Kuyruklu yıldızlar Dünya'ya yaşamın yapı taşlarını taşımadı mı? 100 bin simülasyonun yanıtı

Kuyruklu yıldızların genç Dünya'ya yaşamın hammaddesini taşıdığı fikri yaklaşık bir yüzyıldır tartışılıyor. Cambridge Üniversitesi'nin başını çektiği bir ekip bu fikri 100 bin bilgisayar simülasyonuyla yeniden sınadı ve 28 Ekim'de Scientific Reports dergisinde yayımlanan çalışmada şu sonuca vardı: Kuyruklu yıldızlarla gelen bir "yapı taşı yağmuru" yok; en iyi ihtimalle tek seferlik bir tesadüf söz konusu.

Çalışmayı Cambridge Astronomi Enstitüsü'nden Richard Anslow yürüttü. Ekipte Cambridge ve Edinburgh üniversitelerinden araştırmacılar da yer alıyor. Makalenin başlığı, "Kuyruklu yıldız çarpmaları Dünya'da yaşamın kökenine giden olası olmayan bir yol" anlamına geliyor.

Neden hidrojen siyanür?

Ekip, bütün kuyruklu yıldız moleküllerine bakmak yerine hidrojen siyanüre (HCN) odaklandı. Makaleye göre HCN, kuyruklu yıldızlarda yaşam kimyası için anlamlı miktarda bulunan tek hammadde molekül. Laboratuvar deneylerinde yaklaşık 10 milimolar derişimdeki HCN'nin yağlar, şekerler, nükleobazlar ve nükleotidler gibi yaşamın yapı taşlarını üretebildiği gösterilmişti. Üçlü azot-karbon bağı sayesinde HCN'nin çarpma sıcaklığına diğer karmaşık moleküllerden daha dayanıklı olması bekleniyor. Bu yüzden araştırmacılar, HCN ulaşamıyorsa diğer kırılgan moleküllerin de ulaşamayacağını düşünüyor.

Simülasyon nasıl kuruldu?

Önceki çalışmalar Dünya'nın erken dönemdeki kuyruklu yıldız bombardımanını Ay kraterlerinden tahmin ediyordu. Bu çalışma ise kısa periyotlu kuyruklu yıldızların oluşumunu ve evrimini izleyen bir dinamik modele dayanıyor. Ekip, bombardımanı bir milyon yıllık dilimlere böldü ve her dilimde gelen kuyruklu yıldız sayısını rastgele çekerek (Monte Carlo yöntemi) 100 bin ayrı "tarih" üretti. Her kuyruklu yıldız için iki soru soruldu: Atmosferden parçalanmadan geçebildi mi, ve çarpmanın sıcaklığında HCN'nin ne kadarı sağ kaldı?

Makalede belirtilen sonuçlar şöyle:

• Yaklaşık 100 metreden küçük kuyruklu yıldızlar atmosferde yüksek irtifada patlayarak dağılıyor; eğik açıyla gelenler daha uzun bir atmosfer sütunundan geçtiği için en çok zorlananlar arasında. Atmosfer böylece bir süzgeç gibi çalışıyor.
• HCN'nin çarpmadan sağ çıkabilmesi, hızın düşük olduğu uç kesimde, çok eğik açılı çarpmalarla sınırlı. Kuyruklu yıldızların tipik çarpma hızı ise yüksek.
• Erken Dünya 100 binden fazla (100 metreden büyük) kuyruklu yıldız biriktirmesine rağmen, simülasyonların ortalamasında yaşam kimyası için yeterli derişimde (10 milimolardan fazla) HCN bırakan çarpma sayısı sıfır. Simülasyonların yüzde 54'ünde böyle bir çarpma hiç olmadı; yüzde 46'sında en az bir kez oldu.
• Başarılı bir çarpma olduysa bile bunun çok erken, yaklaşık 4,41 milyar yıl önce gerçekleşmiş olması en olası. Makaleye göre bu, yaşamın ilk dolaylı izlerinin tarihlendiği yaklaşık 4,2 milyar yıl öncesinden 100 milyon yıldan fazla önce.

