Bilim insanları, Güneş sistemi dışında bulunan ve yaşama ev sahipliği yapma potansiyeli barındıran gezegenleri ararken, yaşamın var olduğu tek bir gezegen (yani Dünya) hakkında bilgi sahibi olduğumuz gerçeğiyle sınırlıdır. Bu sebeple, bilim insanları, yıldızlarının yaşanabilir bölgelerindeki yörüngelerde dönen karasal (yani kayalık) gezegenler arar ve bildiğimiz kadarıyla, (bu gezegenler) yaşamın ihtiyaç duyduğu atmosferik karbondioksit gibi biyolojik işaretler taşırlar.
Büyük bir kısmı yeryüzündeki volkanik aktiviteler sonucunda oluşan bu gaz, yarattığı sera etkisiyle yüzey sıcaklığını ve doğal süreçler boyunca da yeraltı ve atmosfer arasındaki döngüleri artırır. Bu yüzden, bilim insanları uzun zamandır levha tektoniğinin (kıtasal ve bölgesel yer hareketlerinin) yaşanabilirlik açısından büyük öneme sahip olduğuna inanıyorlardı. Buna karşın, Pensilvanya Eyalet Üniversitesi’nden bir araştırma grubunca gerçekleştirilen yeni bir araştırmaya göre, bu böyle olmayabilir.
Yeni araştırma ezber bozucu
Geçtiğimiz günlerde, Astrobiology dergisinde, “Dünya Boyutunda ve Durağan Yerkabuğu olan Gezegenlerde Karbon Çevrimi ve Yaşanabilirlik” başlıklı bir çalışma yayınlandı. Çalışma, Pensilvanya Eyalet Üniversitesi Jeoloji bölümünden iki yardımcı doçent olan Bradford J. Foley ve Andrew J. Smye tarafından yürütüldü.
Yeryüzünde volkanik faaliyetler, levha (yer katmanı) tektoniği neticesinde oluşur ve iki tabakanın çarpıştığı yerlerde açığa çıkar. Bu hareketlilik, bir levhanın diğerinin altına ve yüzeyin altındaki kısmın daha da derine itildiği bir batmaya yol açar. Bu batma hareketi, yoğun olan manto (yer kabuğuyla çekirdek arasında kalan, erimiş haldeki yer katmanı) kısmını yer kabuğundan Dünya yüzeyine doğru yükselen ve yanardağlar meydana getiren yüzer haldeki magmaya dönüştürür. Diğer yandan, bu süreç karbonu manto tabakasına iterek, karbon döngüsüne de yardımcı olabilir.
Levha tektoniği ve volkanik hareketlerin, yüzeyinde sıvı su oluşabilmesi için gezegenimizin yeterli ısıya ulaşmasını sağlaması nedeniyle, Dünya üzerindeki yaşamın ortaya çıkışında merkezi bir rolü olduğuna inanılıyor. Profesör Foley ve Smye, bu görüşü test etmek amacıyla, Dünya’ya benzeyen bir gezegenin yaşanabilirliğinin levha hareketlerinin yokluğunda nasıl olacağını belirlemek amacıyla çeşitli modeller yarattı.
Modeller farklı sonuçlara işaret ediyor
Bu modeller, kayalık ve Dünya büyüklüğündeki durağan yer kabuklu gezegenlerin yaşanabilirliğini sınırlamak için sıcaklığın evrimi, kabuksal üretim ve karbondioksit döngüsünü dikkate alıyor. Bu modellerdeki gezegenlerdeki kabuk tabakası ayrı parçalardan ziyade manto üzerinde yüzen tek parçalı, devasa ve küresel bir plakadan oluşuyor. Henüz Dünya dışında hiçbir gezegenin tektonik plakalara sahip olduğu doğrulanmadığı için, bu çeşit gezegenlerin, evrende levha tektoniğine sahip olan gezegenlere oranla çok daha yaygın olduğu düşünülüyor. Foley, Penn State News’e verdiği demecinde şunları söylüyor:
“Volkanik hareketler atmosfere gaz salar, ardından hava hareketleriyle karbondioksit atmosferden çekilir ve yüzey kayaları ve çökeltilerin içinde ayrıştırılır. Bu iki sürecin dengelenmesi, atmosferde bulunan karbondioksiti belli bir seviyede tutar; bu durumsa, iklimin ılıman ve hayat için uygun olup olmaması noktasında gerçekten önemli.”
