YAŞAMIN PEŞİNDE

AstroNotlar’dan merhaba! Bu hafta oldukça heyecan verici bir konuyla karşınızdayız. Sizlere yaşamdan ve uzak diyarlardaki yaşam arayışımız hakkında yeni bir gelişmeden bahsedeceğiz.

Öncelikle genel bir soruyla başlayalım: Nedir bu insanlığın “uzaylı” sevdası? Neden biz evrende, başka yaşamlar arayışına bu kadar kafayı takmış durumdayız?

Bu “takıntının” sebebi aslında çok basittir; gem vuramadığımız merak duygumuz. Bizden başka canlılar var mı, varsa neye benziyorlar, nasıllar? Bu soruların cevaplarını çok merak ediyoruz ama en çok merak ettiğimiz soru ise; nerede oldukları. Bu sorunun cevabı bizim için çok önemli, çünkü basit bir matematik hesabı ile uzayda bizden başka yaşam olma ihtimalinin, olmama ihtimalinden çok çok daha fazla olduğunu anlayabilirsiniz. 

Gelin hep birlikte basit bir matematik hesabı yapalım. Önce uzaydaki konumumuzu göz önüne alarak başlayalım. Kendi Güneş Sistemimiz’de Dünya dahil 8 gezegen ve en az 5 tane cüce gezegen, yani bir yıldızın etrafında dolanan en az 13 tane cisim bulunuyor. İçinde bulunduğumuz Samanyolu gökadasında ortalama 300 milyar yıldız var. Diyelim ki her yıldız sadece bir gezegene sahip olsun, o zaman sadece bizim galaksimizde bile 300 milyar gezegen var demektir. Gözlemleyebildiğimiz evrende 1 ila 2 trilyon tane irili ufaklı galaksi bulunduğunu da göz önüne alırsak, kendi gökadamızı referans alıp, diğer gökadaların yapısının da benzer şekilde olduğunu düşünelim. Bu durumda her gökadada 300 milyar gezegen olsa ve bu sayıyı 2 trilyon ile çarpsak sonuç olarak korkunç büyüklükte bir sayı elde ederiz. 

Hubble ultra derin alan - Vikipedi
“Hubble Ultra Derin Alan” fotoğrafı. Fotoğrafta gördüğünüz her bir nokta, birer gökadadır. (Kaynak: Hubble Space Telescope – NASA)

Bu kadar galaksinin, yıldızın ve gezegenin olduğu bir evrende, sadece Dünya’da yaşam olması çok istinasi bir durum olmaz mı? Carl Sagan’ın bu konuyla ilgili çok güzel iki sözü vardır: “Evrende bizden başka bir yaşam formu olmadığını iddia etmek, okyanustan bir bardak su alıp “balina diye bir şey yoktur” demekle aynıdır”. Bizim incelediğimiz evren, yaptığımız keşifler, bu zamana kadar insanlığın yaptığı tüm gözlemler, uçsuz bucaksız okyanustan alınmış bir bardak su kadar az ve genelleştirilmesi uygunsuz bir çabanın sonuçlarıdır. Diğer sözü ise Türkçe’ye  “Mesaj” adıyla tercüme edilmiş kitabı veya kitaptan uyarlanarak yapılmış “Contact” filminde bulabileceğiniz bir sözdür: “Evren epeyce büyük bir yer. Eğer burada bizbizeysek, bu çok fena bir yer israfı”. Hem kitabı okumanızı, hem de filmi izlemenizi kesinlikle tavsiye ediyoruz.

Soluk Mavi Nokta”da Carl Sagan, kozmostaki bu muhteşem yeni ...
Carl Sagan (Kaynak: Vikipedi)

Peki size bir soru sormak istiyorum; başka bir gezegende yaşamın gelişmesi için neler gereklidir? Yani illa Dünya benzeri gezegenler mi aramamız gerekiyor, yoksa Dünya’ya benzemeyen, ekstrem koşullara sahip gezegenlerde de yaşam arayabilir miyiz? Yaşamın koşulu nedir?

