Dünya Dışı Yaşamın Oluşması İçin Hangi Şartlar ve Ortam Gereklidir?
dünya dışı yaşam arayışı, birçok temel bilimsel soruyu kapsar: yaşam için temel gereksinimler nelerdir? hayat, güneş sisteminden başka bir yerde de ortaya çıkabilir mi? dünya gibi başka gezegenler var mı? akıllı yaşamın gelişimi ne kadar muhtemeldir? babam böyle pasta yapmayı nereden öğrendi?
evrensel kriterler
kimse canlı sistemlerin hangi yönlerinin gerekli olduğunu, herhangi bir yerde var olacak yaşam sisteminin kendisine özgü hangi gereklere sahip olması gerektiğini ve başka bir yerde farklı bir olaylar dizisinin yol açabileceği şekilde evrimsel kazaların sonucu olmaları anlamında bilemez. bu bakımdan, formda veya maddede ne kadar temel olursa olsun, tek bir dünya dışı yaşam örneğinin keşfi bile bilimdeki temel bir devrimi temsil edecektir. evrende çok çeşitli biyolojik temalar ve referans noktaları var mı, yoksa dünya'nın bir parçasının biraz ince ve çürük olması ile karşılaştırıldığında, canlı füglü yerler var mı? yoksa dünyadaki tek melodi mi?
yapısal olarak karbon, hidrojen, azot ve diğer elementlere dayanan dünya üzerindeki yaşam, etkileşim ortamı olarak suyu kullanır. organik bir tortuya bağlı fosfat olarak fosfor, enerji depolanması ve taşınması için gereklidir; kükürt protein moleküllerinin üç boyutlu konfigürasyonunda rol oynar; ve diğer elementler daha küçük konsantrasyonlarda bulunur. bu belirli atomlar her yerdeki yaşamın atomları mı olmalı, yoksa dünya dışı organizmalarda çok çeşitli atomik olasılıklar olabilir mi? dünya dışı yaşamdaki genel fiziksel kısıtlamalar nelerdir?
bu sorulara yaklaşırken, birkaç kriter kullanılabilir. ana atomlar yüksek kozmik bolluğa sahip olma eğiliminde olmalıdır. söz konusu gezegenin sıcaklığındaki organizmaların yapısal molekülleri, kimyasal reaksiyonların imkansız olacağı kadar aşırı derecede kararlı olmamalı, fakat son derece dengesiz olmamalı ya da organizma parçalara ayrılmamalıdır. moleküler etkileşim için bir ortam mevcut olmalıdır. katılar, eylemsizliklerinden dolayı uygunsuzdur. ortası, büyük olasılıkla bir sıvıdır ancak muhtemelen çok yoğun bir gaz, birçok bakımdan kararlı ve geniş bir sıcaklık aralığına sahip olmalıdır (bir sıvı için donma noktası ile kaynama noktası arasındaki sıcaklık farkı büyük olmalıdır). sıvının buharlaşması ve donması zor olmalıdır; genel olarak, sıcaklığını değiştirmek zor olmalıdır. etkileşim ortamı mükemmel bir çözücü olmalıdır. söz konusu gezegende sıvı fazla bulunmalıdır, çünkü materyal organizmaya yiyecek olarak girmeli ve organizmadan atık olarak ayrılmalıdır.
bu nedenle, gezegenin mutlaka bir su okyanusu olmasa da, bir atmosfere ve yüzeye yakın bir sıvıya sahip olması gerekir. ultraviyole ışığının veya yüklü parçacıkların güneşten gelen yoğunluğu gezegen yüzeyinde yoğunsa, o zaman belki yüzeyin altındaki bir alan bu radyasyondan korunmalıdır (her ne kadar bazı radyasyon formları veya yoğunluğu yararlı kimyasal reaksiyonların ortaya çıkmasına izin verse de). son olarak, koşulların ototrofinin (bir organizmanın kendi besin maddelerinin en azından bir kısmını sentezleme yeteneği) veya gerekli bileşiklerin diğer net üretim araçlarının varlığına izin vermesi şarttır.
termodinamik olarak, yıldız radyasyonuna dayanan fotosentez, dünya dışı yaşam için en uygun enerji kaynağı olabilir. fotosentetik organizmalar ve aldıkları radyasyon termodinamik dengede değildir. örneğin, dünya üzerinde yeşil bir bitki yaklaşık 300 k (23 ° c veya 73 ° f) sıcaklığa sahip olabilir; güneşin sıcaklığı yaklaşık 6.000 k'dır (k = kelvin. kelvin sıcaklık ölçeğinde, 0 k [-273 ° c veya -460 ° f] mutlak sıfır, 273 k [0 ° c veya 32 ° f'dir ] suyun donma noktasıdır ve 373 k [100 ° c veya 212 ° f] bir atmosfer basıncında suyun kaynama noktasıdır. fotosentetik işlemler mümkündür çünkü enerji daha sıcak bir cisimden (güneş) daha soğuk bir nesneye (dünya) doğru olur. radyasyon kaynağı fotosentezleyiciden aynı veya daha soğuk bir sıcaklıkta yapılsaydı fotosentetik aktivite mümkün olmazdı. bu nedenle, yeraltındaki yeşil bir bitkinin, çevresi tarafından yayılan termal kızılötesi radyasyon kullanılarak fotosentize olacağı fikri savunulamaz. aynı derecede olanaksız olan, dünya'nınkine benzer bir yüzey sıcaklığına sahip soğuk bir yıldızın fotosentetik organizmaları sürdürebileceği fikridir.
