Bilim insanları diğer gezegenlerde yaşam bulunmasına yardımcı olmak için tüm Dünya simülasyonunu geliştiriyor

Uzak gezegenlerde yaşam arayan bilim insanları için baş döndürücü derecede yoğun bir dönem. Bugüne kadar gökbilimciler güneş sistemimizin ötesinde 6.000’den fazla gezegeni katalogladılar ve yaşamın yan ürünleri olabilecek kimyasallar için en umut verici dünyaların atmosferlerini araştırıyorlar. Astrobiyologlar özellikle Dünya’nınki gibi gezegenin yüzeyindeki sıvı suyu desteklemek için yeterli ısıyı hapseden atmosferlerle ilgileniyorlar; bilim insanları bunu bir gezegenin bildiğimiz şekliyle yaşamı destekleyip destekleyemeyeceğini belirlemede temel faktör olarak değerlendiriyor.

Ancak bilim insanları aynı zamanda “yaşanabilir” ve “yerleşilebilen” dünyalar arasında da ayrım yapmak istiyor. Bunu yapabilmek için, bir gezegendeki ne tür atmosferik koşulların yaşam olmadan açıklanabileceğini bilmeleri gerekir; böylece gezegenleri yalnızca yaşamın etkisiyle açıklanabilecek atmosferlere sahip olarak tanımlayabilirler.

Bu gezegensel temeli sağlamak için Washington Üniversitesi araştırmacıları, çok önemli bir değişiklikle karmaşık bir sanal Dünya inşa ettiler: hayat yok.

Dünya’nın yaşam olmadan simüle edilmesi

18 Eylül’de yayınlanan bir makalede Gezegensel Bilim Dergisiaraştırmacılar Dünya’nın jeokimyasal sistemlerini 4,5 milyar yıl önceki oluşumundan yaklaşık 500 milyon yıl sonrasına kadar 5 milyar yıl boyunca simüle ettiler. Simülasyon, zaman içinde çekirdek, manto, kabuk, yüzey ve atmosfer arasındaki kimyasal alışverişini modelledi. Mantodaki ısı akışı gibi 19 gezegensel özelliği doğru bir şekilde tahmin etti ancak yaşamın bu sistemler üzerindeki etkisini göz ardı etti.

Simülasyon, herhangi bir kayalık gezegende atmosferin nasıl gelişebileceğini tahmin edecek şekilde genelleştirilebilir ve modele uymayan atmosferlerdeki yaşamın kanıtlarının belirlenmesine yardımcı olabilir.

Bu araştırmayı UW’de astronomi alanında doktora öğrencisi olarak tamamlayan ve şu anda UC Riverside’da doktora sonrası araştırmacı olarak görev yapan baş yazar Samantha Gilbert-Janizek, “Bu model, yaşanabilir ancak cansız gezegenlerin yaşayan gezegenleri nasıl taklit edebileceğini görmemize yardımcı olabilir” dedi. “Bir ötegezegenin atmosferine ilişkin gözlemleri yorumladığımızda, bu araç, gözlemlediğimiz şeyin yüzeydeki yaşamı işaret etme olasılığını belirlememize yardımcı olacak.”

Atmosferin Dünya’nın iç kısmına bağlanması

Gilbert-Janizek’in çalışması, UW astronomi doçentlerinden kıdemli yazar Rory Barnes’ın laboratuvarında geliştirilen bir modele dayanıyor. Modelin önceki versiyonları çekirdek, manto, kabuk ve yıldız radyasyonunu simüle ediyordu ancak yüzeyi veya atmosferi içermiyordu.

Bir gezegenin atmosferi, iç kısımlardan ve gezegenin yıldızından gelen ısı ve gazlar da dahil olmak üzere pek çok biyolojik olmayan faktör tarafından şekillendirilir. Ancak uzak bir gezegenin atmosferi aynı zamanda gökbilimcilerin yaşamın açık kanıtlarını bulmayı umdukları yerdir.

Yaşamın bir atmosferi değiştirmesinin birçok yolu vardır: Dünya’da bitkiler ve hayvanlar gökyüzüne sürekli oksijen ve metan akışı pompalar. Bu iki gaz karışınca birbirini yok eder. Bu nedenle, gezegenimizi inceleyen uzaylı bir gökbilimci, canlı bir şeyin her iki gazın kaynağını da yenilediğinden şüphelenebilir.

Bu mantık, insan gökbilimci Gilbert-Janizek’in mevcut Dünya simülasyonuna yüzey ve atmosfer modellemesini eklemesine ve kimyasalların Dünya’nın tüm sistemlerinde nasıl hareket ettiğinin resmini tamamlamasına yol açtı.

Uzak dünyaları modele göre test etmek

Sonuç, astrobiyologların ilginç bulduğu herhangi bir kayalık dış gezegeni incelemek için ayarlanabilecek bir modeldir. Araştırmacılar, o gezegenle ilgili temel ayrıntıları girebiliyor ve simülasyonu çalıştırarak modelin, yaşamın etkisi olmadan gözlemlenen atmosferi yeniden üretip üretemeyeceğini görebiliyor. Eğer eşleşme sağlanamazsa söz konusu gezegen daha da ilginç bir hal alır.

Barnes, “Gilbert-Janizek’in çalışması, yaşamın evrende nerede var olabileceğini anlamaya yönelik heyecan verici bir adımı temsil ediyor” dedi. “Birçok bilim insanının on yılı aşkın bir çalışmasının ardından Gilbert-Janizek, sonunda Dünya’nın çekirdeğinin, mantosunun, yüzeyinin ve atmosferinin özelliklerini aynı anda yeniden üreten bir Dünya modelini tamamladı. Bu kalibrasyon bize, gelecekteki ötegezegen simülasyonlarının doğru olacağına dair güven veriyor.”

Gilbert-Janizek, yeni ve geliştirilmiş modelin, önerilen Habitable Worlds Gözlemevi gibi uzak gezegenleri incelemek için inşa edilecek gelecekteki teleskopların tasarımına da yardımcı olabileceğini söylüyor.

Gilbert-Janizek, “Yaşanabilir Dünyalar Gözlemevi gibi bir teleskopun iddialı hedeflerini gerçekleştirmek, birçok nesil bilim insanının onlarca yıllık çalışmasını gerektirir.” dedi. “Bu soya katıldığım ve bir gün meşaleyi bir sonraki nesle devrettiğim için çok minnettarım, böylece evrende yalnız olup olmadığımız sorusunun yanıtını bulmaya devam edebiliriz.”