Isotopic similarities seen in materials that formed Earth, moon
Ay yüzeyine iniş gerçekleştirmeden önce Apollo 11 astronotları tarafından fotoğrafı çekilen Dünya gezegeni (Kaynak: NASA)

Elbette elimizde “yaşamın” olduğu tek örnek gezegen var, o da Dünya! Bu yüzden ilk başta Dünya benzeri gezegenler araştırmak ve keşfetmek, yaşam bulma ihtimali bakımından çok daha yüksek potansiyele sahip olmamız anlamına geliyor. Fakat, atladığımız önemli bir nokta olabilir: Yaşamın tanımı

Yaşamın tanımını araştırdığınız zaman karşınıza şöyle bir kalıp cümle çıkabilir; “Üreme, büyüme, metabolizma aracılığıyla enerji kullanma, çevreye tepki verme, evrimsel adaptasyon ve hücreler ile anatominin düzenli bir yapısı yaşamı oluşturur”. Gerçekten de öyle, kurulan cümlede ne bir eksik ne de bir fazla vardır. Fakat ne yazık ki “Astrobiyoloji” kitabının yazarı İngiliz Gezegen Bilimci ve Astrobiyolog Prof. Dr. David C. Catling’e göre yaşamı bu şekilde tanımlamak, birkaç nedenle tatmin edici değildir. Birincisi, bu cümle yaşamın ne olduğunu değil, ne yaptığını tanımlar. İkincisi ise, yaşamın bu özelliklerinin çoğunun eşsiz ve kendine has olmaması. Yaşam, örneğin hücrelerde olduğu gibi yapısal bir düzene sahiptir, fakat tuz kristalleri de öyledir. Bazı insanların çocuğu olmaz, bu onların canlı olmadıkları anlamına mı geliyor? Tabii ki de hayır! Büyüme ve gelişme canlı varlıklar için geçerli olsa da, bir orman yangınının yayılması da bu şekilde betimlenebilir. O halde ateş canlı mıdır? Tüm canlılar bir şeyleri metabolize eder, fakat bunu arabalar da yapar. Transformers gerçek mi? Canlılar çevreye tepki verir, bunu buzdolabınızın kapağına mıknatısla tutturduğunuz cıvalı termometre de yapıyor. O da mı canlı yoksa? 

Hayır tabii ki, sadece bunlar değil elbet. Konunun daha fiziksel açıklamaları da vardır. Bazı bilim insanları yaşamı “termodinamik”, yani ısı ile enerjinin maddeyle olan ilişkisi aracılığıyla tanımlamaya çalışır. Hayatın özünün hücreler ve genetik materyal gibi istikrarlı yapıların yanı sıra metabolik atıklar ve ısıyla üretilen entropinin varlığı olduğunu ileri sürerler. Entropiyi ise çok bilindiği gibi “düzensizlik” olarak tanımlamak, kısa yoldan sonuca ulaşmaya çalışmaktır ama burada da bir yanlış var. Entropi düzensizlik değil, parçacıklar arasındaki enerji yayılımının kesin bir ölçümüdür, söz konusu parçacıklar ister atomlar, ister moleküller olsun farketmez. Küçük bir örnekle bunu açıklayayım; yukarıdan yere doğru bıraktığınız bir top bir süre zıpladıktan sonra durur, çünkü topun hareketinin enerjisi hem sürtünme yoluyla havadaki molekül ve atomlara aktarılır, hem de top yere temas ettiğinde enerjinin bir kısmı şekil değiştirir. Fakat tam tersine, duran bir topu sanki canlıymışçasına kendiliğinden zıplatamazsınız. Çünkü altındaki zeminde yeterince enerji bulunsa bile bu enerji erişilebilir değildir ve zemindeki atomların rastgele titreşmesiyle dağılır.

Entropy: The 2nd and 3rd Laws of Thermodynamics
(Kaynak: No Added Chemicals)

