James Webb, Ötegezegenlerin Atmosferlerinde Uzaylı Yaşam İpuçlarını Aramanın Mümkün Olduğunu Kanıtladı
James Webb, yaşam aramak için tasarlanmasa da gezegenleri inceleyerek biyo-imzalar arayabilir…
Yaşamın bileşenleri evrene yayılmıştır. Dünya, evrende yaşamın olduğu bilinen tek yer olsa da, Dünya’nın ötesindeki yaşamı tespit etmek, modern astronomi ve gezegen biliminin ana hedefidir.
Biz ötegezegenler ve astrobiyoloji üzerine çalışan iki bilim insanıyız. Büyük ölçüde James Webb gibi yeni nesil teleskoplar sayesinde, bizim gibi araştırmacılar yakında diğer yıldızların etrafındaki gezegenlerin atmosferlerinin kimyasal yapısını ölçebilecekler. Umut, bu gezegenlerden birinin veya daha fazlasının kimyasal bir yaşam imzasına sahip olmasıdır.
Yaşanabilir Ötegezegenler
Mars’taki yeraltı akiferleri veya Jüpiter’in uydusu Europa’nın okyanuslarında olduğu gibi, sıvı suyun bulunduğu güneş sisteminde yaşam olabilir. Ancak, bu yerlerde yaşam aramak, ulaşılması zor olduğu için inanılmaz derecede zordur ve yaşamı tespit etmek, fiziksel örnekleri geri göndermek için bir sonda göndermeyi gerektirir.
Birçok gökbilimci, diğer yıldızların yörüngesinde dönen gezegenlerde yaşamın var olma ihtimalinin yüksek olduğuna ve yaşamın ilk olarak orada bulunabileceğine inanıyor.
Teorik hesaplamalar, yalnızca Samanyolu galaksisinde yaklaşık 300 milyon potansiyel olarak yaşanabilir gezegen ve Dünya’nın yalnızca 30 ışıkyılı içinde birkaç yaşanabilir Dünya boyutunda gezegen olduğunu, yani aslında insanlığın galaktik komşuları olduğunu göstermektedir. Şimdiye kadar, gökbilimciler, bir gezegenin yakındaki yıldızını nasıl etkilediğini ölçen dolaylı yöntemler kullanarak, yüzlerce potansiyel olarak yaşanabilir olanlar da dahil olmak üzere 5.000'den fazla ötegezegen keşfettiler. Bu ölçümler, gökbilimcilere bir ötegezegenin kütlesi ve boyutu hakkında bilgi verebilir, ancak başka bir şey veremez.
Biyoimza Aramak
Astrobiyologlar, uzak bir gezegendeki yaşamı tespit etmek için bir gezegenin yüzeyi veya atmosferi ile etkileşime giren yıldız ışığını inceleyecekler. Atmosfer veya yüzey yaşam tarafından dönüştürülmüşse, ışık “biyosignature” adı verilen bir ipucu taşıyabilir.
Dünya, basit, tek hücreli yaşama ev sahipliği yapmasına rağmen, varlığının ilk yarısında oksijensiz bir atmosfere sahipti. Bu erken dönemde Dünya’nın biyolojik imzası çok zayıftı. Bu, 2.4 milyar yıl önce yeni bir alg ailesi evrimleştiğinde aniden değişti. Algler, başka herhangi bir elemente kimyasal olarak bağlı olmayan serbest oksijen — oksijen üreten bir fotosentez işlemi kullandı. O zamandan beri, Dünya’nın oksijenle dolu atmosferi, içinden geçen ışıkta güçlü ve kolayca saptanabilir bir biyolojik imza bıraktı.
Işık bir malzemenin yüzeyinden yansıdığında veya bir gazdan geçtiğinde, ışığın belirli dalga boylarının gaz veya malzemenin yüzeyinde diğerlerinden daha fazla hapsolmuş kalması daha olasıdır. Işığın dalga boylarının bu seçici şekilde yakalanması, nesnelerin farklı renkler olmasının nedenidir. Yapraklar yeşildir çünkü klorofil, kırmızı ve mavi dalga boylarındaki ışığı emmede özellikle iyidir. Işık bir yaprağa çarptığında, kırmızı ve mavi dalga boyları emilir ve çoğunlukla yeşil ışığın gözlerinize geri dönmesini sağlar.
Eksik ışığın modeli, ışığın etkileşime girdiği malzemenin spesifik bileşimi ile belirlenir. Bu nedenle, gökbilimciler, özünde bir gezegenden gelen ışığın belirli rengini ölçerek, bir ötegezegenin atmosferinin veya yüzeyinin bileşimi hakkında bir şeyler öğrenebilirler.
Bu yöntem, oksijen veya metan gibi yaşamla ilişkili belirli atmosferik gazların varlığını tanımak için kullanılabilir, çünkü bu gazlar ışıkta çok özel imzalar bırakır. Bir gezegenin yüzeyindeki tuhaf renkleri tespit etmek için de kullanılabilir. Örneğin Dünya’da, klorofil ve bitkilerin ve alglerin fotosentez için kullandığı diğer pigmentler, ışığın belirli dalga boylarını yakalar. Bu pigmentler, hassas bir kızılötesi kamera kullanılarak algılanabilen karakteristik renkler üretir. Bu rengin uzak bir gezegenin yüzeyinden yansıdığını görseydiniz, bu potansiyel olarak klorofilin varlığına işaret ederdi.
