizmalarda geniş çapta dağılmış olan küçük miktarlarda karmaşık organik moleküller üretti. Özellikle Fox, nükleik asitlerin sentezinde önemli bir aracı olan üreidosüksinik asit üretmiştir. Fox'un ihtiyaç duyduğu sıcaklıklar, gezegenin kabuğunun radyoaktif ısıtılmasıyla kolayca sağlanabilir. Bu tür radyoaktif ısınmanın tüm gezegenlerin erken evriminin normal bir parçası olduğuna dair kanıtlar var.

Şimdi Miller ve Fox tarafından üretilen moleküllerin tam da bildiğimiz şekliyle yaşamı oluşturmak için gerekli moleküller olması gerçekten çarpıcıdır. Modern karasal organizmalarda temel olarak yer almayan neredeyse hiçbir molekül üretilmedi.

Miller ve Fox tarafından açıklanan süreçler, muhtemelen, orta sıcaklıktaki her yıldızın en az bir gezegeninde gerçekleşecektir. Gerekli olan tek şey, bu işlemler tarafından üretilen molekülleri etkileşime girebilecekleri tek bir yerde toplamanın bir yoludur. Gezegenin yüzeyindeki sıvı bir ortam bu amaca takdire şayan bir şekilde hizmet ediyor. Atmosferde üretilen moleküller bu sıvı kütlelerine düşecek ve karada ısı uygulanarak üretilen moleküller de bunların içine yıkanacaktı. Sıvı amonyak veya hidroflorik asit denizleri hizmet edecek olsa da, su denizlerinin biyo-moleküllerin toplanması ve korunmasında en verimli olduğu gösterilebilir.

Düşündüğümüz her sistemdeki bir gezegen, muhtemelen tarihinin başlarında sıvı su denizlerine sahipti ve bu nedenle bu tür gezegenlerde protein ve nükleik asit üretimi beklenebilir.

Artık proteinler ve nükleik asitler bazı olağandışı özelliklere sahiptir; Bildiğimiz kadarıyla, başka hiçbir molekülde bulunmayanlar. Çevresinde denizde yüzen maddeden sadece diğer özdeş molekülleri oluşturmakla kalmayıp, bir şekilde değiştirilirse değişen yapısının kopyalarını da oluşturabilen yeni bir molekül oluşturabilirler. Böyle mutasyona uğrayan, kendi kendini çoğaltan bir molekül veya moleküller topluluğu, doğal seçilimden geçmelidir. Bu nedenlerle, söz konusu gezegendeki ilk canlı olarak tanımlanmalıdır.

 

Bu nedenle, yalnızca bu galakside, üzerinde en azından biyokimyasal olarak bize benzeyen organizmaların geliştiği 100 milyon gezegen olabilir. Öte yandan, doğal seleksiyon nedeniyle, bu organizmaların her biri kendi çevresine iyi adapte olmalıdır. Çevredeki küçük farklılıklar bile organizmaların yapısında eninde sonunda aşırı farklılıklara neden olduğundan, dünya dışı yaşam formlarının tanıdık herhangi bir şeye benzemesini kabul etmemeliyiz. Ama orada olduklarına inanmak için sebepler var.

 

-

Referanslar: https://mag.uchicago.edu/science-medicine/life-other-planets