Yeni çalışma, ‘okyanus dünyalarının’ deniz tabanlarındaki hidrotermal deliklerin yaşamı destekleyebileceğini söylüyor

Soğuk okyanus tabanındaki hidrotermal delikleri (süper sıcak sudan oluşan siyah dumanlar) ve onlara yapışan yaşam formlarını gösteren gerçeküstü görüntüleri hepimiz doğa belgesellerinde görmüşüzdür. Şimdi, UC Santa Cruz araştırmacıları tarafından yapılan yeni bir çalışma, Dünya’nın deniz tabanında yaygın olan düşük sıcaklıktaki havalandırma deliklerinin, güneş sistemimizdeki “okyanus dünyaları” üzerinde yaşamı destekleyen koşulların yaratılmasına yardımcı olabileceğini öne sürüyor.

Okyanus dünyaları, genellikle buzlu bir kabuğun altında veya kayalık iç kısımlarında sıvı bir okyanusa sahip olan veya geçmişte sahip olan gezegenler ve aylardır. Dünya’nın güneş sisteminde, Jüpiter’in ve Satürn’ün birkaç uydusu okyanus dünyalarıdır ve bunların varlığı, hakemli akademik çalışmalardan ve uydularla yapılan uzay aracı görevlerinden 2013 bilimkurgu gerilim filmi The Europa Report gibi popüler filmlere kadar her şeyi motive etmiştir.

Pek çok araştırma, bazı okyanus dünyalarının, deniz tabanları altında hidrotermal dolaşımı harekete geçirmek için yeterli ısıyı dahili olarak serbest bıraktığını ileri sürüyor. Bu ısı, Dünya’nın derinliklerinde meydana geldiği gibi radyoaktif bozunma yoluyla üretilir ve muhtemelen gelgitler tarafından üretilen ek ısı da vardır.

Bilim adamlarının ısı, parçacık ve kimyasallar taşıyan sıvıların boşaltıldığını gözlemlediği 1970’lerde Dünya’nın deniz tabanında kaya-ısı-akışkan sistemleri keşfedildi. Birçok havalandırma alanı, özel bakteri örtüleri, kırmızı-beyaz tüp kurtları ve ısıya duyarlı karidesler dahil olmak üzere yeni ekosistemlerle çevriliydi.

Uzaylı deniz tabanlarını simüle etmek

Bunda yeni çalışmabugün dergide yayınlandı Jeofizik Araştırma Dergisi: GezegenlerAraştırmacılar, Dünya’da meydana gelen hidrotermal dolaşımı temel alan karmaşık bir bilgisayar modeli kullandılar. Yerçekimi, ısı, kaya özellikleri ve sıvı sirkülasyon derinliği gibi değişkenleri değiştirdikten sonra hidrotermal menfezlerin çok çeşitli koşullar altında sürdürülebileceğini buldular. Eğer bu tür akışlar Jüpiter’in uydusu Europa gibi bir okyanus dünyasında meydana gelirse, orada da yaşamın var olma ihtimalini artırabilirler.

Çalışmanın başyazarı ve seçkin bir araştırmacı olan Andrew Fisher, “Bu çalışma, düşük sıcaklıktaki (yaşam için çok sıcak olmayan) hidrotermal sistemlerin, Dünya’nın ötesindeki okyanus dünyalarında, yaşamın Dünya’da yerleşmesi için gereken zaman çizelgeleriyle karşılaştırılabilir zaman aralıklarında sürdürülebileceğini öne sürüyor” dedi. UC Santa Cruz’da Dünya ve gezegen bilimleri (EPS) profesörü.

Ekibin bilgisayar modellerini temel aldığı deniz suyu sirkülasyon sistemi, Juan de Fuca Sırtı’nın doğusunda, Pasifik Okyanusu’nun kuzeybatısındaki 3,5 milyon yıllık bir deniz tabanında bulundu. Orada, serin dip suyu sönmüş bir yanardağdan (deniz dağı) içeri akıyor, yaklaşık 30 mil boyunca yer altında seyahat ediyor, sonra başka bir deniz dağı boyunca okyanusa geri akıyor. Makalenin ikinci yazarı ve doktora öğrencisi Kristin Dickerson, “Su, aktıkça ısı topluyor ve içeri aktığı zamankinden daha sıcak bir şekilde ve çok farklı bir kimyayla çıkıyor” diye açıkladı. Dünya ve gezegen bilimleri adayı.