Entropinin yaşamla ilişkisini ortaya çıkaran fizikçi, nobel ödüllü Erwin Schrödinger 1944 yılında bir kitap yazmıştır. Kitabın adı; “Yaşam Nedir?”. Haliyle bu kitapta Schrödinger yaşamın tanımını da yapıyor; “Bir organizma, tehlikeli bir durum olan maksimum entropi durumuna, yani ölüme yaklaşma eğilimindedir. Yalnızca çevresinden sürekli olarak negatif entropi çekerek bu durumdan kurtulabilir, yani canlı kalabilir. Daha gelişmiş hayvanların beslendiği düzenlilik türünü iyi biliyoruz. Yiyecek olarak kullandıkları az çok karmaşık organik bileşiklerde bulunan fazlasıyla düzenli bir madde biçimi. Bundan yararlandıktan sonra, onu epey bozulmuş bir halde ortama geri bırakıyorlar”. Schrödinger, bu tanımda besinlerin düzenli yapısını açıklamak için bilimde yeri olmayan “negatif entropi” kavramını ortaya atmıştır. Üstelik bazı organizmaların bünyesindeki entropi artışının, besine kıyasla bozulmuş biçimdeki metabolik atıklardan değil, öncelikle ısı üretiminden geldiğini de gözden kaçırmıştır. Haliyle bu tanım tartışmaya oldukça açık. Bu tanımın hemen ardından 20. yüzyılın en önemli kimyacısı olarak nitelendirilen Linus Pauling, Schrödinger’i eleştirerek; “Yaşam kavrayışımıza herhangi bir katkıda bulunmadı, hatta belki yaşam ile negatif entropi arasındaki ilişkiyi tartışarak negatif bir katkıda bulundu” diyerek sert bir eleştiride bulunmuştur.

Erwin Schrödinger | | Fizik Akademisi
Erwin Schrödinger (Kaynak: Vikipedi)

Evrendeki entropinin giderek artmasının ilginç bir yan ürünü de, organizmalar gibi düşük entropili yapıların ortaya çıkmasıdır. Aslında bakılırsa, entropiyi en verimli şekilde elde etme yolu, çok sayıda molekülden oluşan ve enerjiyi yayabilen düzenli yapılardır. Bunlara “disipatif yapılar” adı verilir. Mesela kaynayan bir sudaki konveksiyon hücresi bunun bir örneğidir. Sıcak su molekülleri yükselirken, çevresindeki soğuk su molekülleri aşağı doğru hareket ederek ortamı dengelemiş olur. Dolaşım halindeki bu su öbeği, enerjinin yayılmasına yardımcı olarak, entropinin çok daha verimli bir şekilde artmasını sağlar. Yaşayan tüm canlı hücreler de bunun bir örneğidir. Tüm canlı organizmalar, az önce tanımladığımız gibi karmaşık birer “disipatif” yapılardır aslında. 

O halde tanımdaki eksik veya yanlış olan ne? Yaşamın tanımını doğru ve eksiksiz yapmak için bize nasıl bir anahtar gereklidir?

Schrödinger, organizmalarda bir çeşit bilgisayar programı bulunması gerektiğini öne sürmüştür ve biz bugün bu programa “genom” adını veriyoruz. Anahtarımız “genom”. Nerede, nasıl ve hangi şekilde olursa olsun, canlıların bir genoma sahip olması gereklidir. Genom derken, gelecek nesillere aktarılan bir plandan bahsediyoruz. Bu planın da, küçük kopyalama hatalarına maruz kalabilmesi, bir organizmanın bir atadan evrimleşerek farklılaşmasını sağlar ve planın içerdiği yönergeler, yaşamın metabolizma gibi diğer ayırt edici özelliklerine yol gösterir. Evrim dediğimiz şey; bireysel özelliklerin seçilimi sayesinde topluluklarda nesiller boyu gerçekleşen değişimlerdir. Bu süreç çok önemlidir, çünkü yaşamın çeşitliliğini ve daha önce sıraladığımız özelliklerin düzenlenme şeklini ancak evrimle açıklayabilmekteyiz. Bir canlıyla ateş arasındaki farkın oluşmasını genom ve evrim sağlar.

İnsan genomu - Vikipedi
İnsan genomu (Kaynak: Vikipedi)

Darwin’in doğal seçilim mekanizması da, topluluklardaki genetik çeşitliliklerin bazı bireylerin üremede daha başarılı olacak şekilde adapte olacaklarını bize söyler. Doğal seçilim daha çok üreyen genleri tercih eder, böylece soylarda genetik adaptasyonlar birikir. Bu nedenle evrimin merkeziliğinin farkında olan Astrobiyologlar yaşamı genelde; “Darwinci anlamda evrim geçirebilen ve kendini sürdürebilen kimyasal sistem” olarak tanımlar. Fakat yine ne yazık ki, yaşamın oluşumunu görmek için bir deney tasarlayacak olsak, bu tanım da bize yardımcı olmaz. Çünkü olumlu bir saptama için, evrimin gerçekleşmesini beklememiz gereklidir.