kişi, bu koşulları yaşamın kimyasal gereksinimlerine sınırlar koymak için kullanabilir. atomlar kimyasal olarak birleştiğinde, onları ayırmak için gereken enerjiye bağ enerjisi denir ve bu enerjinin ölçüsü, iki atomun birbirine ne kadar sıkı bağlandığını belirler. bağ enerjileri genellikle yaklaşık 10 elektronvolt ila yaklaşık 0,03 elektronvolt arasında değişir. elektronların atomlar arasında paylaşıldığı kovalent bağlar, bir hidrojen atomunun atomlar arasında paylaşıldığı hidrojen bağlarından daha enerjik olma eğilimindedir ve sırayla hidrojen bağları, bir atomun çekirdeğindeki elektronların çekiminden kaynaklanan van der waals kuvvetinden daha enerjiktir. serbest veya bağlı atomlar, yaklaşık 0.02 ev'ye (elektronvolt) karşılık gelen ortalama bir kinetik enerji ile hareket eder. sıcaklık ne kadar yüksek olursa, verilen bir bağı kendiliğinden kırmaya yetecek enerji ile o kadar fazla atom hareket eder.
spesifik atomlar modern biyolojide sınırlı fonksiyonlara sahiptir, ancak yapı ve sıvı etkileşim ortamına duyulan ihtiyaç dışında, temel olmayabilir. adenozin trifosfattaki (atp) enerji bakımından zengin fosfat bağları, hidrojen bağları kadar enerjiktir ancak aslında nispeten daha düşük enerjidir. hücreler, moleküler bir bozulmayı veya sentezi tahrik etmek için çok sayıda bu bağları depolar. bir beklenti de, yüksek sıcaklıklı dünyalardaki enerji birimlerinin bağ başına çok daha enerjik ve düşük sıcaklık dünyalarının bağ başına daha az enerjik olmasıdır.
1913'teki the fitness of the environment'ta amerikalı biyokimyacı lawrence joseph henderson, karbon ve suyun yaşam için karşılaştırmalı kimya açısından avantajlarını vurgulamıştır. henderson, ihtiyaç duyulan atomların tam olarak etrafta bulunanlar olduğu gerçeğinden etkilenmişti. yaşam için en yararlı olan atomların kozmik bolluğa sahip olması dikkat çekici bir gerçektir.
dünya dışı yaşam arayışı
evrenin herhangi bir yerinde tüm yaşamları araştırmak için kullanılan bir terim olan ekobiyolojinin yerini, dünya dışı yaşamın incelenmesi olan astrobiyoloji aldı. dünya ötesindeki yaşamın asla bulunamadığı, bilimsel bir sonuçsuzluktur ve bu yüzden “bir konudan yoksun bir bilim” olarak eleştirilebilmektedir. nitekim, dünya dışındaki yaşam için kanıt bulunamamıştır. bununla birlikte astrobiyolojik deneylerin tasarımı, dünya yaşamından türetilen varsayımların genelliğinin eleştirel incelemesini zorlamaya yarar.
başka bir gezegende yaşam için büyük bir olasılık yelpazesi vardır. bir gezegen cansız olabilir ve herhangi bir organik madde veya fosil izinden yoksun olabilir. alternatif olarak cansız olabilir, ancak organik madde veya fosil içerir. basit veya oldukça karmaşık bir biyokimya, fizyoloji ve davranışa sahip yaşam olabilir. teknik bir medeniyetle birlikte akıllı yaşam bile bulunabilir. bu olanaklardan herhangi birinin doğrulanması bilimsel açıdan çok önemli olacaktır.
dünya dışı yaşam arayışı, ters durumun hayal edilmesiyle en açık şekilde anlaşılır. örneğin, eğer insanlar mars'ta olsaydı, dünya'nın yaşamı çağdaş bilimsel enstrümantasyon ve bilgi zırhı ile incelemesi aydınlatıcı olurdu. hem uzaktan hem de yerinde test denenebilirdi. uzaktan testlerde, hedef gezegen tarafından yansıtılan veya yayılan herhangi bir dalga boyunun ışığı incelenebilirdi. uzaktan algılama yöntemleri, özellikle gezegenin akışkan fazlarında (atmosfer ve hidrosferde) termodinamik dengesizlik arar. yerinde yapılan çalışmalarla, bir gezegenin örnekleri oraya inen ve deneyler yapan araçlarla alınmalıdır.
kimyasal, mekanik veya spektral dengesizlikler de aranabilir. dünya atmosferi yüksek miktarda moleküler oksijen ve milyonda yaklaşık 1.7-2 (10^6) metan içerir, ancak termodinamik dengede metanın bolluğu 10^35'ten az olmalıdır. bu büyük tutarsızlık, bazı işlemlerin sürekli ve hızlı bir şekilde ortaya çıkması anlamına gelir. dünyadaki metan, metan oksitlenmeden önce çok büyük bir sabit durum bolluğuna yükselecek şekildedir. metan dengesizliği mekanizmasının biyolojik olması gerekmese de (örneğin, nispeten istikrarlı aromatik hidrokarbonlar dünya tarihinin başında biyolojik olmayan bir şekilde üretilmiş olabilirdi ve yavaş bozulma daha sonra gezegen alt yüzeyinde sürekli metan kaybına neden olmuş olabilir), biyolojik bir açıklama daha uygun gibi görünüyor. mars'tan görüldüğü gibi, metan uyuşmazlığı dünyadaki yaşam için ön pozitif bir test olarak düşünülebilir. aslında, dünyadaki metan bolluğu bakterilerden kaynaklanmaktadır. bazı metanojenik bakteriler sulak alanlarda yaşar (bu nedenle metan için bataklık gazı terimi) ve diğerleri de inekler ve diğer ruminantların bağırsaklarında yaşar. benzer şekilde, yüksek miktarda serbest oksijen gazı bir yaşam belirtisi olarak kabul edilebilir. suyun fotoliz ayrışması ve ardından hidrojenin uzaya yükselme olasılığı, oksijen kaynağı olma ihtimali anlamına gelir. ayrıca, terpenler (bitkilerin ürettiği ve ormanlar üzerinde bulunan hidrokarbonlar) gibi nispeten karmaşık indirgenmiş organik moleküllerin spektroskopik tespiti, yaşam testi olarak kullanılabilir.