Bir deniz dağından diğerine akış kaldırma kuvvetiyle sağlanır, çünkü su ısındıkça yoğunluğu azalır, soğudukça yoğunluğu artar. Yoğunluktaki farklılıklar kayadaki sıvı basıncında farklılıklar yaratır ve sistem, yeterli ısı sağlandığı ve kaya özellikleri yeterli sıvı dolaşımına izin verdiği sürece devam eden akışların kendisi tarafından sürdürülür. Fisher, “Biz buna hidrotermal sifon diyoruz” dedi.

Dünyanın soğutma sistemi

Yüksek sıcaklıktaki havalandırma sistemleri esas olarak deniz tabanı altındaki volkanik aktivite tarafından yönlendirilirken, Fisher, daha düşük sıcaklıklarda Dünya’nın deniz tabanına girip çıkan çok daha büyük miktarda sıvının, esas olarak gezegenin “arka planda” soğumasıyla yönlendirildiğini açıkladı. “Düşük sıcaklıklı havalandırma yoluyla suyun akışı, boşaltılan su miktarı bakımından Dünya’daki tüm nehirlere ve akarsulara eşdeğerdir ve Dünya’nın ısı kaybının yaklaşık dörtte birinden sorumludur” dedi. “Okyanusun tüm hacmi yaklaşık yarım milyon yılda bir deniz tabanına girip çıkıyor.”

Europa ve Satürn’ün yörüngesindeki küçük bir uydu olan Enceladus üzerinde yapılan hidrotermal dolaşımla ilgili daha önceki birçok çalışma, daha yüksek sıcaklıktaki sıvıları dikkate almıştı. Yeni makalenin üçüncü yazarı ve EPS araştırmacısı Donna Blackman’a göre, karikatürler ve diğer çizimler genellikle deniz tabanlarındaki Dünya’daki siyah sigara içenlere benzeyen sistemleri tasvir ediyor. “Düşük sıcaklıktaki akışların meydana gelme olasılığı daha yüksek olmasa da en azından aynı derecede muhtemeldir” dedi.

Ekip, yeni makalede yer alan bilgisayar simülasyonlarından elde edilen ve Enceladus’un deniz tabanında olduğu gibi çok düşük yerçekimi altında dolaşımın milyonlarca veya milyarlarca yıl boyunca düşük ila orta dereceli sıcaklıklarda devam edebileceğini gösteren bir sonuçtan özellikle heyecan duydu. Bu, küçük okyanus dünyalarının, ısıtma sınırlı olmasına rağmen, deniz tabanlarının altında nasıl uzun ömürlü sıvı sirkülasyon sistemlerine sahip olabileceğini açıklamaya yardımcı olabilir: Isı çıkarmanın düşük verimliliği, esasen güneş sisteminin ömrü boyunca önemli ölçüde uzun bir ömre yol açabilir.

Gezegen bilim adamları, okyanus dünyalarında ne tür koşulların mevcut veya mümkün olduğunu belirlemeye yardımcı olmak için uydu görevlerinden elde edilen gözlemlere bakıyorlar. Yeni makalenin yazarları, bu sonbaharın sonlarında Cape Canaveral, Fla.’da Europa Clipper uzay aracının fırlatılışına, bu konuda işbirliği yapan meslektaşlarıyla birlikte katılmayı planlıyor. Okyanus Dünyalarını Keşfetmek proje.

Araştırmacılar, aktif hidrotermal sistemlerin varlığı açısından okyanus dünyalarının deniz tabanlarının ne zaman doğrudan gözlemleneceğinin belirsizliğini kabul ediyor. Dünya’ya olan uzaklıkları ve fiziksel özellikleri, uzay aracı misyonları için büyük teknik zorluklar ortaya çıkarmaktadır. Makalede şu sonuca varılıyor: “Dolayısıyla, çoğu uzaktan toplanan mevcut verilerden en iyi şekilde yararlanmak ve analog Dünya sistemlerine ilişkin onlarca yıllık ayrıntılı çalışmalardan elde edilen anlayıştan yararlanmak önemlidir.”