Uzayda ve Dünya’da Teleskoplar
Potansiyel olarak yaşanabilir bir ötegezegenden gelen ışıktaki bu ince değişiklikleri tespit etmek için inanılmaz derecede güçlü bir teleskop gerekir. Şimdilik, böyle bir başarıya sahip tek teleskop, yeni James Webb Uzay Teleskobu. Temmuz 2022'de bilim operasyonlarına başlarken James Webb, gaz devi ötegezegen WASP-96b’nin spektrumunu okudu. Spektrum, su ve bulutların varlığını gösterdi, ancak WASP-96b kadar büyük ve sıcak bir gezegenin yaşama ev sahipliği yapması olası değildir.
Ancak bu erken veriler, James Webb’in ötegezegenlerden gelen ışıkta zayıf kimyasal imzaları tespit edebildiğini gösteriyor. Önümüzdeki aylarda Webb, aynalarını, Dünya’dan sadece 39 ışıkyılı uzaklıkta, potansiyel olarak yaşanabilir Dünya boyutunda bir gezegen olan TRAPPIST-1e’ye çevirmeye hazırlanıyor.
Webb, ev sahibi yıldızlarının önünden geçen gezegenleri inceleyerek ve gezegenin atmosferinden süzülen yıldız ışığını yakalayarak biyo-imzalar arayabilir. Ancak Webb, yaşamı aramak için tasarlanmamıştır, bu nedenle teleskop yalnızca en yakın potansiyel olarak yaşanabilir dünyalardan birkaçını inceleyebilir. Ayrıca yalnızca atmosferdeki karbondioksit, metan ve su buharı seviyelerindeki değişiklikleri algılayabilir. Bu gazların belirli kombinasyonları yaşamı düşündürebilirken, Webb yaşam için en güçlü sinyal olan bağlanmamış oksijenin varlığını tespit edemez.
Gelecek için önde gelen kavramlar, daha da güçlü uzay teleskopları, gezegenden yansıyan yıldız ışığını ortaya çıkarmak için bir gezegenin ev sahibi yıldızının parlak ışığını engelleme planlarını içerir. Bu fikir, uzaktaki bir şeyi daha iyi görmek için güneş ışığını engellemek için elinizi kullanmaya benzer. Gelecekteki uzay teleskopları, bunu yapmak için küçük, dahili maskeler veya büyük, harici, şemsiye benzeri uzay aracı kullanabilir. Yıldız ışığı engellendiğinde, bir gezegenden yansıyan ışığı incelemek çok daha kolay hale gelir.
Ayrıca şu anda yapım aşamasında olan ve biyo-imzaları arayabilecek üç muazzam, yer tabanlı teleskop var: Dev Magellen Teleskobu, Otuz Metre Teleskop ve Avrupa Aşırı Büyük Teleskopu. Her biri, Dünya’daki mevcut teleskoplardan çok daha güçlü ve Dünya’nın atmosferinin yıldız ışığını bozması engeline rağmen, bu teleskoplar oksijen için en yakın dünyaların atmosferlerini araştırabilir.
Biyoloji mi yoksa Jeoloji mi?
Astrobiyologlar, önümüzdeki on yılların en güçlü teleskoplarını kullansalar bile, yalnızca yaşam tarafından tamamen dönüştürülmüş dünyaların ürettiği güçlü biyo-imzaları tespit edebilecekler.
Ne yazık ki, karasal yaşam tarafından salınan gazların çoğu biyolojik olmayan süreçlerle de üretilebilir — hem inekler hem de volkanlar metan salmaktadır. Fotosentez oksijen üretir, ancak güneş ışığı da su moleküllerini oksijen ve hidrojene böldüğünde yapar. Gökbilimcinin uzak yaşam ararken bazı yanlış pozitifleri tespit etmesi için iyi bir şans var. Yanlış pozitifleri ortadan kaldırmaya yardımcı olmak için, gökbilimcilerin, jeolojik veya atmosferik süreçlerinin bir biyo-imzayı taklit edip edemeyeceğini anlamak için ilgilenilen bir gezegeni yeterince iyi anlamaları gerekecek.
Yeni nesil ötegezegen çalışmaları, yaşamın varlığını kanıtlamak için gereken olağanüstü kanıtların çıtasını geçme potansiyeline sahip. James Webb Uzay Teleskobu’ndan yayınlanan ilk veri, bize yakında gerçekleşecek olan heyecan verici ilerleme hakkında bir fikir veriyor.
- Chris Impey, Seçkin Astronomi Profesörü, Arizona Üniversitesi ve,
- Daniel Apai, Astronomi ve Gezegen Bilimleri Profesörü, Arizona Üniversitesi
Interesting Engineering
