Hayat Nedir ve Neye İhtiyacı Vardır?

Bir gün, belki de çok da uzak olmayan bir gelecekte, çok uzaklardaki bir gezegen, bir tür yaşam barındırabileceğine dair ipuçları verebilir ama sırlarını gönülsüzce teslim edebilir.

Uzay teleskoplarımız, atmosferinde bizimkine benzeyen bir gaz karışımı tespit edebilir. Bilgisayar modelleri, gezegenin yaşam taşıma potansiyeli hakkında tahminler sunabilir. Uzmanlar, kanıtların yaşamın varlığına dair güçlü bir kanıt oluşturup oluşturmadığını tartışacak ya da böylesine çığır açan bir yorumu desteklemek için daha fazla kanıt bulmaya çalışacaklardı.

NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde yaşanabilir gezegenler üzerine çalışan bir bilim adamı olan Ravi Kopparapu, “Şu anda altın bir çağın başlangıcındayız” dedi. “Uygarlık tarihinde ilk kez şu soruyu yanıtlayabiliriz: Dünya’nın ötesinde yaşam var mı?”

Ötegezegenler – diğer yıldızların etrafındaki gezegenler – için bu dönem NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu ile açılıyor. Uzay aracındaki aletler, ötegezegenlerdeki atmosferlerin bileşimini tespit ediyor. Önümüzdeki yıllarda teleskopların gücü arttıkça, geleceğin gelişmiş araçları, ışık yılı uzaklıktaki bir gezegenden olası yaşam belirtilerini – “biyo-imzaları” – yakalayabilir.

Kırmızı bir cüce yıldızın yörüngesinde dönen uzak, kayalık, yaşam taşıyan bir dünyanın yaklaşan bir gözlemciye nasıl görünebileceğinin çizimi. Kredi: NASA/JPL-Caltech/Lizbeth B. De La Torre

Güneş sistemimiz içinde, Mars’taki Perseverance gezgini, bilim adamlarının yaşam belirtileri için onları inceleyebilmeleri için Dünya’ya nihai dönüşü için kaya örnekleri topluyor. Ve yaklaşan Europa Clipper görevi, buz gibi bir uyduyu ziyaret edecek. Jüpiter. Amacı, o aydaki koşulların, küresel bir buz kabuğunun altında gömülü olan küresel okyanusunda yaşamın gelişmesine izin verip vermeyeceğini belirlemektir.

Ancak Dünya’nın ötesinde herhangi bir yaşam ipucu başka bir büyük soruyu beraberinde getirecektir: Herhangi bir bilimsel sonuç gerçekten ne kadar kesin olabilir?

NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’ndaki Kökenler ve Yaşanabilirlik Laboratuvarı’ndan Laurie Barge, “Zorluk, hayatın ne olduğuna karar vermektir – ne zaman ‘Buldum’ diyeceğinize karar vermektir” dedi.

Neyin “yaşam belirtisi” oluşturduğuna dair pek çok bilinmezlik varken, astrobiyologlar kanıtların gücünü anlamak için yeni bir çerçeve üzerinde çalışıyorlar. 2021’de önerilen örnek bir çerçeve, 1. seviyede başka yaşam ipuçlarıyla birlikte 1’den 7’ye kadar değişen bir ölçekten, 7. seviyede başka bir yerdeki yaşamın kesinliğine kadar giderek daha önemli kanıtlara kadar değişen bir ölçek içerir. Tartışılmakta ve gözden geçirilmekte olan bu çerçeve, yaşam arayışındaki bilimsel keşfin düz bir yol değil, bükülmüş, dolambaçlı bir yol olduğunu kabul etmektedir.

Ve kesin işaretleri belirlemek, “bildiğimiz şekliyle yaşam” için yeterince zor olmaya devam ediyor. Daha da belirsiz olan, bilmediğimiz moleküler kombinasyonlardan oluşan veya sudan başka bir çözücüye dayanan yaşamın kanıtlarını bulmak olacaktır.

