Araştırmacılar, Enceladus’un yaşam için gereken tüm hammaddelere sahip olduğunu söylüyor

Satürn’ün okyanus ayı Enceladus, güneş sistemimizdeki yaşam arayışında giderek daha fazla ilgi görüyor. Enceladus ve onun buzla kaplı okyanusu hakkında bildiklerimizin çoğu Cassini misyonundan geliyor. Cassini, Satürn sistemindeki araştırmasını 2017 yılında sonlandırdı ancak bilim insanları hâlâ veriler üzerinde çalışıyor.

Cassini verilerine dayanan yeni araştırma, Enceladus’un yaşam için gerekli kimyasallara sahip olduğu fikrini güçlendiriyor.

Görevi sırasında Cassini, Enceladus’un buzlu kabuğundan fışkıran gayzer benzeri su bulutlarını keşfetti. 2008 yılında Cassini yakın mesafeden uçuş gerçekleştirdi ve Kozmik Toz Analizörü (CDA) ile dumanları analiz etti. CDA, bulutlardaki suyun karbondioksit, su buharı ve karbon monoksit dahil olmak üzere şaşırtıcı miktarda uçucu madde karışımı içerdiğini gösterdi. Ayrıca eser miktarda moleküler nitrojen, basit hidrokarbonlar ve karmaşık organik kimyasallar da bulundu.

Ancak Cassini’nin verileri, görevini tamamlayıp Satürn’ün atmosferindeki yok oluşa gönderilmesinden altı yıl sonra bile hala analiz ediliyor. A yeni kağıt gönderildi bioRxiv “Teorik Ekosistemlerin Genelleştirilmiş Modelleriyle Uyumlu Enceladus’un Elementel Bileşiminin Gözlemleri” başlıklı araştırmada bazı yeni bulgular sunuluyor. Baş yazar, Santa Fe Enstitüsü’nde doktora sonrası araştırmacı olan Daniel Muratore’dur.

Çalışma, Enceladus okyanusunda amonyak ve inorganik fosforun keşfine odaklanıyor. Araştırmacılar, bu kimyasalların Enceladus’u hayata nasıl uygun hale getirebileceğini anlamak için ekolojik ve metabolik teori ve modellemeyi kullandılar. Yazarlar şöyle açıklıyor: “Ekosistemleri desteklemek için biyoaktif bileşiklerin eşik konsantrasyonları hakkında spekülasyon yapmanın yanı sıra, metabolik ve ekolojik teori, dünya dışı ortamların yaşayan ekosistemlerle uyumlu olup olmadığını değerlendirmek için güçlü bir yorumlayıcı mercek sağlayabilir.”

Ekolojik teorinin kritik bir bileşeni Redfield oranıdır. Adını Amerikalı oşinograf Alfred Redfield’den almıştır. 1934’te Redfield, karbon/nitrojen/fosfor oranının (C:N:P) okyanus biyokütlesinde 106:16:1 oranında oldukça tutarlı olduğunu gösteren sonuçlar yayınladı. Diğer araştırmacılar, bölgeye ve mevcut fitoplankton türlerine bağlı olarak oranın biraz değiştiğini buldu. Daha yeni çalışmalar oranı 166:22:1’e geliştirdi.

Kesin sayılar mutlaka kritik nokta değildir. Redfield’ın vardığı sonuç hayati önem taşıyor. Redfield oranı, derin okyanustaki canlıların kimyası ile okyanusun kendisi arasında dikkate değer bir birlik olduğunu göstermektedir. Okyanus suyu ile plankton besinleri arasında biyotik geri bildirime dayalı bir denge olduğunu öne sürdü. Besinler ve basit yaşam için kimyasal bir çerçeve tanımladı.

Redfield makalesinin sonuç kısmında, “Açıklaması ne olursa olsun, denizdeki biyolojik olarak mevcut nitrojen ve fosfor miktarları ile plankton tarafından kullanılan oranlar arasındaki benzerlik çok ilgi çekici bir olgudur” dedi.

Peki Enceladus’un okyanusunda amonyak ve fosforun keşfi Redfield oranı ve Enceladus’un biyolojik potansiyeli ile nasıl ilişkilidir?

Redfield oranı Dünya’daki Hayat Ağacı’nın her yerinde yaygındır. Yeni makalenin yazarları şöyle yazıyor: “Bu görünürdeki yaygınlık nedeniyle, Redfield oranı, özellikle Europa ve Enceladus gibi okyanus dünyalarında astrobiyolojik yaşamın tespiti için bir hedef imza olarak kabul edildi.” Hayat söz konusu olduğunda, devam etmemiz gereken tek şey Dünya’dır. Dolayısıyla, yaşamı destekleyen diğer potansiyel dünyaları incelemek için burada, Dünya’daki yaşamın kimyasının temel yönlerini bir mercek olarak kullanmak mantıklıdır.

Cassini’nin Enceladus’un bulutlarından elde ettiği verilerin analizi, okyanusta yüksek düzeyde inorganik fosfat olduğunu gösteriyor. Cassini’nin bulgularına dayanan diğer jeokimyasal simülasyonlar da aynı şeyi gösteriyor. Yazarlar, “Bu fosfor raporları, Enceladus bulutundan karasal yaşamın çok sayıda temel bileşenini (C, N, H, O) tanımlayan önceki çalışmaların kuyruklarını takip ediyor” diye açıklıyor. Daha da fazla analiz, okyanusun, amino asit öncüleri, amonyum ve hidrokarbonlar gibi canlı organizmalarda yaygın olan birçok kimyasal maddeyi içerdiğini gösteriyor.

