‘Oumuamua’nın panspermia teorisi üzerindeki etkileri

19 Ekim 2017’de Pan-STARRS araştırması yapan gökbilimciler, güneş sistemimizden ilk kez geçen yıldızlararası bir nesneyi (ISO) tespit etti. 1I/2017 U1 ‘Oumuamua olarak bilinen nesne, önemli bilimsel tartışmalara yol açtı ve bugün hala tartışmalı. Herkesin hemfikir olduğu şey, bu nesnenin tespitinin ISO’ların düzenli olarak güneş sistemimize girdiğini göstermesiydi. Dahası, daha sonra yapılan araştırmalar, bu nesnelerden bazılarının zaman zaman meteor olarak Dünya’ya geldiğini ve yüzeye çarptığını ortaya çıkardı.

Bu çok önemli bir soruyu gündeme getiriyor: Eğer ISO’lar milyarlarca yıldır Dünya’ya geliyorsa, yaşam için gereken malzemeleri de yanlarında getirmiş olabilirler mi? Yakın tarihli bir makalede, bir araştırmacı ekibi ISO’ların panspermiden (yaşam tohumlarının evrende var olduğu ve asteroitler, kuyruklu yıldızlar ve diğer gök cisimleri tarafından dağıtıldığı teorisi) sorumlu olmasının sonuçlarını değerlendirdi. Elde edilen sonuçlara göre ISO’lar, Samanyolu boyunca potansiyel olarak yüz binlerce (veya muhtemelen milyarlarca) Dünya benzeri gezegenin tohumunu atabilir.

Ekip, Thomas Jefferson Bilim ve Teknoloji Lisesi’nin (TJSST) son sınıf öğrencisi David Cao tarafından yönetildi. Kendisine George Mason Üniversitesi’nde (GMU) fizik ve astronomi doçenti ve Mason Gözlemevleri Direktörü Peter Plavchan ve GMU’da astrofizik ve gezegen bilimi profesörü Michael Summers katıldı. Son zamanlarda “Oumuamua’nın Panspermia Üzerindeki Etkileri” başlıklı makaleleri gönderildi ile arXiv ön baskı sunucusu, Amerikan Astronomi Topluluğu (AAS) tarafından yayınlanmak üzere inceleniyor.

Kısaca özetlemek gerekirse panspermi, yaşamın Dünya’ya yıldızlararası ortamdan (ISM) gelen nesneler tarafından getirildiği teorisidir. Bu teoriye göre bu canlılık, uzayın zorlu şartlarında hayatta kalabilen ekstremofil bakteriler formundaydı. Bu süreç boyunca, nesneler potansiyel olarak yaşanabilir gezegenlere ulaşana ve onları etkileyene kadar ISM’den geçerken, yaşam kozmos boyunca dağıtılır. Bu, panspermiyi, Dünya’daki yaşamın nasıl başladığına (aka abiogenez) ilişkin rakip teorilerden önemli ölçüde farklı kılar; bunlardan en yaygın kabul göreni RNA Dünyası Hipotezi’dir.

Bu hipotez, RNA’nın evrimde DNA ve proteinlerden önce geldiğini ve sonunda Dünya üzerindeki (yani yerli olarak ortaya çıkan) ilk yaşamın ortaya çıktığını belirtir. Ancak Cao’nun Universe Today’e e-posta yoluyla söylediği gibi pansperminin değerlendirilmesi zordur:

“Pansperminin değerlendirilmesi zordur çünkü bir araya getirilmesi gereken, çoğu sınırsız ve bilinmeyen pek çok farklı faktör gerektirir. Örneğin, pansperminin arkasındaki fiziği (en eski fosilleşmiş kanıtlardan önce Dünya ile kaç nesnenin çarpıştığı) dikkate almalıyız. yaşam için?), biyolojik faktörler (ekstremofiller süpernova gama radyasyonuna dayanabilir mi?) vb.

“Bu faktörlerin her birine ek olarak, henüz cevabını bulamadığımız veya etkili bir şekilde modelleyemediğimiz sorular da var; örneğin, yaşam taşıyan bir nesne Dünya’ya çarpsa bile Dünya’ya gerçekten ulaşan ekstremofillerin sayısı ve olasılık Yaşamın aslında yabancı aşırılık yanlılarından başlayabileceğini.Bu faktörlerin toplanması, değişen yıldız oluşum hızı ve yakın zamanda serbest yüzen bazı başıboş gezegenlerin tespiti gibi daha pek çok faktörle birlikte panspermiyi değerlendirmeyi zorlaştırıyor ve bu nedenle bizim araştırmamız Pansperminin akla yatkınlığı konusundaki anlayış sürekli değişiyor.”

