James Webb Uzay Teleskobu’nu kullanarak uzaylı yaşamının ipuçlarını tespit etmenin dört yolu

Güneşimiz dışındaki yıldızların yörüngesindeki dünyalar olan ötegezegenlerin incelenmesi şu anda yeni James Webb Uzay Teleskobu (JWST) tarafından dönüştürülmektedir. Güneş sistemimizin ötesinde, kayalık, potansiyel olarak Dünya benzeri dünyalardaki koşullara ilişkin ilk görüşümüzü kısa süre içinde elde edeceğiz. Bu uzak dünyalardan biri hayata ev sahipliği yapabilir. Ama tespit edebildik mi?

Gezegenin atmosferinin bileşiminde yaşam belirtilerini tespit edebiliriz. Bir gezegenin atmosferinden geçerken yıldız ışığında farklı gazların izlerini aramak için ışığı dalga boyuna bölen transmisyon spektroskopisi adı verilen bir teknik kullanabiliriz.

Yıldız ışığını soğuran bazı gazlar, gezegende yaşamın varlığına işaret edebilir. Bunlara biyolojik imza diyoruz.

1. Oksijen ve ozon

Oksijen muhtemelen en belirgin biyolojik imzadır. Bitkiler yapar, biz soluruz ve kaya kayıtları, yaşam geliştikçe Dünya’nın atmosferindeki seviyelerin çarpıcı biçimde değiştiğini gösterir. Soluduğumuz oksijen O’dur₂, birbirine yapışmış iki oksijen atomu. Ama oksijenin başka bir konfigürasyonu, O₃ veya ozon, JWST ile de gözlemlenebilir.

Peki, bu gazlardan birini veya her ikisini tespit edersek, iş bitmiş olur mu? Ne yazık ki değil. Büyük miktarda atmosferik oksijen üretebilecek başka bir senaryo, “kaçak sera etkisi” yaşayan bir gezegendir. Bir gezegen, su okyanusunun buharlaşması için yeterince sıcak olduğunda, atmosferde ortaya çıkan su buharı, bir geri besleme döngüsünde bir sera etkisine katkıda bulunur – gezegeni yaşamla uyumlu olmayan seviyelere kadar ısıtır – bir geri besleme döngüsünde.

Sonunda gezegen, su moleküllerinin hidrojen ve oksijene ayrılması için yeterince ısınır. Hidrojen molekülleri hafiftir ve gezegenin yerçekiminden kolayca kaçmak için yeterince hızlı hareket edebilirken, daha ağır olan oksijen, tespit edilmeye ve şüphelenmeyen astronomları kandırmaya hazır olarak etrafta dolanma eğilimindedir.

2. Fosfin ve amonyak

Yaşam arayışının şu anki odak noktası çoğunlukla ötegezegenler üzerinde olabilir, ancak yakın zamanda eve daha yakın gelişmeler de oldu. Gaz devleri Jüpiter ve Satürn’ünki gibi hidrojenin baskın olduğu atmosferlerde doğal olarak oluşan bir gaz olan fosfin, yakın zamanda Venüs’ün atmosferinde tespit edildi. İlginç bir şekilde, fosfin olarak kabul edilir potansiyel bir biyolojik imza olmak.

Dünya’da fosfin mikroorganizmalar tarafından, örneğin hayvanların bağırsaklarında üretilir. Eğer yaşam yoksa, karbondioksitin hakim olduğu Venüs benzeri atmosferlerde büyük miktarlarda fosfinin oluşmasını beklemeyiz. Bununla birlikte, Venüs’teki diğer fosfin kaynaklarını henüz ekarte edemeyiz.

Kötü kokulu amonyak, yine Dünya’daki hayvanlar tarafından üretilen bir başka potansiyel biyolojik imza gazıdır. Fosfin gibi, gaz devi gezegenlerde yaygındır, ancak yaşamın yokluğunda kayalık dünyalarda gerçekleşmesi beklenmez.

