MIT bilim insanları, dünya dışı yaşam arayışında, bir gezegenin karbon-lit atmosferinin, komşularına göre, yaşanabilirliğin kesin ve tespit edilebilir bir sinyali olabileceğini söylüyor. Kredi bilgileri: SciTechDaily.com
Gezegenlerin atmosferlerinde düşük karbon bolluğu James Webb Uzay Teleskobu tespit edebilir, yaşanabilirliğin bir işareti olabilir.
Bilim adamları MİT, Birmingham Üniversitesive başka yerlerde gökbilimcilerin sıvı su ve hatta diğer gezegenlerde yaşam bulma konusunda en iyi şansının, atmosferlerinde kimyasal bir özelliğin varlığından ziyade yokluğunu aramak olduğunu söylüyorlar.
Araştırmacılar, eğer karasal bir gezegenin atmosferinde aynı sistemdeki diğer gezegenlere kıyasla çok daha az karbondioksit varsa, bunun o gezegenin yüzeyinde sıvı suyun ve muhtemelen yaşamın bir işareti olabileceğini öne sürüyorlar.
Dahası, bu yeni imza NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) görüş alanı içindedir. Bilim insanları yaşanabilirliğin başka belirtilerini öne sürse de, bu özelliklerin mevcut teknolojilerle ölçülmesi imkansız olmasa da oldukça zorlayıcı. Ekip, nispeten tükenmiş karbondioksitten oluşan bu yeni imzanın, şu anda tespit edilebilen tek yaşanabilirlik işareti olduğunu söylüyor.
“Kutsal Kase dış gezegen bilimin amacı yaşanabilir dünyalar ve yaşamın varlığını aramaktır, ancak şu ana kadar konuşulan tüm özellikler en yeni gözlemevlerinin ulaşamayacağı bir yerdeydi” diyor MIT’de gezegen bilimleri yardımcı doçenti Julien de Wit. “Artık başka bir gezegende sıvı su olup olmadığını öğrenmenin bir yolunu bulduk. Ve bu önümüzdeki birkaç yıl içinde ulaşabileceğimiz bir şey.”
Bu çizimde, NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu üzerindeki çok katmanlı güneş kalkanı, gözlemevinin petek aynasının altında uzanıyor. Webb, dünya çapında binlerce gökbilimciye hizmet veren, önümüzdeki on yılın önde gelen gözlemevidir. Evrenimizin tarihinin her aşamasını inceliyor. Katkıda bulunanlar: NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez
Ekibin bulguları yakın zamanda yayınlandı. Doğa Astronomi. De Wit, çalışmayı İngiltere’deki Birmingham Üniversitesi’nden Amaury Triaud ile birlikte yönetti. MIT ortak yazarları arasında Benjamin Rackham, Prajwal Niraula, Ana Glidden Oliver Jagoutz, Matej Peč, Janusz Petkowski ve Sara Seager ile Woods Hole Oşinografi Enstitüsü’nden (WHOI) Frieder Klein, Fransa’daki Ècole Polytechnique’den Martin Turbet ve Bordeaux Astrofizik Laboratuvarı’ndan Franck Selsis.
Bir Parıltının Ötesinde
Gökbilimciler şimdiye kadar güneş sistemimizin ötesinde 5.200’den fazla dünya tespit etti. Gökbilimciler, mevcut teleskoplarla bir gezegenin yıldızına olan mesafesini ve yörüngesini tamamlaması için geçen süreyi doğrudan ölçebilmektedir. Bu ölçümler, bilim adamlarının bir gezegenin yaşanabilir bir bölgede olup olmadığı konusunda çıkarım yapmasına yardımcı olabilir. Ancak bir gezegenin gerçekten yaşanabilir olup olmadığını doğrudan doğrulamanın bir yolu yok, yani yüzeyinde sıvı su var.
Bilim insanları, kendi güneş sistemimizde sıvı okyanusların varlığını, sıvı yüzeylerden yansıyan güneş ışığı parlamaları olan “parıltıları” gözlemleyerek tespit edebiliyorlar. Bu parıltılar veya aynasal yansımalar örneğin SatürnAyın büyük göllerinin doğrulanmasına yardımcı olan en büyük uydu Titan.
Ancak uzak gezegenlerde benzer bir parıltıyı tespit etmek mevcut teknolojilerle mümkün değil. Ancak de Wit ve meslektaşları, eve yakın, uzak dünyalarda tespit edilebilecek başka bir yaşanabilir özelliğin daha olduğunu fark etti.
Triaud, “Kendi sistemimizdeki karasal gezegenlerde neler olup bittiğine baktığımızda aklımıza bir fikir geldi” diyor.
VenüsDünya ve Mars Üçünün de kayalık olması ve güneşe göre nispeten ılıman bir bölgede yaşaması bakımından benzerlikler paylaşıyorlar. Dünya, üçlü arasında şu anda sıvı suya ev sahipliği yapan tek gezegendir. Ekip başka bir bariz farklılığa dikkat çekti: Dünya’nın atmosferinde önemli ölçüde daha az karbondioksit var.
Triaud, “Bu gezegenlerin benzer şekilde yaratıldığını varsayıyoruz ve eğer şimdi çok daha az karbona sahip bir gezegen görürsek, bir yere gitmiş olmalı” diyor. “Atmosferden bu kadar çok karbonu uzaklaştırabilecek tek süreç, sıvı su okyanuslarını içeren güçlü bir su döngüsüdür.”