buna karşılık, mars’tan gündüz dünya’nın fotografik gözlemleri mutlaka hayatı algılamayacaktı. 100 metrelik (330 fit) bir çözünürlükte bile - bu, ince ayrıntıların yalnızca 100 metreden daha uzak olması durumunda yüksek kontrastlı bir ayrım yapabilme yeteneğidir - şehirler, kanallar, köprüler, çin seddi (uzun zamandır hatalı olarak ay'dan görünebildiğine inanılır), karayolları ve dünya'nın teknik medeniyetinin diğer büyük ölçekli düzenlemelerini ayırt etmek oldukça zor olurdu. ancak çözünürlük ilerledikçe, ekili alanların, otoyolların ve havaalanlarının düzenli geometrik desenlerini ayırt etmek giderek daha kolay hale gelir. bununla birlikte bunlar son uygarlığın ürünleridir; bu nedenle, yalnızca 100.000 yıl önce, uzaktan algılama teknikleriyle net bir yaşam belirtisi görülmeyecekti. bugün, bitkilerin rengindeki mevsimsel değişiklikleri görebildiğimiz gibi, en büyük şehirlerin ışıkları da mars'tan tespit edilebilir haldedir.
elektromanyetik spektrumun taranması, yaşamı tespit etmek için başka bir teknik sunar. yurtiçi televizyon yayınları, am (amplitude modulation) radyo yayın bandının yüksek frekanslı sonu ve radar tarama ağları, dünya tarafından belirli radyo frekanslarında uzaya yayılan muazzam enerjinin bir kısmını oluşturur. rus astrofizikçi iosif shklovskii tarafından yapılan bir tahmine göre, eğer bu radyasyonun normal termal emisyon olarak yorumlanması durumunda, dünya'nın ima edilen sıcaklığı yüz milyonlarca derece olacaktı. dünya'nın bu “parlaklık sıcaklığı” radyosu, son birkaç yılda istikrarlı bir şekilde artacaktır. bu sinyallerin frekansı ve zamandaki değişimi tamamen rastgele bir dalga değildir.
dünya’nın atmosferine ve yüzeyine giren araçların in situ çalışmaları, dünyadaki birçok yerdeki yaşamı tespit edebildi. bununla birlikte büyük organizmaların nadir olduğu başka yerler de vardır; öyle ki, yalnızca büyük hayvanların televizyon aramalarına dayanarak yaşam tespit girişimleri sonuçsuz kalacaktır. tabii ki eğer böyle bir deney başarılı olsaydı - örneğin, kamera bir yunus, bir deve ya da uçan bir tavus kuşu kaydederse - oldukça inandırıcı bir yaşam kanıtı olurdu.
açık okyanus, gobi çölü ve antarktika nispeten büyük yaşam formlarından yoksun olsa da, diğerlerinden daha az çorak ekosistemler gibi mikroorganizmalarla doludurlar. bir optik veya elektron mikroskobuna bağlı bir televizyon kamerası, optimum bir yaşam dedektörü olabilir. 17. yüzyıl'daki hollandalı mikroskopist antonie van leeuwenhoek, insanlık tarihinde daha önce benzer bir şey görülmese de, bir damla su içinde bulduğu küçük “hayvancılları” canlı olarak tanımlamakta zorluk çekmemişti.
yerinde yapılan çalışmalarla hayatı tespit etmek için metabolik ve kimyasal kriterler kullanılabilir. aydınlandığında gazın (örneğin, karbondioksit gibi) fiksasyonu fotosentez veya kemosenteze bağlı olabilir. optik aktivite için doğrudan toprak veya su testleri yapılabilir. organik moleküller kesinlikle gaz kromatografisi, kütle spektrometresi veya uzaktan analitik kimya ile aranabilir. organik maddenin tespiti, o zaman biyolojik olarak köken olup olmadığını belirleyen deneylere yol açacaktır.
genel olarak yaşam için birçok test kendinden belirsizdir. her yerde hazır kirlenme problemi vardır. herhangi bir uzay aracı, yaşayan organizmaları ana gezegenden taşıyabilir ve hedef gezegende tespit edildiği şeklinde rapor edebilir. uzay aracının titizlikle sterilize edildiğinden ve kaynağından herhangi bir yaşam olmadan seyahat edildiğinden emin olmak için büyük özen gösterilmelidir.