Küresel tablo da yetersiz

Ekip yalnızca yerel çarpma noktalarına değil, bütün gezegene de baktı. Kuyruklu yıldızlarla gelen sağlam HCN'nin toplamı yaklaşık 2,65×10¹³ kilogramla sınırlı kalıyor. Bu miktar bir okyanus suyuna karışsa bile derişim en fazla 0,75 mikromolar düzeyinde kalıyor; yani deneylerde kullanılan miktarın çok altında. Üstelik çarpmadan sonra çukurun içine yeraltı suyu dolması ve yağmur, gün ya da hafta ölçeğinde HCN'yi seyreltecek. Yaşam kimyasının bu kısa pencerede başlaması gerekiyor.

Anslow, Cambridge'in açıklamasında bunu şöyle özetliyor: "Gerçekten milyonda bir ihtimal olması gerekirdi. Çünkü yalnızca tam doğru hız ve açıyla gelen bir çarpmaya değil, sonrasında derişimin ve yaşamın kimyasal başlangıcının hızına dair her şeyin yerine oturmasına da ihtiyaç var. Bunun böyle olmadığını kesin olarak söyleyemeyiz ama en iyi ihtimalle tek seferlik bir tesadüf gibi görünüyor."

Peki hammaddeler nereden geldi?

Araştırmacılar birkaç olasılık sayıyor: Kuyruklu yıldızlardan çok daha sık çarpan asteroitlerin ardından molekül sentezi ya da Dünya'nın kendi içinde, dışarıdan bir katkı olmadan oluşan kimya. Çalışma ayrıca Mars'ı bir miktar daha uygun aday olarak öne çıkarıyor: gezegen daha küçük ve atmosferi daha ince olduğu için kuyruklu yıldızlar yüzeye daha kolay ulaşıyor. Anslow bunun Mars'ta olduğu anlamına gelmediğini, ancak Dünya'da olduysa Mars'ta da olmasının beklenmeyeceğini; daha olası senaryonun ise hiçbirinde olmadığı olduğunu söylüyor.

Uzmanlar ne diyor?

İspanya Bilim Medya Merkezi'ne görüş bildiren bağımsız uzmanlar çalışmayı titiz bulurken sonuçların genelleştirilmesine temkinli yaklaşıyor. Alcalá Üniversitesi'nden astrobiyolog César Menor Salván, çalışmanın belirli bir taşınma mekanizmasının olası olmadığını hesapladığını, ancak bunun kuyruklu yıldızların hiçbir katkı yapmadığını kanıtlamadığını vurguluyor. Kuyruklu yıldızlar su ve başka organik bileşikler de getirmiş olabilir. Gezegen jeoloğu Jesús Martínez Frías ise modellemeyi kaliteli bulmakla birlikte HCN'ye aşırı odaklanılmasını ve sonuçların fazla geniş yorumlanmasını eleştiriyor.

Çalışmanın sınırı da makalede açıkça yazılı: Ekip, belirsiz kalan koşullarda (atmosfer basıncı, açıkta kalan kara miktarı) kuyruklu yıldızların lehine olan değerleri seçtiğini ve HCN'nin çarpmada hayatta kalma modelinin de büyük olasılıkla iyimser olduğunu belirtiyor. Yani sonuç, kuyruklu yıldızlar için "en iyi senaryo" bile olsa tablo olumlu değil. Buna karşın çok erken bir dönemde, düşük hızlı ve çok eğik tek bir çarpmanın işe yarayıp yaramadığı sorusu kapanmış değil.

Sırada ne var? Araştırmacılar, bulguların başka yıldız sistemlerinde yaşam ararken de işe yarayabileceğini söylüyor. Gezegenlerin birbirine yakın dizildiği sistemlerde kuyruklu yıldızların bir gezegenden ötekine "sekerek" yavaşlayabileceği, Anslow ve ekibinin 2023'te önerdiği senaryo, önerilen Habitable Worlds Observatory gibi James Webb sonrası teleskoplarla yapılacak aramaları daraltmak için kullanılabilir.