UC Santa Cruz’daki araştırmacılar, Dünya’da bulunanlara benzer düşük sıcaklıklı hidrotermal bacaların okyanus dünyalarında da var olabileceğini öne sürüyorlar. Jüpiter‘nin potansiyel olarak yaşamı destekleyen uyduları.
Çalışmaları, yerçekimi ve ısı gibi faktörleri göz önünde bulundurarak bu dünya dışı deniz tabanlarındaki koşulları simüle etmek için bilgisayar modelleri kullandı. Bulgular, uzaydaki olasılıkları keşfetmek için Dünya’nın kendi hidrotermal sistemlerini anlamanın önemini vurguluyor ve bilim insanları, yaklaşan görevlerden daha fazla veri toplamak için istekliler. Avrupa Makas.
Hidrotermal Bacaları ve Dünya Dışı Yaşamı Keşfetmek
Hepimiz doğa belgesellerinde, buz gibi okyanus tabanındaki hidrotermal bacaları gösteren gerçeküstü görüntüleri gördük – kükreyen siyah aşırı sıcak su sütunları – ve onlara tutunan yaşam formları. Şimdi, UC Santa Cruz araştırmacılarının yeni bir çalışması, Dünya’nın deniz tabanında yaygın olan düşük sıcaklıklı bacaların, güneş sistemimizdeki “okyanus dünyalarında” yaşamı destekleyen koşullar yaratmaya yardımcı olabileceğini öne sürüyor.
Okyanus dünyaları, genellikle buzlu bir kabuğun altında veya kayalık iç kısımlarında sıvı bir okyanusa sahip olan veya geçmişte sahip olmuş gezegenler ve uydulardır. Dünya’nın güneş sisteminde, Jüpiter’in ve SatürnUyduları okyanus dünyalarıdır ve varlıkları, hakemli akademik çalışmalardan ve uydularla uzay aracı görevlerinden, 2013 bilimkurgu gerilim filmi gibi popüler filmlere kadar her şeye ilham kaynağı olmuştur. Avrupa Raporu.
Birçok araştırma dizisi, bazı okyanus dünyalarının deniz tabanlarının altında hidrotermal dolaşımı harekete geçirecek kadar içsel ısı saldığını ileri sürmektedir. Bu ısı, Dünya’nın derinliklerinde meydana geldiği gibi radyoaktif bozunmayla üretilir ve ek ısı muhtemelen gelgitler tarafından üretilir.
Kaya-ısı-akışkan sistemleri, bilim insanlarının ısı, parçacık ve kimyasallar taşıyan boşaltım yapan sıvıları gözlemlediği 1970’lerde Dünya’nın deniz tabanında keşfedildi. Birçok menfez alanı, özel bakteri matları, kırmızı-beyaz tüp solucanları ve ısı algılayan karidesler de dahil olmak üzere yeni ekosistemlerle çevriliydi.
Dünya Dışı Hidrotermal Sistemlerin Simülasyonu
Bugün yayınlanan bu yeni çalışmada, Jeofizik Araştırma Dergisi: GezegenlerAraştırmacılar, Dünya’da meydana geldiği şekliyle hidrotermal dolaşıma dayalı karmaşık bir bilgisayar modeli kullandılar. Yer çekimi, ısı, kaya özellikleri ve sıvı dolaşım derinliği gibi değişkenleri değiştirdikten sonra, hidrotermal menfezlerin çok çeşitli koşullar altında sürdürülebileceğini buldular. Bu tür akışlar Jüpiter’in uydusu Europa gibi bir okyanus dünyasında meydana gelirse, orada da yaşamın var olma olasılığını artırabilirler.
UC Santa Cruz’da yer ve gezegen bilimleri (EPS) alanında profesör ve çalışmanın baş yazarı Andrew Fisher, “Bu çalışma, düşük sıcaklıklı (yaşam için çok sıcak olmayan) hidrotermal sistemlerin, Dünya’nın ötesindeki okyanus dünyalarında, yaşamın Dünya’da tutunması için gereken zaman ölçeklerine benzer zaman dilimlerinde sürdürülmüş olabileceğini öne sürüyor” dedi.
Dünya’nın Okyanus Tabanları: Uzay Çalışmaları İçin Bir Model
Ekibin bilgisayar modellerini temel aldığı deniz suyu dolaşım sistemi, Juan de Fuca Sırtı’nın doğusunda, kuzeybatı Pasifik Okyanusu’ndaki 3,5 milyon yıllık bir deniz tabanında bulundu. Orada, soğuk dip suyu sönmüş bir volkandan (deniz dağı) içeri akıyor, yaklaşık 30 mil boyunca yer altından geçiyor, sonra başka bir deniz dağı aracılığıyla okyanusa geri akıyor. Makalenin ikinci yazarı ve dünya ve gezegen bilimleri alanında doktora adayı olan Kristin Dickerson, “Su akarken ısı topluyor ve aktığı zamandan daha sıcak ve çok farklı bir kimyayla çıkıyor,” diye açıklıyor.
