Dünya’da yaşam nasıl başladı? Anahtar, atmosferik pus olabilir

Yakın zamanda kabul edilen bir çalışma Gezegensel Bilim Dergisi ve şu anda gönderildi -e arXiv ön baskı sunucusu, gezegenin ilk oluşumu ile 500 milyon yıl sonrası arasında, Hadean jeolojik eon olarak da bilinen, Dünya üzerinde var olan organik sislerin, nükleobazlar ve amino asitler de dahil olmak üzere yaşam için gerekli yapı taşlarını nasıl içerebileceğini araştırıyor. Bu çalışma, bilim adamlarının yalnızca erken dönem Dünya’daki koşulları daha iyi anlamalarına yardımcı olmakla kalmayıp, aynı zamanda Satürn’ün en büyük ayı Titan’daki aynı koşulların yaşamın yapı taşlarını da üretip üretemeyeceğini de anlamalarına yardımcı olma potansiyeline sahip.

Burada Universe Today, Johns Hopkins Üniversitesi Morton K. Blaustein Yer ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nde Doktora Sonrası Araştırmacı olan ve çalışmanın baş yazarı Dr. Ben KD Pearce ile bu son çalışmayı, çalışmanın bulguları, potansiyel takipler hakkında tartışıyor. -up araştırması, NASA’nın Titan’a yaklaşan Dragonfly misyonu ve Titan’da yaşam olup olmadığını düşünüp düşünmediği.

Pearce, Universe Today’e, Carl Sagan’ın da dahil olduğu geçmiş laboratuvar çalışmalarının, kimyasal reaksiyonların işe yaraması için en yüksek seyreltmenin (veya su gibi bir solvent ilavesinin) 100 mikromolar veya yaklaşık milyonda 10 parça (ppm) olduğunu nasıl keşfettiğini anlatıyor. Seyreltme çok güçlüyse kimyasal karışımdaki moleküller birbirini bulamaz, diyor.

Dr. Pearce, Universe Today’e şunları söylüyor: “Sonuçta, ilk Dünya, Satürn’ün uydusu Titan’a çok benzeyen, puslu bir yerdi.” “Bunun nedeni, 4 milyar yıldan fazla bir süre önce, Dünya’nın Titan’a benzer şekilde hidrojen, metan ve nitrojen açısından zengin bir atmosfere sahip olmasıdır! Bu sis parçacıklarının ilginç yanı, bunların esasen biyomoleküllü kar taneleri olmaları, yani yaşamın yapı taşlarının büyük kümeleri olmalarıdır. Bu parçacıklar 4 milyar yıl önce Dünya yüzeyine yerleşip göletlere düştüğünde, bağlar kopacak ve yaşamın yapı taşları açısından zengin bir gölet elde edilebilecekti. Bu kaynağın 100’ü aşıp aşmayacağını bilmek istedik. Havuzlardaki mikromolar eşik, reaksiyona girmeleri ve ribonükleik asit (RNA) gibi ilk bilgi moleküllerini oluşturma sürecini başlatmaları için yeterince konsantre olabilir.”

Araştırma için araştırmacılar, laboratuvar ortamında %0,5 ile %5 arasında metan içeren atmosferik koşullar altında organik bulanıklıklar oluşturdular ve bir gaz kromatografisi/kütle spektrometresi (GC/MS) kullanarak bulanıklıkları eser miktarda amino asit ve nükleobaz açısından analiz ettiler. Ek olarak, yaşanmaz bir yüzey üzerinde duran numuneleri simüle etmek için numuneleri 200°C’ye (392°F) kadar ısıttılar. Ekip daha sonra aynı ortamlarda bulunabilecek nükleobazların sayısını araştırmak için sonuçlarını bilgisayar modelleriyle karşılaştırdı.

Dr. Pearce, Universe’e “Nükleobazların havuz konsantrasyonlarını organik bulanıklıklardan modellediğimizde (deneysel verilerimizi kullanarak), bu kaynağın bugüne kadar modellediğimiz en zengin, en uzun ömürlü kaynak olabileceğini keşfettik” dedi. Bugün. “Bir hatırlatma olarak, bugüne kadar üzerinde çalıştığımız tüm kaynaklar (meteoritler, gezegenler arası toz ve atmosferik HCN) 100 mikromolar konsantrasyonun altına yol açtı; ancak şimdi nihayet bu eşiğe ulaşan bir kaynak bulduk.”

Sonunda ekip, Hadean jeolojik dönemi sırasında Dünya’daki “sıcak küçük göletlerde” nükleobazların var olabileceğini keşfetti. Ekip, ısıtma deneyi ile bu tür numunelerin sıcak bir yüzeyde hayatta kalamayacağını tespit etti. Son olarak, Dr. Pearce, Universe Today’e not ederek, organik sislerin yalnızca antik Dünya’daki metan açısından zengin bir atmosferde yaşamın yapı taşlarını üretebileceği, ancak “ancak yaşanmaz bir yüzey oluşturacak kadar zengin olmadığı” sonucuna vardılar. Bu inanılmaz bulgular göz önüne alındığında, hangi takip araştırması yürütülüyor veya planlanıyor?