‘Oumuamua’nın 2017 yılında tespiti, bir ISO’nun ilk kez gözlemlenmesi nedeniyle astronomi için önemli bir dönüm noktası oluşturdu. Tespit edilmiş olması, bu tür nesnelerin evrende istatistiksel olarak anlamlı olduğunu ve ISO’ların muhtemelen güneş sisteminden düzenli olarak geçtiğini (bazılarının hala burada olması muhtemeldir) gösterdi. İki yıl sonra, ikinci bir ISO’nun güneş sistemine girdiği tespit edildi (2I/Borisov), ancak bu sefer doğası hakkında bir gizem yoktu. 2I/Borisov güneşimize yaklaşırken kuyruklu yıldız olduğunu gösteren bir kuyruk oluşturdu.

Daha sonraki araştırmalar, bu nesnelerden bazılarının Dünya yüzeyine çarpan meteorlara dönüştüğünü ve hatta birkaçının tanımlandığını gösterdi. Buna 2014 yılında Pasifik Okyanusu’na düşen (ve Galileo Projesi tarafından yapılan çalışmanın konusu olan) bir meteor olan CNEOS 2014-01-08 de dahildir. Cao’nun açıkladığı gibi, bu yıldızlararası ziyaretçilerin tespit edilmesinin aynı zamanda panspermi ve Dünya’daki yaşamın kökenleri hakkında devam eden tartışmalar hakkında da sonuçları var:

“‘Oumuamua, yıldızlararası nesnelerin sayı yoğunluğunu ve kütle yoğunluğunu modellemek için fiziksel özelliklerini, özellikle de kütlesini, boyutunu (küresel yarıçapı) ve ima edilen ISM sayı yoğunluğunu kullanabileceğimizden, panspermi modelleri için yeni bir veri noktası görevi görüyor. Bu modeller, yıldızlararası ortamdaki nesnelerin akı yoğunluğunu ve kütle akışını tahmin etmemizi sağlar ve bu modellerle, 0,8 milyar yıl boyunca (bu, 2000’ler arası varsayılan zaman dilimidir) Dünya’yı etkileyen toplam nesne sayısını yaklaşık olarak tahmin edebiliriz. Dünyanın oluşumu ve yaşamın en eski kanıtı).

“Bu 0,8 milyar yıllık dönemde Dünya’da meydana gelen çarpışma olaylarının toplam sayısını bilmek, panspermi için hayati öneme sahiptir, çünkü bu dönemde yıldızlararası nesnelerle daha fazla sayıda çarpışma olayı, panspermi için daha yüksek bir olasılık anlamına gelir. Kısacası, panspermi için fiziksel özellikler yıldızlararası ‘Oumuamua, panspermia olasılığını belirleyen matematiksel modellerin yaratılmasına izin veriyor.”

Pansperminin ardındaki fiziği (yani sayı yoğunluğu, kütle yoğunluğu, toplam çarpma olayları vb.) dikkate alan matematiksel modellere ek olarak Cao ve meslektaşları, ekstremofilleri astrofizik olaylardan korumak için gereken minimum nesne boyutunu tanımlayan bir biyolojik model uyguladılar ( süpernovalar, gama ışını patlamaları, büyük asteroit çarpmaları, yanından geçen yıldızlar vb.). Önceki bir makalede ele alındığı gibi, son araştırmalar kozmik ışınların başka bir sisteme ulaşmadan önce en büyük ISO’lar dışındaki tüm ISO’ları aşındırdığını göstermiştir.

Bu ek hususlar sonuçta Dünya’yı etkileyecek (astrofiziksel kaynaklar tarafından sterilize edilmemiş) nesnelerin sayısını ve panspermi olasılığını etkiler. “Minimum nesne boyutunu elde etmek için çeşitli modeller uyguladık; örneğin, bir ejektanın en yakın süpernova öncüsüne olan mesafesinin kaba bir tahminini vermek için küre paketleme yöntemi (yoğun bir yıldız kümesi olan Orion A’yı modelimiz olarak kullandık) Cao, “Bu, ejektaya ulaşan gama radyasyonu ve ejektanın (su buzu) en muhtemel kimyasal bileşimine dayanan zayıflama katsayısı (fırlatılanın ne kadar radyasyon emdiği)” dedi.