Bir su altı dağından diğerine akış, suyun ısındıkça daha az yoğun ve soğudukça daha yoğun hale gelmesi nedeniyle kaldırma kuvvetiyle sağlanır. Yoğunluktaki farklılıklar kayadaki sıvı basıncında farklılıklar yaratır ve sistem akışların kendisi tarafından sürdürülür; yeterli ısı sağlandığı ve kaya özellikleri yeterli sıvı dolaşımına izin verdiği sürece çalışır. Fisher, “Biz buna hidrotermal sifon diyoruz,” dedi.
Dünya’nın Hidrotermal Soğutma Sistemini Anlamak
Yüksek sıcaklıklı menfez sistemleri esas olarak deniz tabanının altındaki volkanik aktivite tarafından yönlendirilirken, Fisher, daha düşük sıcaklıklarda Dünya’nın deniz tabanına çok daha büyük hacimde sıvının girip çıktığını ve bunun esas olarak gezegenin “arka plan” soğuması tarafından yönlendirildiğini açıkladı. “Düşük sıcaklıklı menfezlerden geçen su akışı, boşaltılan su miktarı açısından Dünya’daki tüm nehir ve akarsulara eşdeğerdir ve Dünya’nın ısı kaybının yaklaşık dörtte birinden sorumludur,” dedi. “Okyanusun tüm hacmi yaklaşık her yarım milyon yılda bir deniz tabanına girip çıkmaktadır.”
Uzaydaki Düşük Sıcaklıklı Hidrotermal Bacaların Potansiyeli
Europa ve Satürn’ün yörüngesinde dönen küçük bir uydu olan Enceladus’taki hidrotermal dolaşıma dair önceki birçok çalışma, daha yüksek sıcaklıktaki sıvıları dikkate aldı. EPS araştırmacısı ve yeni makalenin üçüncü yazarı Donna Blackman’a göre, karikatürler ve diğer çizimler genellikle deniz tabanlarındaki sistemleri Dünya’daki siyah duman bacalarına benzetiyor. “Daha düşük sıcaklıktaki akışların meydana gelme olasılığı en azından aynı, hatta daha fazla,” dedi.
Ekip, yeni makalede yer alan bilgisayar simülasyonlarından elde edilen bir sonuçtan özellikle heyecan duydu; bu sonuç, Enceladus’un deniz tabanında bulunan gibi çok düşük yer çekimi altında, dolaşımın milyonlarca veya milyarlarca yıl boyunca düşük ila orta sıcaklıklarda devam edebileceğini gösteriyordu. Bu, küçük okyanus dünyalarının, ısıtma sınırlı olmasına rağmen, deniz tabanlarının altında uzun ömürlü sıvı dolaşım sistemlerine nasıl sahip olabildiklerini açıklamaya yardımcı olabilir: Isı çıkarma işleminin düşük verimliliği, önemli bir uzun ömre yol açabilir; esasen, güneş sisteminin ömrü boyunca.
Okyanus Dünyalarını Keşfetmenin Geleceği
Gezegen bilimcileri, okyanus dünyalarında hangi tür koşulların mevcut veya olası olduğunu belirlemeye yardımcı olmak için uydu görevlerinden gelen gözlemlere bakıyorlar. Yeni makalenin yazarları, bu sonbaharda Cape Canaveral, Florida’da Europa Clipper uzay aracının fırlatılışına, iş birliği yapan meslektaşlarıyla birlikte katılmayı planlıyorlar. Okyanus Dünyalarını Keşfetmek proje.
Araştırmacılar, okyanus dünyalarının deniz tabanlarının aktif hidrotermal sistemlerin varlığı açısından doğrudan ne zaman gözlemleneceğinin belirsizliğini kabul ediyorlar. Dünya’dan uzaklıkları ve fiziksel özellikleri, uzay aracı görevleri için büyük teknik zorluklar ortaya koyuyor. Makalede, “Bu nedenle, çoğunluğu uzaktan toplanan mevcut verilerden en iyi şekilde yararlanmak ve analog Dünya sistemlerine ilişkin onlarca yıllık ayrıntılı çalışmalardan edinilen anlayıştan yararlanmak esastır” sonucuna varıyorlar.
Referans: AT Fisher, KL Dickerson, DK Blackman, NG Randolph-Flagg, CR German ve C. Sotin tarafından 24 Haziran 2024’te yayınlanan “Okyanus Dünyalarıyla İlgili Yerçekimiyle Hidrotermal Dolaşımın Sürdürülmesi” Jeofizik Araştırma Dergisi: Gezegenler.
DOI: 10.1029/2023JE008202
UC Santa Cruz ekibine ek olarak, makalede Blue Marble Uzay Bilim Enstitüsü, Woods Hole Oşinografi Enstitüsü ve Laboratoire de Planétologie et Géodynamique de Nantes’tan ortak yazarlar da yer aldı. “Okyanus Dünyalarıyla İlgili Yerçekimiyle Hidrotermal Dolaşımın Sürdürülmesi” adlı çalışma, NASA Astrobiyoloji Programı (ödül #80NSSC19K1427) ve Ulusal Bilim Vakfı (OCE-1924384).