Dört milyar yıl önce, güneş sistemi hala gençti. Neredeyse tamamen oluşmuş, gezegenleri asteroit çarpmalarını biraz daha az sıklıkta deneyimlemeye başlıyordu. Gezegenimiz 3,9 milyar yıl önce yaşanabilir hale gelebilirdi, ancak ilkel biyosferi bugün olduğundan çok farklıydı. hayat vardı fotosentezi henüz icat etmediyaklaşık 500 milyon yıl sonra ana enerji kaynağı haline gelecekti. Gezegenimizin okyanuslarındaki ilkel mikroplar -Dünyadaki tüm mevcut yaşam formlarının ortak ataları- bu nedenle başka bir enerji kaynağında hayatta kalmak zorunda kaldılar. Hidrotermal sistemleri ve volkanlar aracılığıyla gezegenin içinden salınan kimyasalları tükettiler. atmosferdeki gaz.
Biyosferimizdeki en eski yaşam formlarından bazıları, mikroorganizmalar olarak bilinen mikroorganizmalardı. “hidrojenotrofik metanojenler” özellikle zamanın atmosferik bileşiminden yararlandı. CO ile besleme2 (karbon dioksit) ve H2 (dihidrojen) atmosferde bol miktarda bulunan (H ile2 mevcut yaklaşık %0,0005 ile karşılaştırıldığında, atmosferik bileşimin %0,01 ila %0,1’ini temsil ederler), yeterli enerji gezegenimizin okyanuslarının yüzeyini kolonize etmek.
Karşılığında atmosfere büyük miktarlarda CH4 saldılar.4 (aka, adlarını aldıkları metan), iklimi biriktiren ve ısıtan güçlü bir sera gazı. O zamanlar güneşimiz bugünkü kadar parlak olmadığı için, diğer yönlerin müdahalesi olmadan gezegenin yüzeyindeki ılıman koşulları koruyamamış olabilir. Bu nedenle, bu metanojenler sayesinde, Dünya’daki yaşamın ortaya çıkışının kendisi, gezegenimizin yaşanabilirliğini sağlamaya yardımcı olmuş, evrim için doğru koşulları belirlemiş ve karasal biyosferin karmaşıklaşması için doğru koşulları oluşturmuş olabilir. takip eden milyarlarca yıl.
Bu, Dünya’da yaşanabilirliğin erken gelişiminin en olası açıklaması olsa da, komşumuz kızıl gezegen gibi güneş sisteminin diğer gezegenleri için durum nasıldı? Mars’ı keşfetmeye devam ettikçe, daha da netleşiyor. benzer çevre koşulları Metanojenlerin Dünya’da okyanuslarda gelişmesini sağlayanlarla aynı zamanda yüzeyinde gelişiyorlardı.
Mikrobiyal yaşam, Mars’ın gözenekli kabuğunun ilk dört kilometresinde yaşamış olabilir. Orada sert yüzey koşullarından (özellikle zararlı UV ışınlarından), sıvı su ile uyumlu daha uygun sıcaklıklardan ve kabuk içinde salınan atmosferik gazlar şeklinde potansiyel olarak bol miktarda enerji kaynağından korunacaktı.
Bu yönlerin ışığında, araştırma grubumuz doğal olarak bir anahtar soruya yönlendirildi: Dünya’da meydana gelen aynı yaşam üreten olaylar Mars’ta da olmuş olabilir mi?
Dört milyar yıl öncesinden bir Mars portresi
Son zamanlarda yayınlanan sonuçlarla sonuçlanan üç model kullanarak bu soruyu yanıtlamaya başladık. Doğa Astronomi bilim dergisi. İlk model, Mars yüzeyindeki volkanizmanın, atmosferinin iç kimyasının ve belirli kimyasalların uzaya salınımının, gezegenin atmosferinin basıncını ve bileşimini nasıl belirlediğini tahmin etmemizi sağladı. bu aynı özellikler o zaman iklimin doğasını belirlemiş olurdu.
İkinci model, fiziksel ve kimyasal özellikler Mars’ın gözenekli kabuğu – yani sıcaklık, kimyasal bileşim ve sıvı suyun varlığı. Bunlar kısmen yüzey koşulları (yani, yüzey sıcaklığı ve atmosferik bileşim) ve kısmen de gezegenin iç özellikleri (yani, iç termal gradyan ve kabuk gözenekliliği) tarafından belirlendi.