önemli miktarda dünya dışı organik maddenin tespit edilmesi bile yanıltıcı olabilir. karbonlu kondrit meteoritler dünya'ya asteroit kuşağından düşer. kütlece yüzde 4'e kadar organik madde içerirler ve bu maddenin biyolojik olmayan kökenli olduğu tespit edilmiştir. mikroskobik inklüzyonlar da tespit edilmiştir. bu kapanımların en bol olan kökeni mineralojiktir. filamentler veya merkez noktalara sahip mikroküreler gibi yüksek derecede yapılandırılmış inklüzyonlar nadirdir ve bazen belirgin kirlenmenin bir sonucudur (bir inklüzyon poleni içeren bir inklüzyon). canlı mikroorganizmaların karbonlu konditlerin içlerinden çıkarılmalarına ilişkin iddialar daha sonraki kanıtlarla desteklenemedi. bu meteoritler gözeneklidir ve atmosfere girmeleri sırasında ve çalışmadan önce depolanmalarında havayı içeri ve dışarı “solur”. mikroorganizmaların yaygınlığı nedeniyle dünya'ya geldikten sonra kontaminasyon için önemli fırsatlar vardır. bir meteordan çıkarılan bazı bakteriler fakültatif aeroblardı. dünya dışında güneş sistemindeki hiçbir gezegen, önemli miktarlarda oksijen gazı bulundurmadığından, asteroit kuşağında oksijen solunumu için gereken elektron transfer multienzim yollarının gelişmesi olası değildir. bununla birlikte, karbonlu kondritlerde bulunan büyük miktardaki organik madde, organik molekül üretiminin bazı dünya dışı yerlerde büyük verimlilikle gerçekleştiğini göstermektedir. bu üretim, başka bir yerde yaşama doğal bir öncü görevi görebilir.
tek bir kesin “yaşam dedektörü” yoktur. dünya dışı yaşamın doğası hakkında az belirsiz varsayımlar yapan büyük genelliğe sahip araçlar için şansa ihtiyaç olur (örneğin, bir kameranın çalışma ömrü boyunca bir hayvanın veya protist'in bir hareket etmesi, uçması ya da yüzmesi gerekir). metabolizma dedektörleri gibi son derece hassas aletler, hayvanlardan büyük oranda daha bol miktarda bulunan organizmalara yöneliktir. bu araçlar eleştirel olarak tahminlere dayanan varsayımlara dayanır (örneğin dünya dışı organizmaların şeker yediği). bu nedenle, güneş sisteminde dünya dışı yaşamın varlığını oluşturmak veya engellemek için hem çok genel hem de çok spesifik araçların bir dizisi önerilmektedir.
güneş sisteminde yaşam
güneş sisteminin uyduları ve gezegenleri hakkındaki yaşam beklentileri üzerine kısa bir inceleme yapıldı. güneş sisteminde, yaşamın kökeni ve hatta yaşamın kendisiyle ilgili önemli ipuçları içerebilecek birçok farklı ortam vardır. ancak, bu gezegenlerde dünya dışı yaşam için veya aleyhinde kesin bir kanıt yoktur.
ay ve merkür
ay’ın yüzeyi her türlü yaşam için sakıncalıdır. günlük sıcaklıklar yaklaşık 100 k (-173 ° c veya -279 ° f) ila yaklaşık 400 k (127 ° c veya 261 ° f) arasındadır. bir atmosfer veya manyetik alanın yokluğunda, güneşten gelen ultraviyole ışık ve yüklü parçacıklar ay yüzeyine engelsiz olarak nüfuz eder. bir saatten az bir sürede, bilinen radyasyona en dirençli bakterilere bile öldürücü bir doz verebilirler. ay'ın yeraltı ortamı neredeyse o kadar kaba değildir. ultraviyole ışık ve güneş protonları, yüzeyin 1 metreden (3,3 feet) daha alta nüfuz etmez ve sıcaklık, yaklaşık 230 k (-43 ° c veya -45 ° f) olarak nispeten sabit bir değerde tutulur. bununla birlikte, madde ve enerjiyi dönüştürmek için herhangi bir yüzey sıvısının, atmosferin veya sıvının bulunmaması, yaşam için umutları azaltmaktadır.
merkür'ün çevresi, ay'ınkine çok benzerdir. yüzey sıcaklıkları yaklaşık 100 k ila yaklaşık 620 k (347 ° c veya 657 ° f) arasındadır, ancak yüzeyin yaklaşık 1 metre altında, sıcaklık kabaca oda sıcaklığında sabittir. bununla birlikte, önemli bir atmosferin olmaması, sıvı cisimlerin bulunmaması ve yoğun güneş ışınımının olmaması, merkür'ün üzerindeki yaşam beklentisini düşürür.
mars'taki bitki örtüsü ve kanallar
mars'ta yaşam olduğu savı, bir asırdan fazla bir süredir iddia edilmektedir. bu tür ilk argüman 1884'te bir fransız gökbilimci olan étienne trouvelot tarafından ortaya atıldı: gözlemlediği noktalar arasında yıldan yıla gördüğü değişiklikler dikkate alındığında, bu değişen gri alanların mars bitki örtüsüne bağlı olduğuna inanılabilir mevsimsel değişiklikler olduğudur.
mars'taki mevsimsel değişiklikler güvenilir bir şekilde gözlendi. üstelik sadece görsel olarak değil, fotometrik olarak da izlendi. mars'ın aydınlık ve karanlık alanları arasındaki zıtlıkta göze çarpan bir bahar zamanı değişimi vardır. mevsime göre renk değişiklikleri de kanıtlanmıştır. uzay probları mars'ta bitki örtüsü bulamamıştır, ancak mevsimsel olarak değişen toz fırtınaları renk değişimlerinin ikna edici bir açıklamasını sağlamaktadır.