Yine de, kendi güneş sistemimizdeki gezegenler ve sadece ışıklarıyla bilinen çok uzak sistemler arasında yaşam arayışı ciddi bir şekilde başlarken, NASA bilim adamları ve dünyanın dört bir yanındaki ortakları, başlangıç ​​noktası olarak hizmet eden bazı fikirlere sahiptir.

Gelişen Hayat

İlk olarak, NASA’nın resmi olmayan, bağlayıcı olmayan ama yine de işe yarayan canlı tanımı var: “Darwin evrimini gerçekleştirme yeteneğine sahip, kendi kendini idame ettiren bir kimyasal sistem.” Charles Darwin, evrimi, nesiller boyunca korunan ve zaman içinde organizmalarda değişikliklere yol açan özelliklerle doğal seçilim yoluyla tanımladı.

1990’larda bir NASA ekzobiyoloji çalışma grubu tarafından türetilen tanım, görevler veya araştırma projeleri tasarlamak için kullanılmaz. Beklentileri belirlemeye ve tartışmayı başka bir çetrefilli soru etrafında kritik konulara odaklamaya yardımcı olur: Cansız ne zaman hayata dönüşür?

NASA tanımının oluşturulmasına yardımcı olan çalışma grubunun üyelerinden biri olan ve şu anda California, La Jolla’daki Salk Enstitüsü’nde araştırma profesörü olan Gerald Joyce, “Biyoloji, tarihle kimyadır” diyor.

Bu, kimyanın kendisi tarafından kaydedilen tarih anlamına gelir – bizim durumumuzda, bizim durumumuzda yazılıdır. DNAvücudumuzu oluşturan yapılara ve fiziksel süreçlere çevrilebilen genetik verileri kodlar.

Joyce, DNA kaydının milyarlarca yıl boyunca dayanması ve uyum sağlaması için sağlam, karmaşık, kendi kendini kopyalayan ve açık uçlu olması gerektiğini öne sürüyor.

Joyce, “Bu, dumanı tüten bir silah olurdu: moleküllerde kaydedilen bilgilerin kanıtı,” dedi.

Güneş sistemimizde başka bir dünyadan böyle bir molekül, ister DNA, RNA veya başka bir şey, bir örnekte ortaya çıkabilir Marsdiyelim ki şu anda NASA tarafından planlanmakta olan Mars örnek iade görevinden.

Veya dış güneş sistemindeki “okyanus dünyaları” arasında bulunabilir – Jüpiter’in ayı Europa, SatürnEnceladus veya buz kabuklarının altında uçsuz bucaksız okyanusları saklayan gaz devlerinin diğer uydularından biri.

Güneş sistemimizin ötesindeki gezegenlerden bu tür bilgi taşıyan moleküllerin örneklerini alamıyoruz, çünkü o kadar uzaktalar ki, şimdiye kadar yapılmış en hızlı uzay gemileriyle bile oraya gitmek on binlerce yıl alacak. Bunun yerine, potansiyel biyo-imzaların uzaktan saptanmasına, gazların türlerini ve miktarlarını ölçmeye güvenmemiz gerekecek. ötegezegen yaşam formları tarafından üretilip üretilmediklerini belirlemeye çalışmak için atmosferler. Bu muhtemelen, yaşamın başlaması için neye ihtiyaç duyduğu ve tespit edilecek kadar uzun süre devam etmesi için daha derin bir bilgi gerektirecektir.

Hayatın Ortaya Çıktığı Bir Yer

Güneş sistemimizde veya ötesindeki yıldızlarda, yaşam için gereklilikler listesi üzerinde gerçek bir fikir birliği yoktur. Ancak yaşamın kökenini ve gelişimini araştıran Joyce, muhtemelen “olmazsa olmaz” birkaç şey öneriyor.

Listenin başında sıvı su var. Dünyadaki canlıların yaşadığı geniş bir çevre koşulları yelpazesine rağmen, gezegendeki tüm yaşam bunu gerektiriyor gibi görünüyor. Sıvı su, yaşamın kimyasal bileşenlerinin zamanla devam etmesi ve reaksiyonlar için bir araya gelmesi için bir ortam sağlar, hava veya bir kayanın yüzeyi de aynı şeyi yapmaz.