Bu ilk iki model, genç gezegen Mars’ın yüzey ve yeraltı ortamlarını simüle etmemizi sağladı. Bununla birlikte, bu ortamın temel özellikleriyle ilgili birçok belirsizlik kalmıştır (örneğin, o zamanki volkanizma seviyesi ve kabuk termal gradyanı). Bu sorunu çözmek için, modelimizi, Mars’ın yaklaşık dört milyar yıl önce nasıl göründüğüne dair bir dizi senaryoya yol açan çok sayıda potansiyel özelliği keşfetmek için kullandık.
Üçüncü ve son model, en azından enerji ihtiyaçları açısından, Dünya’daki metanojenlere benzer olacakları teorisine dayanan varsayımsal Marslı metanojenik mikroorganizmaların biyolojisi ile ilgilidir. Bu modeli kullanarak, önceki iki model tarafından oluşturulan her bir çevresel senaryoya göre, Mars’taki yeraltı çevre koşullarına kıyasla mikroplarımız için Dünya’daki koşulların yaşanabilirliğini değerlendirebiliriz.
Mars’ın yaklaşık 4 milyar yıl önceki topografik haritaları (kontur çizgileri ve turuncu renk gradyanında kabartma ile) çeşitli aşamalarda (soldan sağa: ilk, orta ve son, tam dönem birkaç on bin ile birkaç yüz bin arasında değişiyor) Mars’ın yüzeyindeki (beyaz renkte) buz örtüsünün, iklimi hidrojenotrofik metanojenik mikroorganizmaların etkisi altında soğurken meydana gelen evrimi. Kredi: Boris Sauterey, Fourni par l’auteur
Verilen koşulların yaşanabilir olduğu kabul edildiğinde, üçüncü model, bu mikroorganizmaların Mars’ın yüzeyi altında nasıl hayatta kalacağını ve – kabuk ve yüzey modellerinin yanı sıra – bu yeraltı mikrobiyal biyosferinin, atmosfer ve iklimin yanı sıra kabuğun kimyasal bileşimini nasıl etkileyeceğini değerlendirdi. Metanojenik mikropların biyolojisinin mikroskobik ölçeğini Mars ikliminin küresel ölçeğiyle birleştirerek, bu üç model birlikte Mars gezegen ekosisteminin davranışını simüle etmeye yardımcı oldu.
Mars’ın kabuğunda var olma olasılığı çok yüksek olan yeraltı yaşanabilirliği
bir dizi jeolojik ipuçları Dört milyar yıl önce Mars yüzeyinde nehirler, göller ve hatta muhtemelen okyanuslar oluşturacak olan sıvı su akışını gösterir. Mars iklimi bu nedenle bugün olduğundan daha ılımandı. Böyle bir iklimin nasıl meydana gelebileceğini açıklarken, yüzey modelimiz Mars’ın yoğun bir atmosfere (bugünkü kendi gezegenimizinkiyle yaklaşık olarak aynı yoğunlukta) sahip olduğunu ve özellikle CO bakımından zengin olduğunu varsayar.2 ve H2o zamanki Dünya gezegeninden bile daha fazla.
Bu CO2-zengin atmosferik bağlam esasen atmosferik H’yi sağlamış olabilir2 dikkat çekici derecede güçlü bir sera gazının özellikleri ile. bu H2 CH’den bile daha güçlü olurdu4 aynı koşullar altında. Başka bir deyişle, Mars atmosferinin %1’i H olsaydı2iklim %1 CH olsaydı daha fazla ısınırdı4.
Model tarafından oluşturulan senaryolarımızdan birkaçına göre, bu sera etkisi tek başına Mars yüzeyinde sıvı su bulundurmak için gereken iklim koşullarını oluşturmak için yeterli olmayacaktı, bu da Kızıl Gezegenin buzla kaplı olduğu anlamına geliyordu. Dahası, Mars kabuğunun derinliklerinde uygun sıcaklıklar olsaydı, onu daha yaşanabilir hale getirmezlerdi. Yüzey buzu tarafından engellendi, atmosferik CO yok2 ve H2-metanojenik yaşam için temel enerji kaynağı- kabuğa nüfuz edebilecekti.
