Çalışma bulguları, karbondan oluşan bir atmosferin diğer karasal gezegenlerde su ve yaşamın bir işareti olabileceğini gösteriyor

MIT, Birmingham Üniversitesi ve diğer yerlerdeki bilim insanları, gökbilimcilerin sıvı su ve hatta diğer gezegenlerde yaşam bulma konusunda en iyi şansının, atmosferlerinde kimyasal bir özelliğin varlığından ziyade yokluğunu aramak olduğunu söylüyor.

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.

Yardımcı Doçent Julien de Wit, “Ötegezegen bilimindeki Kutsal Kase, yaşanabilir dünyalar ve yaşamın varlığını aramaktır, ancak şu ana kadar konuşulan tüm özellikler en yeni gözlemevlerinin erişiminin ötesindedir” diyor. MIT’de gezegen bilimleri. “Artık başka bir gezegende sıvı su olup olmadığını öğrenmenin bir yolunu bulduk. Ve bu, önümüzdeki birkaç yıl içinde başarabileceğimiz bir şey.”

Ekibin bulguları şu şekilde görünecek: 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 yüzeylerden yansıyan güneş ışığı parlamaları olan “parıltıları” gözlemleyerek sıvı okyanusların varlığını tespit edebilirler. Bu parıltılar veya aynasal yansımalar, örneğin Satürn’ün en büyük ayı Titan’da gözlemlendi ve bu, ayın büyük göllerinin doğrulanmasına yardımcı oldu.

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.

Venüs, Dünya ve Mars, üçünün de kayalık olması ve güneşe göre nispeten ılıman bir bölgede yaşaması açısından benzerlikleri paylaşıyor. 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, o 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.

Araştırmanın yazarlarından Frieder Klein, “Dünya’da atmosferdeki karbondioksitin büyük bir kısmı jeolojik zaman aralıklarında 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 suyun güçlü bir işareti olma şansının yüksek olduğuna inanıyoruz. /veya hayat” diyor de Wit.

Hayata giden bir 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 molekülün tespit edilmesi, oksijenin kendisinden çok daha kolaydır.

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 yaşamsa, muhteşem bir yaşamdır. Sadece birkaç bakteri olmazdı. Büyük miktarda karbonu işleyebilen ve onunla etkileşime girebilen gezegen çapında bir biyokütle olurdu.”

Ekip, NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nun, 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 ölçebileceğini tahmin ediyor.

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.”