tarihsel olarak mars'taki yaşam, “kanallar” temelinde tartışılıyordu. mars'ın aydınlık alanlarındaki ince, düz çizgiler kümesi yüzlerce hatta binlerce kilometre boyunca uzanıyor ve mevsimsel olarak değişiyordu. ilk sistematik olarak 1887'de italyan astronom giovanni schiaparelli tarafından gözlemlendi, çizgiler 20. yüzyılın başlarında amerikan astronom percival lowell tarafından kataloglandı ve kamuya sunuldu. çizgilerin bitmeyen düzlüğünden lowell, kökeninin doğal olamayacağını, bunun yerine onları akıllı marslılar tarafından yapılan yapay yapılar olarak yorumladı. lowell, kutup noktalarından eriyen suyu ekvatoral şehirlere taşıyan kanallar olabileceğini öne sürdü. bununla birlikte, birçok başka gökbilimci kanalları göremedi ve kanalların artık optik bir yanılsama olduğuna inanılmaya başlandı. mars yüzeyinde yaklaşık olarak doğrusal özellikler mevcuttur, ancak bunlar krater zincirleri, arazi kontur sınırları, faylar, dağ zincirleri ve dünya'nın okyanus altı dağ sırtı özelliklerine benzer sırtlar gibi doğal özelliklerdir.
temmuz ve ağustos 1976'da iki abd sondası, viking 1 ve 2, organik maddenin varlığını veya kalıntılarını tespit etmek için tasarlanmış ekipmanlarla başarıyla mars'a indi. atmosferik ve toprak numunelerinin analizleri kesin sonuçlar verdi ve veriler negatif olarak yorumlandı. en azından bu probların yakınında, yaşam için kanıt bulunmuyordu. 1996'da allan hills meteoritinin (alh84001) analizi, bazılarının mars'taki son derece küçük mikrobiyal yaşam için doğrudan kanıt olarak yorumladığı yapılar ve tortul manyetiti vermiştir. bununla birlikte çoğu bilim adamı, allan hills meteoritinin aslında geçmiş marslı yaşamının izlerini içerdiğinden şüphecidir. bulguların küçük karbonat kristalleri ve abiojenik manyetit olma olasılığı daha yüksektir. mars'ta geçmiş ve şimdiki yaşam arayışı hala devam ediyor.
venüs
venüs'ün ortalama yüzey sıcaklığı yaklaşık 750 k'dır (477 ° c veya 891 ° f). kutuplarda veya en yüksek venüs dağlarının tepelerinde bile, yüzey sıcaklıkları 400 k (127 ° c veya 261 ° f) altına düşmez. venüs'teki sıcaklıklar dünya tarzı yaşam için çok sıcaktır. ancak venüs'ün bulutlarında karbondioksit, güneş ışığı ve su (venera uzay araçlarının sonuçlarına göre) bulunur. bu üçü, fotosentez için ön şartlardır. moleküler azot da bulut seviyesinde bekler ve bazı mineraller muhtemelen konvektif olarak yüzey tozundan bulut seviyesine yükseltilir. bulut basınçları dünya'nın yüzeyindekilerle aynıdır ve düşük bulutlardaki sıcaklıklar da dünyadaki ile benzeridir. kükürtleri nedeniyle yüksek derecede asidik olmalarına rağmen, venüs'ün alçak bulutları bilinen en dünya benzeri dünya dışı ortamdır. yeryüzündeki hiçbir organizma tamamen havada bulunmaz, bu nedenle çoğu bilim insanı venüs'ün bulutlarında meydana gelen organizmaların olasılığını tartışır.
jovian gezegenleri
jüpiter'in atmosferi, hidrojen, helyum, metan, amonyak, bir miktar neon ve su buharından oluşur. bunlar tam olarak erken dünya'yı simüle eden deneylerde kullanılan gazlardır. simüle edilmiş jovian ortamlarına enerjinin uygulanması konusunda laboratuvar ve bilgisayar deneyleri yapılmıştır. seri gaz fazı ürünleri, önemli miktarlarda hidrojen siyanür ve asetilen içerir. aromatik hidrokarbonlar dahil olmak üzere daha kompleks organik moleküller daha düşük verimlerde oluşur. jüpiter'in bulutları canlı renktedir ve renk tonları organik bileşiklerle ilişkilendirilebilir. jüpiter'in ultraviyole spektrumunda 260 nanometreye yakın belirgin bir emme özelliği aromatik hidrokarbonlar veya hatta nükleotit bazları nedeniyle olabilir. jüpiter 4,5 milyar yıldır organik kimya laboratuvarı olarak işletilen geniş bir gezegen demeti olabilir.
diğer jovian gezegenleri satürn, uranüs ve neptün, jüpiter'i andırır, ancak onlar hakkında daha az şey bilinmektedir. bulutsu sıcaklıkları güneşten uzaklaştıkça giderek azalır. satürn'e yapılan mikrodalga çalışmaları, atmosfer sıcaklığının bulutların altındaki derinliklerde arttığını göstermektedir. jüpiter, uranüs ve neptün'de de benzer bir durumun olması beklenebilir. güneş sisteminin bu gezegenleri birçok doğal uyduyla çevrilidir. bazılarının, satürn'ün uydusu titan ve jüpiter'in uydusu io gibi atmosferleri vardır. yaşamın önkoşulları için göreceli uygunluğa rağmen, dış gezegenlerde ya da uydularında yaşam ile ilgili kanıt yoktur.
europa, diğer jovian uyduları, kuyruklu yıldızlar ve asteroitler
jüpiter'in dördüncü en büyük uydusu olan europa, güneş sistemindeki dünya dışı yaşam için en iyi aday olabilir. galileo uydusu, bu uyduda bir buz kabuğu ve karmaşık bir yüzey ortaya çıkardı. optik görüntüleme, termografik sıcaklık sondaları ve manyetik alan ölçümleri, bir tuzlu su okyanusunun donmuş kabuğun altına yaydığı güçlü çıkarımı destekler. spektrografik tekniklerle oksijen atmosferinin bir tutamı da tespit edilmiştir. ayrıca, amonyak gibi metan ve azot bakımından zengin gazlar içeren organik moleküllerin jüpiter ve diğer bazı uydularda bol miktarda bulunduğundan, bu tür “prebiyotik kimyasallar” ın europa'da bulunma olasılığı yüksektir. galileo mekiği aynı zamanda, europa yüzeyinde potansiyel bir kimyasal güç kaynağı olan bol miktarda sülfürik asit de tespit etti. (jovian gezegenlerinde yapılan bu keşifler, dünya üzerindeki yaşam çeşitliliği sınırlarının daha da araştırılmasına ilham verir. antarktika'daki vostok gibi göller, 3 km'den daha fazla buzun içinde kalıyor. bu göllerdeki bakteri çalışmaları ve içindeki su sızıntıları granitik ve karbonat kayaçlardaki oyuklar, europa ve diğer jovian uydularındaki dünya benzeri olası yaşam formlarının uygulanabilirliği için modeller sağlar.)