Bir dış gezegen atmosferinden geçen yıldız ışığı, uzay teleskoplarındaki aletler tarafından bir spektruma yayılarak, dış gezegende hangi moleküllerin bulunduğunu ortaya çıkarabilir. Kredi: NASA/JPL-Caltech/Lizbeth B. De La Torre

Ayrıca gerekli: hem yapılar üreten kimyasal reaksiyonlar hem de entropi olarak da bilinen “düzensizlik”e yönelik evrensel eğilime karşı “düzen” yaratmak için bir enerji kaynağı.

Atmosferdeki gazlardaki bir dengesizlik de yaşamın varlığına dair bir işaret sunabilir.

Kopparapu, “Dünya atmosferinde oksijen ve metan birbiriyle oldukça reaktiftir” dedi. Kendilerine bırakıldıklarında, hızla birbirlerini iptal ederlerdi.

“Birlikte görülmemeliler” dedi. “Peki neden metan görüyoruz, neden oksijen görüyoruz? Bir şey bu bileşikleri sürekli olarak yeniliyor olmalı.”

Dünya’da bu “bir şey”, her birinden daha fazlasını atmosfere pompalayan ve dengesini bozan yaşamdır. Bu bileşiklerde veya diğerlerinde böyle bir dengesizlik, yaşayan bir biyosferin varlığına işaret eden uzak bir ötegezegende tespit edilebilir. Ancak bilim adamlarının, normalde yaşamla ilişkilendirebileceğimiz molekülleri üretebilecek volkanik veya hidrotermal aktivite gibi jeolojik süreçleri de göz ardı etmesi gerekecek.

Farkı anlamak için dikkatli bir laboratuvar çalışması ve olası ötegezegen atmosferlerinin hassas modellemesi gerekecektir.

Değişimlerden geçmek

Mavna aynı zamanda “eğimler” fikrini veya ıslaktan kuruya, sıcaktan soğuğa ve diğer birçok olası ortam gibi zaman ve mesafe içinde meydana gelen değişiklikleri listenin üst sıralarına yerleştirir. Gradyanlar, enerjinin gideceği yerler yaratır, yol boyunca değişir ve daha sonra yaşam formlarına dahil edilebilecek moleküller veya kimyasal sistemler üretir.

Dünya üzerindeki levha tektoniği ve karbondioksit gibi gazların çevrimi – yerkabuğunun altına dalarak gömülür, belki de volkanlar tarafından atmosfere geri salınır – bir tür gradyanı temsil eder.

Milyarlarca yıl önce okyanus tabanındaki hidrotermal menfezlerin kimyası olan Barge’ın uzmanlığı başka bir şey. Bu, gerçek yaşam formlarının potansiyel öncüsü olarak bir tür ilkel metabolizma -organik bileşiklerin enerjiye çevrilmesi- yaratmanın olası yollarından biridir.

“Hayattan önce hangi eğimler vardı?” o soruyor. “Yaşam bu kadar eğimlere bağlıysa, yaşamın kökeni de bu eğimlerden faydalanmış olabilir mi?”

Yaşama giden olası yolların daha net bir şekilde haritalanması, potansiyel olarak yaşanabilir ötegezegenlerin atmosferlerindeki gazları ayrıştırmakla görevli gelecekteki uzay teleskoplarının tasarımını nihai olarak bilgilendirebilir.

“Biyolojiden geldiğinden emin olmak istiyorsak, sadece gazları aramakla kalmamalıyız; doğru miktarlarda ve doğru şekilde yayılıyorsa, gezegenden nasıl yayıldığına bakmalıyız,” dedi Kopparapu. “Gelecekteki teleskoplarla kendimize daha fazla güveneceğiz çünkü onlar diğer gezegenlerde yaşam aramak üzere tasarlanacaklar.”

Yaşamı Ara