Yani Enceladus’un okyanusu zengin bir kimyaya sahip ve birçok kimyasal yaşamın kimyasal yapısını yansıtıyor. Özellikle Enceladus’un metanojenezi destekleyebileceğine dair ortaya çıkan bir hipotez var. Dünya’nın Archaea’ları, Dünya üzerindeki farklı çevre koşullarının geniş bir alanında metanojenez gerçekleştiriyor ve bunu üç milyar yıldan fazla bir süredir yaparak hayatta kalma kabiliyetlerini kanıtlıyor. Biyokimyasal modelleme, Dünya’daki metanojenlerin Enceladus’un okyanusuyla uyumlu olduğunu gösteriyor.

Araştırmacılar, Enceladus’taki metanojenlerin orada hayatta kalıp kalamayacaklarını görmek için yeni ve daha ayrıntılı bir model geliştirdiler. Modelleri ağırlıklı olarak Redfield oranına dayanıyordu. Ay’ın okyanusunda fosforun yüksek seviyelerde bulunmasına rağmen genel oranın “Dünya benzeri hücrelerle sınırlı olabileceğini” buldular.

“Bu besin maddelerinin yüksek stokları, küçük veya metabolik olarak yavaş bir biyosfer, yaşamın yakın zamanda ortaya çıktığı bir biyosfer nedeniyle eksik azalmayla tutarlı olabilir” veya dengesizliğe neden olabilecek diğer nedenler olabilir.

Peki bu Enceladus’ta yaşam olasılığını nereye bırakıyor?

Biyoimza biliminin henüz başlangıcındayız. Tek tek kimyasalları tanımlayabiliyoruz ancak bu kadar uzaktan Enceladus’un genel kimyasını doğru bir şekilde ölçemiyoruz. Bu makale de dahil olmak üzere daha yeni biyoimza araştırmaları, biyolojik süreçlerin kimyasal elementleri açıklayıcı yollarla nasıl yeniden düzenlediğini tanımlamayı amaçlamaktadır. Redfield’ın yaptığı gibi ekosistemlerin tamamına bakarak bilim insanları daha az belirsiz olan yeni biyolojik imzalar keşfedebilirler.

Eğer bunu yapabilirsek, Dünya dışı yaşam formlarının kimyasalları tamamen farklı şekillerde yeniden düzenlediğini keşfedebiliriz.

Bu araştırma, bazıları yanlış pozitif olabilen bireysel kimyasal biyoimzalardan daha fazlasını tespit etmeye yönelik yeni bir çabanın parçası. Örneğin metan bir biyo-imza olabilir ama aynı zamanda abiyotik olarak da üretilebilir. Venüs’te yakın zamanda keşfedilen fosfin gibi başkaları da var.

Ekosistemleri bir bütün olarak anlamak bir sonraki adımdır. Dikkate alınması gereken şaşırtıcı sayıda faktör var. Hücre büyüklüğü, besin bulunabilirliği, radyasyon, tuzluluk, sıcaklık. Durmadan. Ancak Enceladus, Europa veya başka herhangi bir yerdeki genel kimyasal ortamı anlamak için daha ayrıntılı verilere ihtiyacımız var.

Neyse ki alet bilimi gelişmeye devam ediyor ve Europa’ya yapılacak yaklaşan görevler daha geniş bir resim çizmeye başlayacak. Yazarlara göre bir sonraki adım daha kapsamlı veriler ve daha genelleştirilmiş bir yaklaşım gerektiriyor.

“Bu sonuçların sonuçlarını daha iyi anlamak için daha ileri astrobiyolojik araştırmalara iki öncelik öneriyoruz” diye yazıyorlar. “Öncelikle, astrobiyoloji literatüründe daha genelleştirilmiş metabolizma ve fizyoloji kavramlarını keşfetme yönündeki önceki çağrıları yineliyoruz.” Ayrıca biyokimya yoluyla karasal yaşamla doğrudan paralellikler aramanın Enceladus’ta yaşam aramak için en iyi strateji olmayabileceğini de öne sürüyorlar.

“İkincisi, Dünya analog ortamlarının kapsamını, Enceladus için önerilenleri yansıtan aşırı kaynak tedarik oranlarına sahip olanları da içerecek şekilde genişletmenizi öneriyoruz” diye açıklıyorlar.

Bu çalışmanın açıkça gösterdiği gibi, yaşanabilirlik anlayışımız giderek artıyor. Muhtemelen aniden anladığımız hiçbir aydınlatıcı an olmayacak.

Doğa, her biri kendi kimyasına sahip çok çeşitli dünyalar yaratmıştır. Redfield oranı gibi araçları mercek olarak kullanmak, bu dünyalara tüm benzersiz görkemleriyle bakmanın bir yolu olsa da, tünel görüşü elde edemiyoruz.

Diğer dünyalardaki yaşam hakkında hayal gücümüzün hayal ettiği şeylerin çoğu hayal ürünü ve ihtimal dışı olsa da, Enceladus’ta yaşam başka bir yol bulabilirdi. Yaşamın kimyasal ortamlarda var olmasının ve yeniden düzenlemesinin farklı yolları olabilir.