Aslında Dünya’nın okyanusları karbondioksitin emilmesinde önemli ve sürekli bir rol oynamıştır. Yüz milyonlarca yıl boyunca okyanuslar, bugün Venüs’ün atmosferinde bulunan miktara neredeyse eşit miktarda karbondioksit emdi. Gezegen ölçeğindeki bu etki, Dünya’nın atmosferinin, gezegen komşularına kıyasla önemli ölçüde karbondioksit tüketmemesine neden oldu.
Çalışmanın yazarlarından Frieder Klein, “Dünya’da, atmosferdeki karbondioksitin büyük bir kısmı jeolojik zaman dilimleri boyunca deniz suyunda ve katı kayalarda tutularak milyarlarca yıl boyunca iklimin ve yaşanabilirliğin düzenlenmesine yardımcı oldu” diyor.
Ekip, komşularına göre uzak bir gezegende benzer bir karbondioksit azalması tespit edilirse, bunun sıvı okyanuslar ve yüzeyindeki yaşam hakkında güvenilir bir sinyal olabileceğini düşündü.
“Biyolojiden kimyaya ve hatta iklim değişikliği bağlamında karbon tutulumuna kadar pek çok alandaki literatürü kapsamlı bir şekilde inceledikten sonra, gerçekten de karbon tükenmesi tespit edersek bunun sıvı su ve karbon salınımının güçlü bir işareti olma ihtimalinin yüksek olduğuna inanıyoruz. /veya hayat,” diyor de Wit.
Hayata Giden Yol Haritası
Ekip, çalışmalarında tükenmiş karbondioksitin izini arayarak yaşanabilir gezegenleri tespit etmek için bir strateji ortaya koyuyor. Böyle bir araştırma, kendi güneş sistemimize benzer şekilde birbirine nispeten yakın yörüngede dönen, hemen hemen aynı büyüklükte birden fazla karasal gezegenin bulunduğu “kapsüldeki bezelye” sistemleri için en iyi sonucu verecektir. Ekibin önerdiği ilk adım, çoğu gezegenin atmosferine hakim olması beklenen karbondioksitin varlığını arayarak gezegenlerin atmosfere sahip olduğunu doğrulamaktır.
De Wit, “Karbondioksit kızılötesinde çok güçlü bir emicidir ve dış gezegenlerin atmosferlerinde kolayca tespit edilebilir” diye açıklıyor. “Bir karbondioksit sinyali, ötegezegen atmosferlerinin varlığını ortaya çıkarabilir.”
Gökbilimciler bir sistemdeki birden fazla gezegenin atmosfere ev sahipliği yaptığını belirledikten sonra, bir gezegenin diğerlerinden önemli ölçüde daha az karbondioksit içeriğine sahip olup olmadığını görmek için karbondioksit içeriğini ölçmeye geçebilirler. Eğer öyleyse, gezegen muhtemelen yaşanabilir bir yer; yani yüzeyinde önemli miktarda sıvı su barındırıyor.
Ancak yaşanabilir koşullar, mutlaka bir gezegende yaşam olduğu anlamına gelmiyor. Ekip, yaşamın gerçekten var olup olmadığını görmek için gökbilimcilerin bir gezegenin atmosferinde başka bir özellik aramasını öneriyor: ozon.
Araştırmacılar, Dünya’da bitkilerin ve bazı mikropların, okyanuslar kadar olmasa da karbondioksitin çekilmesine katkıda bulunduğunu belirtiyor. Bununla birlikte, bu sürecin bir parçası olarak yaşam formları, güneşin fotonlarıyla reaksiyona girerek ozona dönüşen oksijen yayarlar; bu molekül, tespit edilmesi oksijenin kendisinden çok daha kolay bir moleküldür.
Araştırmacılar, eğer bir gezegenin atmosferi hem ozon hem de tükenmiş karbondioksit belirtileri gösteriyorsa, bu durumun muhtemelen yaşanabilir ve yaşanabilir bir dünya olduğunu söylüyor.
Triaud, “Ozonu görürsek, bunun yaşam tarafından tüketilen karbondioksitle bağlantılı olma ihtimali oldukça yüksektir” diyor. “Ve eğer bu hayatsa, muhteşem bir hayattır. Sadece birkaç bakteri olmayacaktı. Bu, büyük miktarda karbonu işleyebilen ve onunla etkileşime girebilen, gezegen ölçeğinde bir biyokütle olabilir.”
Ekip şunu tahmin ediyor: NASAJames Webb Uzay Teleskobu, Dünya’dan sadece 40 ışıkyılı uzaklıkta, parlak bir yıldızın yörüngesinde dönen yedi gezegenli bir sistem olan TRAPPIST-1 gibi yakındaki çok gezegenli sistemlerde karbondioksiti ve muhtemelen ozonu ölçebilecek.
De Wit, “TRAPPIST-1, JWST ile karasal atmosferik çalışmalar yapabileceğimiz az sayıda sistemden biri” diyor. “Artık yaşanabilir gezegenler bulmak için bir yol haritamız var. Eğer hep birlikte çalışırsak önümüzdeki birkaç yıl içinde paradigma değiştiren keşifler yapılabilir.”
Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için Yaşanabilir Ötegezegenleri Tespit Etmeye Yönelik Çığır Açan Bir Tekniğe bakın.
Referans: Amaury HMJ Triaud, Julien de Wit, Frieder Klein, Martin Turbet, Benjamin V. Rackham, Prajwal Niraula, Ana Glidden, Oliver E. Jagoutz, “Ilıman karasal ötegezegenlerde su okyanusları ve biyokütlenin izleyicisi olarak atmosferik karbon tükenmesi”, Matej Peč, Janusz J. Petkowski, Sara Seager ve Franck Selsis, 28 Aralık 2023, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-023-02157-9