Dr. Pearce, Universe Today’e şunları söylüyor: “Şu anda Purdue Üniversitesi’nin Dünya, Atmosfer ve Gezegen Bilimleri Bölümü’ndeki laboratuvarımda kullanılmak üzere 2024 sonbaharında açılacak yeni bir deney düzeneği inşa ediyorum.” “Bu laboratuvara Kökenler ve Astrobiyoloji Araştırma Laboratuvarı adı veriliyor. Bu deney, yeni araştırma grubumun aynı anda atmosferik kimyayı (örneğin, HCN ve organik pus üretimi) ve erken Dünya’nın gölet kimyasını modellemesine olanak tanıyacak. İlk hedefimiz bunu kullanmak olacak. Simüle edilmiş bir erken Dünya ortamında, RNA gibi yaşamın ilk bilgi moleküllerinin üretimini göstermek.”

Bu çalışma, NASA’nın Dragonfly misyonunu Titan’a göndermeyi planlamasıyla birlikte geliyor; bu misyonun şu anda Temmuz 2028’de fırlatılması planlanıyor ve Titan’ın yüzeyine 2034 yılında “Shangri-La” kumul alanlarına inmesi planlanıyor. Dragonfly, hedefi Titan’ın etrafında “zıplayarak” Titan’ın potansiyel yaşanabilirliğine dair kanıt aramak olan bir quadcopter’dır ve şu anda 3,3 yıllık bilim aşamasıyla birlikte 10 yıllık planlanmış bir görev zaman çizelgesine sahiptir. Bilimsel yükü bir kütle spektrometresi, gama ışını ve nötron spektrometresi, jeofizik ve meteoroloji paketi ile bir dizi mikroskobik ve panoramik kameradan oluşacak.

Dragonfly’ın Titan günü boyunca çalışması ve geceleri yerde kalması ve her birinin yaklaşık sekiz Dünya günü veya 192 saat sürmesi planlanıyor. Şu anda Dragonfly’ın gece boyunca şarj olacak Çok Görevli Radyoizotop Termoelektrik Jeneratörden (MMRTG) oluşan pilleriyle tek bir pil şarjıyla 16 kilometreye (10 mil) kadar uçabileceği varsayılıyor. MMRTG’ler, şu anda NASA’nın Mars’taki Merak ve Azim gezicilerine güç sağlamak için kullanıldıklarından, uzay görevlerinde başarılı bir geçmişe sahiptir. Peki Dragonfly bu çalışmanın bulgularına nasıl katkıda bulunacak veya bu bulguları nasıl çürütecek?

Dr. Pearce Universe Today’e şunları söylüyor: “Titan’da tonlarca organik pus olduğu göz önüne alındığında, yüzeyin yaşamın yapı taşları açısından zengin, korunmuş organik pus parçacıkları içermesini bekleyebiliriz. Dragonfly bir kütle spektrometresi içerecek ve binayı karakterize edebilecektir. Laboratuvar çalışmalarımızı potansiyel olarak doğrulamak için bu parçacıklardaki yaşam blokları.”

Titan’ın zengin bir keşif geçmişi var; çünkü onlarca yıldır çok sayıda uzay aracı, yalnızca tüm güneş sistemindeki en büyük ikinci uydu değil, aynı zamanda kalın bir atmosfere sahip tek uydu olan bu gizemli dünya hakkında daha fazla bilgi edinmemize olanak sağladı. NASA’nın Pioneer 11, Voyager 1 ve Voyager 2 uzay araçlarının kameraları, ayın kalın ve puslu atmosferi nedeniyle Titan’ın yüzeyini görüntüleyemiyorken, NASA’nın Cassini uzay aracı, kızılötesi kameralarını ilk kez Titan’ın yüzeyini görüntülemek için başarıyla kullandı. Bu görüntüler, Titan’ın yalnızca aşırı soğuk sıcaklıklarda (Titan’ın yüzey sıcaklığı –179°C (–290°F)) var olabilen sıvı metan ve etan göllerine sahip olduğu yönündeki önceki hipotezleri doğruladı.

Cassini, yörüngedeki uzay aracından ayrılarak Titan’ın yüzeyine inen ve yalnızca sıvı koşullar altında oluşabilen yuvarlak kayaların yüzey özelliklerini geri gönderen Avrupa Uzay Ajansı’nın Huygens sondasını yanında taşıdı. Peki Titan’ın metan atmosferi ve sıvı gölleriyle eski Dünya’ya benzeyebileceği göz önüne alındığında, Titan’da yaşam bulabilecek miyiz?

Dr. Pearce, Universe Today’e şunları söylüyor: “Titan’daki tek yaşanabilir ortam, yeraltının derinlikleridir; bir matkap ya da yüzeye bir şeyler fışkırtan bir şofben olmadan buraya ulaşmak hiç de kolay değil.” “Dolayısıyla Dragonfly’ın ötesinde onlarca yıl boyunca en iyi yerlere bakacağımızdan bile emin değilim. Şu anki en iyi hipotezlerimizin göletlerin ıslak-kuru döngülerini içerdiği göz önüne alındığında, Titan’da yaşamın kökenini hayal etmek de benim için zor. bu –180°C Titan’da mümkün olmazdı. Ancak son on yılda bilimden öğrendiğim bir şey varsa o da yeni bulgularla sıklıkla yanıldığımızdır ve bunu kesinlikle memnuniyetle karşılarım! Bakmak her zaman daha iyidir, sadece durumunda.”