Charles Darwin kimdir?
Charles Darwin (Kaynak: Vikipedi)

Daha iyi ve doğru bir tanımı şu şekilde yaparız: “Yaşam, kendi kendini sürdürebilen, genom içeren bir kimyasal sistemdir ve bu karakteristikleri evrim yoluyla geliştirmiştir”. Şimdiye kadar, yaşam saptamaya yönelik uzay odaklı deneyler bir genetik yapı ölçmeyi denemedi. Örneğin 1970’lerde Mars’ta yaşam arayan NASA’nın Viking Lander sondaları, topraktaki mikropları incelerken ancak Dünya benzeri metabolizmaları tanıyabiliyordu. Üzerinde canlı yaşam olan tek örneğimiz kendi gezegenimiz olduğu için Dünya’daki yaşam dışında başka bir yaşam formunun nasıl olacağı hakkındaki görüşlerimiz de sınırlı oluyor maalesef.

Yaşamı tanımlamaya yönelik sorunların temel nedeni elimizde sadece Dünya örneğinin bulunmasıdır. Bu da maalesef ki algımızı oldukça kısıtlayan bir durumdur. Yeryüzü’nde yaşayan tüm organizmalar kalıtımsal bilgi için nükleik asitleri, biyokimyasal tepkime hızını kontrol etmek için proteinleri ve enerji depolamak için fosfor içeren aynı tür molekülleri kullanmaktadır. Bakterilerde de mavi balinalarda da aynı temel biyokimya geçerlidir. Bu sebeple, yeryüzündeki yaşamın hangi niteliklerinin “eşsiz” olduğunu ve hangi niteliklerin de “yaşam” sayılmak için temel bir koşul olduğunu belirlemek, biz insanlık için hiç de kolay değildir. Eğer Dünya dışında yaşam bulursak, ki bence bu eminim yakın bir zamanda gerçekleşecek, Astrobiyoloji bu muammayı çözmemize yardımcı olacaktır.

Yeni bir araştırma, tozlu ve yabancı ötegezegenlerin yaşamı barındırma ihtimalinin, umduğumuzdan çok daha yüksek olabileceğini bize gösteriyor. Diğer gezegenlerin yaşama elverişli olup olmadığını araştıran bilim insanları, gezegenin yüzey sıcaklığı ve sahip olduğu kompozisyonu da dahil olmak üzere bir dizi değişkene bakarlar. Gezegen kayalık mı yoksa bir gaz devi mi? Yüzey sıcaklığı aşırı değerlerde mi yoksa Dünya gibi ortalama, yani suyun sıvı halde bulunmasına imkan verecek bir değere mi sahip, gibi yine Dünya benzeri özelliklerin ön plana konduğu kriterleri incelerler. Ancak bu yeni çalışmada bilim insanları, bir ötegezegende yaşamın var olup olamayacağını gösterebilecek ve genellikle gözden kaçan farklı bir değişkeni araştırıyorlar; tozu!

Tozun Dünya ve Mars ikliminde rol oynayan önemli bir etken olduğunu biliyoruz. İngiltere’deki Exeter Üniversitesi Meteoroloji Ofisi ve İngiltere’nin Norwich kentindeki East Anglia Üniversitesi’ndeki araştırmacıların yaptığı yeni araştırma bize, atmosferlerinde bol miktarda mineral tozu bulunan gezegenlerin, yıldızlarından yaşanabilir mesafede uzak gezegenler olduklarını söylüyor. Bu da bize, yaşamı barındırabilecek ötegezegen arayışımızda daha geniş bir pencere sunuyor.

Yani atmosferlerinde mineral tozu barındıran gezegenler, yaşam barındırabilme açısından yıldızlarından uygun uzaklıkta bulunuyorlar. Bu mesafeye “Yaşanabilir Bölge” denmektedir. Bu çalışmada, araştırmacılar Güneşimiz’den daha küçük ve soğuk yıldızlar olan cüce yıldızları ele aldılar ve bu yıldızların gezegenlerine baktılar. Bu cüce yıldızların çevresinde dolanan gezegenlerin genellikle kendi etraflarında dönme süresi ile yıldız etrafında dolanma süresi aynıdır. Tıpkı uydumuz Ay’da olduğu gibi, bu gezegenlerinde bir tarafı  sürekli yıldıza bakar, diğer tarafı ise sürekli karanlıkta kalır. Bir dizi karasal gezegen simülasyonunun ardından ve bu simülasyonlara iklim modelleri uygulayınca görmüşler ki, gezegenin atmosferinde bol miktarlarda mineral tozu varsa, bu tozun gezegenin sıcak gündüz tarafını soğuttuğunu ve soğuk gece tarafını da ısıttığını keşfettiler. Bu durumda Ay – Dünya ikilisinde gördüğümüz gibi, dönme ve dolanma kitlenmesine sahip gezegenleri, bir tarafı yanarken diğer tarafı donuyorsa, gezegenin sıcaklığı yaşam için elverişli olamaz diye elemek hiç de doğru olmaz. 