io, güneş sistemindeki volkanik olarak en aktif yerdir. ganymede ve callisto uyduları da yüzeylerinin altında su buzu bulunan uydulardır. jüpiter'in muazzam gelgit etkisi, düzenli olarak bu gezegen sistemlerine enerji pompalar. günümüzde kemoototrofik yaşam formlarının enerji kaynağı olarak güneş ışığına ihtiyaç duymadığı ortaya çıktı, bazı bilim adamları tekrardan mars ve diğer gezegenlere odağın kayması gerektiğini savunuyorlar. dış gezegenlerin uyduları, özellikle europa ve satürn'ün titan'ı, güneş sistemindeki dünya dışı yaşam arayışı konusunda yeni görüşler vaat ediyor. örneğin 2008'de, cassini uzay aracı titan'da yüzlerce göl ve organik madde denizinin olduğunu bildirdi; bunlar, dünya'nın bütün petrol ve gaz rezervlerinden düzinelerce daha fazla sıvı hidrokarbon (metan ve etan gibi) içeriyordu.
on binlerce kuyruklu yıldızın yanı sıra, mars ve jüpiter'in yörüngeleri arasında güneş etrafında dönen binlerce asteroit organik moleküller içerir. asteroitler, karbonlu kondritlerin organik maddesinin varsayılan kaynaklarıdır. pluto, donmuş azot, karbondioksit ve metan yüzeyini kaplayan ağırlıklı olarak azot atmosferine sahiptir. pluto'daki yoğun soğuk ile az güneş ışınımının ve asteroitlerde sıvı suların bulunmayışı, bu yerlerde yaşam bulma olasılığına karşı çıkar.
güneş sisteminin ötesinde yaşam
binlerce yıldır insanlar evrende yalnız mı, yoksa az ya da çok insan benzeri canlıların yaşadığı diğer dünyaların var olup olmadığını merak ettiler. eski zamanlarda ve ortaçağ boyunca ortak görüş, dünya'nın evrendeki tek “dünya” olduğu idi. birçok mitoloji, gökyüzünü bir tür dünya dışı yaşam olan ilahi varlıklar ile doldurdu. bazı filozoflar ise hayatın dünya'ya özgü olmadığını iddia ettiler. m.ö. 3. ve 4. yüzyıllarda bir epikürist olan metrodorus dünya'yı, sınırsız uzayda bulunan tek nüfuslu dünyanın, darı ile ekilmiş bütün bir alanda sadece bir tanenin yetişeceğini iddia etmek kadar saçma olduğunu savundu (all hail to metrodorus).
rönesans'tan bu yana modaya uygun inanç yaygındı. pratik olarak 18. yüzyılın sonlarında tüm bilinçli görüşler, her gezegenin akıllı varlıklar tarafından doldurulduğuna karar vermişti. bununla birlikte, percival lowell'i takip edenler dışında, 20. yüzyılın başlarında hüküm süren bilgi, dünya dışı zeki yaşam şansının önemsiz boyutta olduğunu ortaya koydu. dünya dışı zeki yaşamın konusu, birçok insan için inançlarının ve arzularının bir mihenk taşıdır. bazıları, önemli görmedikleri dünya dışı zeka için deliller istemekte, bazıları ise eşit derecede hararetle var olma ihtimalini reddetmektedir. konuya mümkün olduğunca tarafsız bir zihin çerçevesi içinde yaklaşılmalıdır. samanyolu galaksisindeki ileri teknik uygarlıkların olasılığı tartışmalı konuların çoğuna dayanır.
drake denklemi ve dış yaşam
amerikalı astrofizikçi frank drake, dünya dışı zekanın mümkün olup olmadığını belirleme konusundaki belirsizlikleri aydınlatan basit bir yaklaşım geliştirdi. samanyolu galaksisindeki mevcut teknik uygarlıkların sayısı, aşağıdaki denklemle (drake denklemi veya green bank formülü olarak adlandırılır) tahmin edilir:
n = r * fpneflfifcl
r *, samanyolu gökadası'nın ömrü boyunca ortalama yıldız oluşum oranıdır.
fp yıldızların gezegensel sistemler ile oranıdır, ekolojik olarak yaşamın kökeni ve evrimi için uygun olan yıldız başına düşen ortalama gezegen sayısıdır.
fl, yaşamın doğduğu gezegenlerin kesridir. fi, akıllı yaşamın evrimleştiği gezegenlerin kesimidir. fc, teknik uygarlığın gelişmekte olduğu gezegenlerin kesimidir.
l, teknik medeniyetin ortalama ömrüdür. her parametre için sayısal değerlerin seçiminde rol oynayan faktörlerin dikkate alınmasıdır. bu tahminler, diğer tahminlerden biraz daha iyidir; hiçbir güvenilirlik diğerleri için iddia edilemez.