Dünya’daki fay hatları (mavi) ve volkanik hareket alanlarını (kırmızı) gösteren harita. Görsel: zmescience.com
Temel olarak, oluşturdukları modeller, durgun bir kabuğa sahip bir gezegenin ikliminin, gezegenin oluştuğu dönem var olan ısı ve ısı üreten etkenlerin miktarına bağlı olarak ne kadar ısı tutabileceğini (yani başlangıçtaki ‘ısı bütçesi’ni) dikkate aldı. Bu elementler, yeryüzünde, bozunduğunda* toryum ve ısı açığa çıkaran uranyumu içeriyor, daha sonra toryum da potasyum ve ısı üretmek üzere bozunuyor.
Gezegenin büyüklüğünü ve kimyasal bileşimini farklılaştıran yüzlerce bilgisayar canlandırmasının ardından, durağan kabuklu gezegenlerin milyarlarca yıl boyunca yüzeylerinde sıvı su bulunabilecek kadar ılıman bir ısı sağlayabileceklerini keşfettiler. Aşırı durumlardaysa, neredeyse Dünya’nın yaşına denk biçimde, 4 milyar yıla kadar yaşamı destekleyecek sıcaklıklara sahip olabiliyorlar.
Yer hareketleri zorunlu bir koşul değil
Smye’ın belirttiği üzere, bunun nedeni, kısmen levha tektoniklerinin volkanik aktivite için her zaman gerekli olmadığı gerçeği, “Hâlâ durağan kabuklu gezegenler üzerinde volkan faaliyetleri mevcut ama çok fazla döngü olmadığı için, levha tektoniği olan gezegenlere oranla çok daha kısa sürüyor. Volkanlar, zaman içinde bir pasta tabakası gibi gömülen lav akıntılarıyla neticeleniyor. Kayalar ve tortular gömüldükleri zaman daha fazla ısınıyorlar.”
Rusya’nın Kuril Adaları’nda bulunan Sariçev volkanından bir görüntü. Fotoğraf, 12 Haziran 2009’da patlamanın erken bir safhasında, Uluslararası Uzay İstasyonu’nda görevli olan astronotlar tarafından çekildi. Görsel: NASA
Araştırmacılar bunun dışında, levha tektoniğinin olmadığı şartlarda da durağan kabuklu gezegenlerin, karbondioksit gazının kayalardan salınarak yüzeye doğru ilerleyebildiği bir gazdan arınma sürecini gerçekleştirmek için yeterince ısı ve basınca sahip olabildiğini keşfettiler. Smye, yeryüzünde bulunan (yerin derinlerine doğru ilerleyen) dalma fay alanlarında aynı işlemin su aracılığıyla gerçekleştiğini ifade ediyor. Bu süreç, gezegende bulunan ısı üretici elementlerin miktarına bağlı olarak artar. Foley’in açıkladığı üzere:
“Bir gezegenin, gezegenin donmasını önlemek için yeterince karbondioksit saldığı, ancak hava koşullarının atmosfere daha fazla karbondioksit çekemediği ve iklimin ılıman sıcaklığını koruyabildiği düzeyde, aşırı olmayan, hoş bir nokta var.”
Önemli olan ısı üreten elementlerin miktarı
Araştırmacıların modeline bakılırsa, ısı üreten elementlerin varlığı ve miktarı, bir gezegenin yaşamı sürdürme potansiyeli açısından çok daha isabetli göstergeler. Simülasyonlarına dayanarak, bir gezegenin başlangıç bileşiminin veya büyüklüğünün, yaşanabilir olup olmayacağını belirlemek hususunda büyük önem taşıdığını keşfettiler. Ya da onların tabiriyle, bir gezegenin potansiyel yaşanabilirliği daha doğarken belliydi.
Bu çalışma, durağan kabuklu gezegenlerin yaşamı hâlâ destekleyebileceğini göstererek, bilim insanlarının potansiyel açıdan yaşama elverişli olduğunu düşündükleri yelpazeyi büyük oranda genişletme ihtimali taşıyor. James Webb Uzay Teleskobu (JWST) 2021’de yörüngeye konuşlandırıldığı zaman, karbondioksit benzeri biyolojik işaretlerin varlığını tespit etmek için durağan kabuklu gezegenlerin atmosferlerini incelemek, mühim bir bilimsel hedef olacak.
Bu dünyaların birçoğunun yaşama elverişli olabileceğini bilmek, hayat süresi içinde dünya dışı yaşama dair kanıtlar bulmayı ümit eden insanlar için kesinlikle iyi bir haber.
*Bozunma; maddenin kendini oluşturan bileşenlerine ayrışması, dağılması.
Kaynak / Gazete Duvar
Yazı / Matt Willams
(Çeviren: Tarkan Tufan)