Artist's illustrations of planets in TRAPPIST-1 system and Solar ...
M türü bir cüce yıldızın etrafında yedi tane gezegene ev sahipliği yapan Trappist – 1 yıldız sistemi ve gezegenlerin özellikleri (Kaynak: NASA)

Aslında Dünya ve Mars’ta da toz fırtınaları gezegenin yüzey sıcaklığında etkili olan bir faktördür. Fakat ne Dünya, ne de Mars bu eş dönme özelliğine sahip değildir. Bununla birlikte, toz bazı gezegenlerin yaşanabilir olup olmadığını belirlemede önemli bir faktör olsa da, gezegendeki tozun varlığı bu gezegenlerin yüzey koşullarına dair detaylı bilgi edinmemizi sağlayacak gözlemleri yapmamızı olumsuz etkileyen bir etkendir. Bunun bir örneğini Mars’taki mevsimsel toz fırtınalarında da görebilirsiniz. Bu fırtınalar şiddetlendiği zaman  yüzeyi görmemizi ve yüzeydeki araçlarla iletişim kurmamızı engelleyen uzun süreli bir problem olabilmektedir. 

Dosya:Mars duststorm.jpg - Vikipedi
Toz fırtınası öncesi ve sonrasında Mars gezegeni. Yüzeyden kalkan toz tüm gezegen yüzeyini görmemizi engelleyen bir problemdir. (Kaynak: Vikipedi)

Son olarak bu makaleyi ilgi çekici kılan bir diğer nedenin de lisans fizik bölümü öğrencilerinin yaptığı  çalışmaları içeriyor olması. Makale 9 Haziran’da Nature dergisinde yayınlanmıştır. Makaleyi okumak ve incelemek isterseniz buraya tıklayabilirsiniz.

astronotlar.space@gmail.com e-posta adresimize konuştuğumuz içeriklere dair düşüncelerinizi belirtebilir, değinmemizi istediğiniz konuları yazabilir, bir kitap, link veya bilgi paylaşımında bulunabilirsiniz. Sosyal medya hesaplarımızı Instagram ve Twitter’dan “astro_notlar” olarak takibe almayı unutmayın! Facebook’tan vazgeçmem diyenler ise bizi AstroNotlar sayfasında bulabilirler. Gelecek hafta görüşünceye dek, gökyüzüne iyi bakın, hoşçakalın!

E-posta: astronotlar.space@gmail.com
Facebook: facebook.com/astronotlar.space
Instagram: instagram.com/astro_notlar
Twitter: twitter.com/astro_notlar
Anchor: anchor.fm/astronotlar

Kaynaklar:

Astrobiyoloji – David C. Cathling

Yaşam Nedir? – Erwin Schrödinger

https://www.space.com/dusty-alien-exoplanets-more-habitable.html

https://www.nature.com/articles/s41467-020-16543-8.pdf

Author: Olcaytuğ Özgüllü

24-01-1997 Çorlu/TEKİRDAĞ doğumluyum. Asker ailesi olduğumuz için hayatım (özellikle çocukluğum) Türkiye'nin dört bir tarafında geçti ama 10 yıl boyunca İzmir'de yaşadığım için kendimi oraya ait hissediyorum. İzmir Balçova Anadolu Lisesi'nden 2015 yılında mezun oldum ve aynı sene İstanbul Üniversitesi Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü'nü kazandım. Halen daha bu bölümde lisans öğrencisiyim. 5 yaşından beri hayalim olan bölümü okumakta ve kendimi bu alanda geliştirmek için elimden gelen her şeyi yapmaktayım. Gelecekte de kendimi başarılı bir "Astronom" olarak görmek istiyorum. Hayallerinizin peşinden koşmaktan asla vazgeçmeyin... ;)

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.