Ekip, birleşik fiziksel ve biyolojik modellere dayanarak, yaşamın ortaya çıkmasından önce Dünya’ya çarpan püskürmelerin sayısına ilişkin tahminler elde etti. Batı Avustralya’da bulunan en eski fosilleşmiş kanıtlara göre (Arkean Çağı’na tarihlenen kayalardan), en eski yaşam formları M.Ö. 3,5 milyar yıl önce.

Cao şunları söyledi: “Pansperminin Dünya’da yaşamı tetikleme olasılığının maksimum 10 civarında olduğu sonucuna vardık.^-5veya %0,001. Bu olasılık düşük gibi görünse de en iyimser koşullar altında potansiyel olarak 4×10⁹ Galaksimizde toplam yaşanabilir bölge ötegezegenleri mevcut, bu da toplam 10 gezegene işaret ediyor olabilir.⁴ yaşamı barındıran yaşanabilir dünyalar.

“Ek olarak, analizimizi, yaşamın en eski fosilleşmiş kanıtlarından önceki Dünya tarihinin ilk 0,8 milyar yılıyla sınırlandırdık, ancak yaşamın bir gezegenin ömrü boyunca herhangi bir noktada tohumlanabileceği ve gezegenlerin yaşanabilir yaşam süreleri önemli ölçüde daha uzun olduğu için (5 yıla kadar) –10 milyar yıl), galaksimizde yaşam barındıran yaşanabilir dünyaların toplam sayısına ilişkin tahminimizi bir kat artırdık.”

Bundan Cao ve meslektaşları yaklaşık 10 sonuç elde etti.⁵ Galaksimizde yaşamı barındırabilecek yaşanabilir gezegenler. Ancak bu tahminler gezegenin yaşanabilirliğine ilişkin en iyimser tahminlere dayanıyor. Başka bir deyişle, yaşanabilir bölgelerde yörüngede dönen Dünya büyüklüğündeki tüm kayalık gezegenlerin yaşamı destekleyebildiğini, yani kalın atmosferlere, manyetik alanlara, yüzeylerinde sıvı suya ve atmosferimize girerken hayatta kalan tüm yaşam taşıyan püskürmelere sahip olduklarını varsayar. yüzeyde mikrop biriktirme yeteneğine sahiptir.

Cao’nun özetlediği gibi, sonuçları panspermiyi kanıtlamıyor veya Dünya’daki yaşamın kökenleri hakkındaki tartışmayı çözmüyor. Yine de yaşamın buraya ‘Oumuamua gibi nesneler aracılığıyla gelmiş olma ihtimaline dair değerli bilgiler ve kısıtlamalar sağlıyorlar. Ne olursa olsun, bu bulguların giderek daha çeşitli bir alan haline gelen astrobiyoloji için önemli çıkarımları olması muhtemeldir:

“Yaşamın kökeni olarak panspermiyi incelemek için fizik, biyoloji ve kimyayı bir araya getiriyoruz ve bir araştırma alanında bu kadar çeşitli konuların bulunması nadirdir. Astrobiyolojinin daha disiplinler arası olma yönünde bir eğilim gösterdiğini düşünüyorum, bunun da öyle olduğuna inanıyorum.” Olumlu bir eğilim çünkü bu, tüm alanlardan uzmanların astrobiyolojiyi ilerletmesine olanak sağlayacaktır. Araştırmamız bu eğilime katkıda bulunabilir. Panspermiye ilişkin bulgularımız açısından, pansperminin Dünya’da yaşamı tetikleme olasılığı pek olası değildir, ancak yaşanabilir bölge gezegenlerinin sayısı galaksimizdeki yaşam çok daha büyük.

“Gelecekteki astrobiyoloji çalışmaları, bu bulguları panspermi üzerine yaptığımız araştırmaların üzerine inşa etmek için kullanabilir. Ancak, pansperminin inandırıcılığını etkileyebilecek tüm faktörleri dahil etmiyoruz ve hatta bilmiyoruz. Bulgularımızın gelecekteki panspermi çalışmaları için yeni araştırma alanları açtığına inanıyorum. Gelecekte diğer dünyalarda yaşama dair kanıtlar bulursak, ister güneş sistemimizde ister dış gezegen atmosferlerindeki biyolojik imzalar yoluyla olsun, potansiyel bir çalışma alanı deneysel ve gözlemsel testleri dikkate almaktır. panspermia mekanizmasıyla gelen yaşam ile bağımsız olarak evrimleşip ortaya çıkan yaşam arasında ayrım yapmak.”