samanyolu galaksisinde yaklaşık 200 milyar yıldız vardır. samanyolu galaksisinin yaşı yaklaşık 10 milyar yıldır. r * = yıllık 10 yıldız değeri muhtemelen oldukça güvenilirdir. günümüzdeki yıldız oluşumu teorileri, gezegenlerin kökeninin yıldızların kökenine eşlik ettiğini ima etse de, bu tür teoriler fazla güvene layık olacak kadar iyi geliştirilmemiştir. 250'den fazla güneş dışı gezegen doğrulandı ve birkaç farklı yolla gözlemlendiler:
yıldız yaklaşırken yıldızın ışığının değişen dalga boyunu algılayan “yalpalama” ile,
büyük bir gezegen sistemin merkezinden çekilirken, dünya'dan uzaklaştıkça,
bir gezegenin, güneş tutulması gibi, bir gezegen ve onun arasından geçerken karartılmasını algılayan transit yoluyla, ve doğrudan bir gezegeni gözlemleyen kızılötesi gözlem yoluyla.
mevcut algılama yöntemlerinin sınırlamaları nedeniyle, bugüne kadar keşfedilen gezegenlerin çoğu, en azından güneş sisteminin en büyük gezegenleri, jüpiter ve satürn kadar büyük kütlelere sahiptir. bu gezegenlerin çoğu aynı zamanda yıldızlarına çok yakındır, dünya'nın güneş'e olan mesafesinden çok daha yakın olması nedeniyle dünya’dakinin benzeri yaşam sistemleri onların üzerinde bulunamamıştır. bu fark bilim adamlarının gezegensel oluşum için yeni modeller düşünmelerini sağlamıştır. örneğin, güneş'in kütlesinin üçte biri ve kova takımyıldızı'ndaki 15 ışık yılı uzaklıktaki kırmızı bir cüce yıldızı olan gliese 876 üç gezegene sahiptir. serpens'te 123 ışık yılı uzakta yer alan hd 168443, jüpiter'in kütlesinin 8 katıdır ve bir diğer gezegen de jüpiter'in kütlesinin 18 katıdır. satürn'den bile daha küçük birçok gezegen de keşfedildi. 20 ışık yılı uzaklıktaki gliese 581, biri dünya kütlesinin sadece beş katı olan üç gezegene sahiptir. nasa’nın 2009’da hayata geçirilmesi planlanan kepler görevi, dünya çapındaki gezegenleri barındırabilecek güneş benzeri yıldızları gözlemlemek için uzay tabanlı teleskoplar kullanacaktır.
yalpalama yöntemi yalnızca yörüngesinin önemli bir kısmı için gözlemlenen bir gezegeni tespit edebileceğinden, jüpiter gibi bir gezegeni 12 dünya yılı orbital periyodu ile bulmak birkaç yıl süren gözlemler gerektirir. bununla birlikte, güneş sistemine benzer bazı gezegen sistemleri bulunmuştur. 52 ışık yılı uzaklıktaki hd 190360a, güneş'e çok benzer ve jüpiter'in boyutuna ve yörüngesel mesafesine benzeyen tespit edilebilir bir gezegene sahiptir. hd 190360a gibi sistemler güneş sistemindeki gibi düzenlenmiş daha küçük gezegenlere sahip olabilir. yakınlardaki birçok yıldızın etrafındaki büyük gezegenlerin varlığı, yıldızların önemli bir bölümünün aslında yörüngelerinde gezegenlere sahip olduğunu göstermektedir.
gezegensel oluşumun evrendeki genel bir süreç olduğuna dair bir başka gösterge, güneş sisteminin ana gezegenlerinin uydu sistemleridir. 63 uydulu jüpiter, 60'lı satürn ve 27'li uranüs, minyatür güneş sistemine benzer. yaşamla uyumlu gibi görünen geniş sıcaklık aralığı göz önüne alındığında, fpne'nin yaklaşık 1 olduğu kesin olarak belirlenebilir. ancak sıvı suyun yaşamın kökeni ve evrimi için çok önemli olduğu düşünüldüğü için, fpne muhtemelen daha küçük bir değere sahiptir.
fosil kayıtlarının ima ettiği gibi, dünya'da yaşamın kısa sürede ortaya çıkması ve dünya'nın erken dönemini simüle eden deneylerde ilgili organik moleküllerin üretilme kolaylığı nedeniyle, yaşamın bir dönemde ortaya çıkma olasılığı milyarlarca yıl süreye yayılır. bazı bilim adamları uygun fl değerinin, gezegenlerin yaşam kesirinin, yaklaşık 1 olduğuna inanmaktadır. fi miktarları için, gezegenlerin akıllı yaşam kesirleri için, parametreler daha belirsizdir. memelilere yol açan evrimsel yol birçok özel duruma ve tarihi kazalara dayanmaktadır; bu nedenle böyle bir yolun tekrarlanması pek olası değildir. bununla birlikte, zeka açıkça büyük bir seçici avantaja sahiptir ve mutlaka dünya'da meydana gelen tek evrimsel yolla sınırlı değildir.
fc için de teknik medeniyetlerin kesri için benzer argümanlar yapılmıştır. zeka ve teknik medeniyet açıkça eşdeğer değildir. örneğin, yunuslar zeki görünür ancak manipülatif organların eksikliği teknolojilerini sınırlar. hem zeka hem de teknik medeniyet, dünya'nın ve güneşin ömrü boyunca yarı yolda gelişti. bazıları, fakat hiçbir şekilde, 1/100 ün beşinci ürün için muhafazakar bir tahmin olduğu sonucuna varırlar.