Bununla birlikte, uzak bir ötegezegenin atmosferinde fosfin veya amonyak tespit etmek muhtemelen zor olacaktır. Her ikisi de Dünya’da milyarda sadece birkaç parçalık küçük konsantrasyonlara ulaşır. Dolayısıyla, potansiyel dünya dışı varlıklarımız Dünya’daki hayvanlardan çok daha kokuşmuş değilse, muhtemelen onları yakın zamanda görmeyeceğiz.

3. Metan artı karbondioksit

Kesin biyolojik imzalar olan bireysel gazlar çok az sayıdadır, bu nedenle yaşamı saptamak istiyorsak kazanan bir kombinasyon aramamız daha iyi olabilir. büyük miktarlarda metanDünya’da osuruk yapan hayvanlar tarafından üretilen karbon dioksit artı karbondioksit, bir şeyler olduğuna dair iyi bir ipucu olurdu.

Yeterli oksijen varsa, o zaman karbon, karbon dioksit (CO) olarak oksijenle takılmayı tercih eder.₂bir karbon atomu ve iki oksijen atomu), metan (CH₄, bir karbon atomu ve dört hidrojen atomu). Oksijen açısından zengin bir ortamda, kendisini bir metan molekülünde bulan herhangi bir karbon, hidrojen arkadaşlarını birkaç yedek oksijen lehine hızla terk eder.

Dolayısıyla hem metan hem de karbondioksitin bir arada bulunduğunu görmek, bir şeyin -belki de bakterilerin- sürekli metan ürettiğini düşündürür.

4. Kimyasal dengesizlikler

Yukarıdaki argümanı, mutlu bir şekilde bir arada var olmaması gereken herhangi bir gaz kombinasyonuna uygulayabiliriz. Yaşam, enerji üretmek için kimyasal reaksiyonlar kullandığından, çevresinin kimyasal dengesini (dengesini) bozar.

Dünya’da oksijen karbondioksite dönüştürülür, ancak farklı kimyasalların mevcut olduğu farklı bir atmosferde, yaşam aynı hedefe ulaşmak için başka süreçler kullanır. Dünya okyanuslarının derinlerindeki hidrotermal menfezlerin çevresinde yaşayan metan üreten bakteriler, örneğin minerallerden ve kimyasal bileşiklerden kimyasal enerji toplar. Dengesizlikleri aramak, başka yerlerdeki yaşamın nasıl görünebileceği konusunda açık fikirli olmamızı sağlar.

Uzaylı yaşamın sinyallerini tespit edersek ne olur?

JWST zaten beklentilerimizi aşmak ötegezegen atmosferi gözlemleri için. Olduğu kadar güçlü olsa da, ılıman sıcaklıklara ve nitrojen veya karbondioksitin hakim olduğu atmosferlere sahip kayalık gezegenler, iletim spektroskopisi kullanarak çalışmak için hala zor olacak. Bu gezegenlerden beklediğimiz sinyaller, sıcak gaz devi atmosferlerinde başarıyla gözlemlediklerimizden çok daha zayıf.

Kayalık bir ötegezegenin atmosferinde yıldız ışığını soğuran gazları gözlemleyecek kadar şanslıysak—TRAPPIST-1eörneğin—anlamlı sonuçlar çıkarmak için bu gazların ne kadarının mevcut olduğunu ölçmemiz gerekiyor. Sinyaller üst üste gelebileceğinden ve dikkatlice çözülmesi gerektiğinden bu kolay değildir.

Olası biyolojik imza gazlarımızdan birini tespit edip doğru bir şekilde ölçsek bile, uzaylı yaşamı tespit ettiğimizi iddia edebileceğimizi sanmıyorum. JWST, yalnızca yeni, zengin bir gezegen atmosferleri laboratuvarı açıyor ve keşfettiğimiz gibi, şüphesiz önceki varsayımlarımızın çoğunun yanlış olduğunu bulacağız.

Olağandışı bir şey bulduğumuz her seferinde uzaylılar hakkında sonuçlara atlamak erken olur. Bir JWST biyo-imza tespiti, yapılacak çok daha fazla iş vaadiyle ilginç bir ipucu olacaktır. Bir astronom olarak, bu benim için yeterince heyecan verici.

Bu makale şuradan yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak orijinal makale.