Yaşamsız bir Dünya benzetimi: Ötegezegenlerde canlılık izini ayırmak için 5 milyar yıllık model

Washington Üniversitesi'nden (UW) bir ekip, Dünya'nın sanal bir kopyasını tek bir farkla kurdu: bu Dünya'da hiç yaşam yok. The Planetary Science Journal'da yayımlanan çalışmada araştırmacılar, gezegenin jeokimyasal sistemlerini yaklaşık 4,5 milyar yıl önceki oluşumundan bugünden 500 milyon yıl sonrasına kadar, toplam 5 milyar yıl boyunca benzettiler. Üniversitenin 2 Kasım'da duyurduğu modelin hedefi, uzak gezegenlerin atmosferlerinde yaşam belirtisi aranırken "cansız" bir gezegenin neye benzeyeceğini önceden bilmek.

Gökbilimciler bugüne kadar Güneş Sistemi dışında 6.000'den fazla gezegeni kataloğa geçirdi ve en umut verici olanların atmosferlerinde canlıların yan ürünü olabilecek kimyasalları arıyor. Ama burada temel bir sorun var: "yaşanabilir" bir gezegenle gerçekten "yaşanan" bir gezegeni birbirinden ayırmak. Bir atmosferdeki gazın canlılıktan geldiğini söyleyebilmek için, aynı gazın canlılık olmadan da oluşup oluşamayacağını bilmek gerekiyor. UW ekibinin yaptığı şey tam olarak bu karşılaştırma zeminini kurmak.

Çekirdekten atmosfere tek bir model

Benzetim, kimyasal maddelerin çekirdek, manto, kabuk, yüzey ve atmosfer arasındaki alışverişini zaman içinde izliyor. Üniversitenin açıklamasına göre model, mantodan yüzeye ulaşan ısı akışı gibi 19 gezegen özelliğini doğru tahmin etti; ama bu sistemlere canlıların etkisini hiç katmadı.

Çalışma, kıdemli yazar ve UW astronomi doçenti Rory Barnes'ın laboratuvarında geliştirilen bir modelin üzerine kuruldu. Modelin önceki sürümleri çekirdeği, mantoyu, kabuğu ve yıldız ışınımını hesaba katıyor, fakat yüzeyi ve atmosferi içermiyordu. Çalışmanın baş yazarı Samantha Gilbert-Janizek, bu eksik iki katmanı ekleyerek kimyasalların Dünya'nın bütün sistemleri arasında nasıl dolaştığını gösteren resmi tamamladı. Gilbert-Janizek araştırmayı UW'de astronomi doktorası sırasında yaptı, şu anda California Üniversitesi Riverside'da doktora sonrası araştırmacı.

Gilbert-Janizek, üniversitenin duyurusunda modelin "yaşanabilir ama cansız gezegenlerin canlı gezegenleri nasıl taklit edebileceğini" görmeye yardım edeceğini söylüyor. Ona göre bir ötegezegen atmosferi gözlendiğinde bu araç, görülen şeyin yüzeyde yaşamı gösterme olasılığını belirlemekte işe yarayacak.

Oksijen ve metan neden önemli?

Yaşam bir atmosferi pek çok yoldan değiştirebilir. Dünya'da bitkiler ve hayvanlar havaya sürekli oksijen ve metan katıyor. Bu iki gaz bir araya geldiğinde birbirini yok ediyor; dolayısıyla ikisinin birden kalıcı biçimde var olması, birinin onları durmadan yenilediği anlamına gelebilir. Uzaktan Dünya'ya bakan bir gökbilimci bu dengesizliği görüp canlılıktan şüphelenebilir. Ancak bir gezegenin atmosferi yalnız yaşamla değil; iç kısmından gelen ısı ve gazlarla, yıldızının ışınımıyla da şekilleniyor. İşte cansız modelin değeri burada: Bu jeolojik ve yıldızsal etkenlerin tek başına neler üretebileceğini ortaya koyuyor.

Her kayalık gezegene uyarlanabiliyor

Araştırmacılara göre model, astrobiyologların ilgilendiği herhangi bir kayalık ötegezegene uyarlanabiliyor. Gezegene ait temel bilgiler girilip benzetim çalıştırılıyor ve gözlenen atmosferin yaşam olmadan elde edilip edilemeyeceğine bakılıyor. Model gözlemi yaşam olmadan yakalayamazsa, o gezegen çok daha ilginç hale geliyor.

Barnes, modelin Dünya'nın çekirdeğini, mantosunu, yüzeyini ve atmosferini aynı anda yeniden üreten ilk tam sürüm olduğunu, bu ayarın gelecekteki ötegezegen benzetimlerine güven verdiğini vurguluyor. Yine de sınırı akılda tutmak gerekiyor: model, tek bir örnek olan Dünya'ya göre ayarlandı. Başka yıldızların çevresindeki çok farklı kayalık gezegenlerde aynı başarıyı gösterip göstermeyeceği, ancak gerçek gözlemlerle sınanabilecek.

Geleceğin teleskopları için bir rehber

Gilbert-Janizek, yenilenen modelin uzak gezegenleri incelemek üzere tasarlanacak teleskopların planlanmasına da katkı verebileceğini söylüyor; örnek olarak NASA'nın önerilen Yaşanabilir Dünyalar Gözlemevi'ni gösteriyor. Böyle bir teleskobun hedeflerine ulaşmasının birçok kuşak bilim insanının onlarca yıllık emeğini gerektirdiğini belirten araştırmacı, "Evrende yalnız mıyız?" sorusunun ancak bu birikimle adım adım yanıtlanabileceğini vurguluyor.