Bununla birlikte, senaryolarımızın çoğu, gezegenin yüzeyinde sıvı suyun varlığının, en azından atmosferik CO2’nin bulunduğu daha sıcak bölgelerde mümkün olabileceğini gösteriyor.2 ve H2 gerçekten de kabuğun içine girmiş olabilir. Biyolojik modelimiz, tüm bu senaryolarda, metanojenik mikroorganizmaların uygun sıcaklıklar bulacağını ve kabuğun ilk birkaç yüz metresinde hayatta kalabilmeleri için yeterince büyük bir enerji kaynağına erişebileceklerini doğrulamaktadır. Kısacası, Mars’ta geçmiş veya şimdiki herhangi bir gerçek yaşam kanıtına sahip olmasak da, dört milyar yıl önce Mars kabuğunun metanojenik mikroorganizmalardan oluşan bir yeraltı biyosferine ev sahipliği yapmış olması muhtemeldir.
İlkel bir biyosfer tarafından tetiklenen bir buz çağı
Bu varsayımsal Marslı metanojenik yaşam formları, gezegenlerinin iklimini Dünyalı meslektaşlarıyla aynı şekilde ısıtmış olabilir mi? Ne yazık ki, cevap şu şekilde görünüyor: hayır. Yeraltı metanojen bazlı bir biyosfer, gezegenin H’sinin büyük çoğunluğunu tüketirdi.2 ve önemli miktarlarda CH açığa çıkardı4Mars atmosferinde derin değişikliklere neden olur.
Ancak, gördüğümüz gibi, H2 CH’den daha güçlü bir sera gazıydı4 erken Mars atmosferi bağlamında, bunların ilgili sera etkileri, Dünya’nın mevcut atmosferinde gözlemlenenlerin veya Dünya’nın erken atmosferinde gözlemlenenlerin tersidir. Yeryüzünde metanojenezin ortaya çıkışı, gezegenin atmosferik H2’sinin çoğunu tüketerek, Mars’ta elverişli bir iklim ve konsolide karasal yaşanabilirlik, metanojenik yaşam kurulmasına yardımcı oldu.2— iklimini birkaç düzine derece büyük ölçüde soğutur ve daha fazla buz örtüsüne katkıda bulunurdu. Yüzey buzu olmayan bölgelerde bile, varsayımsal mikroorganizmalarımız muhtemelen daha uygun sıcaklıklar aramak, kabuğun derinliklerine ve atmosferik enerji kaynaklarından daha uzağa hareket etmek zorunda kalacaktı. Bu şekilde, bu yaşam formlarının eylemleri, Mars’ın hayata başlangıçta olduğundan daha az misafirperver olmasına neden olurdu.
Kendini yok etme: Evrendeki yaşam için bir standart
1970’lerde James Lovelock ve Lynn Margulis, Gaia hipoteziBu, Dünya’nın yaşanabilirliğinin hem karasal biyosferi hem de gezegenin kendisini içeren sinerjik, kendi kendini düzenleyen bir sistem tarafından sürdürüldüğünü öne sürüyor. Biz insan türü, bu teoride talihsiz bir anomaliyiz. Gaia hipotezi o zamandan beri “Gaian darboğazı” fikrinin ortaya çıkmasına neden oldu. Bu, evrenin yaşam için gerekli koşullardan yoksun olmadığını, ancak yaşam ortaya çıktığında, gezegensel ortamının uzun vadeli yaşanabilirliğini nadiren sürdürebildiğini öne sürer.
Çalışmamızın bulguları daha da karamsar. Mars metanojenezi örneğinde gösterildiği gibi, en basit yaşam formları bile gezegensel çevrelerinin yaşanabilirliğini aktif olarak tehlikeye atabilir.
Bu makale şuradan yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak orijinal makale.
Alıntı: Mars: Hayatın kendisi gezegeni yaşanmaz hale getirmiş olabilir mi? (2022, 3 Kasım) 6 Kasım 2022’de https://phys.org/news/2022-11-mars-life-planet-uninhabitable.html adresinden alınmıştır.
Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.