daha da belirsiz olan, teknik parametrenin ömrü boyunca nihai parametrenin değeri l'dir. buradaki teknik bir medeniyet, yıldızlararası telsiz iletişimi yapabilen biri olarak tanımlanmaktadır. insan teknik uygarlığı sadece birkaç on yıllıktır. teknik medeniyetler, kitle imha silahlarının kullanılmasıyla, ortaya çıktıktan kısa bir süre sonra kendilerini yok etme eğiliminde olabilir. eğer l, 10 yıl olarak alınırsa, yukarıda kabul edilen tüm faktörlerin çoğalması, samanyolu gökadası'nda sadece bir teknik uygarlığın var olduğu sonucuna varır - yani bizim. ancak teknik medeniyetler büyük ölçüde yıkıcı silahlar üretmiyorsa veya kendilerini yok etmek için kullanılmıyorlarsa, teknik medeniyetlerin yaşamları çok uzun olabilir. bu durumda, samanyolu galaksisindeki teknik uygarlıkların sayısı çok fazla olabilir. gelişmekte olan medeniyetlerin yüzde 1'i bile kendisiyle barışırsa, samanyolu galaksisinde yaklaşık 1.000.000 teknik medeniyet mevcut olabilir. eğer bu medeniyetler rastgele uzayda dağıtılmış olsaydı, en yakındaki dünyadan birkaç yüz ışık yılı uzaklıkta olurdu. fakat bu sonuçlar çok belirsizdir.
teknik uygarlıkların aranışı
teknik medeniyetler birbirleriyle nasıl iletişim kurarlar? l'nin değerinden bağımsız olarak yukarıda belirtilen drake formülü, samanyolu galaksisinde her 10.000 yılda bir teknik medeniyetin ortaya çıktığını ima eder. buna göre, insanlar dünya’nın gerisinde olduğu kadar teknik bir medeniyet bulamazlardı. son birkaç yüz yılda dünyadaki teknik ilerlemenin oranı, gelecekteki bilimsel ve teknik ilerlemelerin ciddi ve güvenilir bir projeksiyonunun yapılamayacağını açıkça göstermektedir. ileri uygarlıkların, 21. yüzyıl insanı tarafından bilinmeyen teknik ve bilimlere sahip olması beklenir. bununla birlikte, insanlık zaten yıldızlararası mesafelerden telsizle iletişim kurabiliyor. dünyanın en büyük radyo teleskobu, porto riko ve alıcılarındaki arecibo gözlemevinde 305 metre çaplı olan çanak kullanılırsa ve bazı verici gezegende aynı ekipman kullanılıyorsa, verici ve alınabilen gezegenlerin arasında anlaşılabilir sinyallerin alışverişi olabilir mi? şaşırtıcı cevap 1000 ışık yılıdır. dünya üzerinde 1000 ışık yılı yarıçapı olan bir hacimde, 10.000.000'dan fazla yıldız vardır.
sorunlar kesinlikle bu tür telsiz iletişiminin kurulmasında etkili olacaktır. mesajın frekansı, hedef yıldızı, uzun ömürlülüğü ve karakteri, verici gezegen tarafından seçilmelidir, böylece alıcı gezegen, onları çok fazla çaba harcamadan bulabilir. ancak bu sorunların hiçbiri çözülemez görünmekte. bir seçenek, yaklaşık olarak güneş spektral tipindeki yıldızları dinlemek olabilir. 1.420 megahertz nötr hidrojen hattı gibi bazı doğal radyo frekansları da kullanılabilir. ortak bir sembol veya dilin yokluğunda nötr hidrojen hattını kullanan mesajlar, akıllı evrim ve entelektüel içeriği ve insanın evrim tarihini paylaşmayan yaşam formlarından ayırt etmek için en uygun olabilir. çok az insan merkezli varsayım gerekli olacaktır.
dünya’nın teknolojileri göreceli olarak yeni olduğu için, mesajların diğer yıldızların varsayımsal gezegenlerine aktarılması pek mantıklı gelmez. ancak diğer yıldızların gezegenlerinden gelen radyo yayınlarını dinlemek anlamlıdır. diğer iletişim teknikleri arasında lazer iletimi ve yıldızlararası uzay uçuşu sayılabilir, ancak bunlar mümkün olmayabilir. amerikalı mühendisler christopher rose ve gregory wright, fiziksel bir eser göndermenin tercih edilen bir iletişim tekniği olduğunu, çünkü radyo dalgalarının dağılma eğiliminde olduğunu, fiziksel eserlerin ise bilgilerini kompakt formda tuttuklarını ve hedeflerine vardıklarında daha okunaklı olmadıklarını savundu. bununla birlikte bu tür bir "şişedeki mesaj" ışıktan 1000 kat daha yavaş hareket eder. etkinlik ölçüsü, birim maliyet başına geniş bir alanda iletilen bilgi miktarıysa, radyo iletimi tercih edilen yöntemdir.
kendi göksel alanının ötesinde iletişim kurabilecek akıllı dünya dışı yaşam için bilimsel bir araştırma ilk kez 1959'da italyan fizikçi giuseppe cocconi ve amerikalı fizikçi philip morrison tarafından yapıldı. 1960’da, batı virginia, green bank’taki radyo teleskopunu kullanan drake, yakınlardaki iki yıldız olan epsilon eridani ve tau ceti’ye yönelik ilk (çok kısa) arama olan project ozma’yı kurdu. drake denkleminin temelinde, başarının sadece 12 ışık yılı uzaklıktaki iki yıldıza yönelik bir gayreti selamlaması pek muhtemel olmazdı. beklendiği gibi, proje ozma başarısız oldu. daha büyük bir ölçekte düzenlenen ilgili programlara abd'de 1960'larda büyük bir coşkuyla devam edildi.
ozma projesi sona erdikten sonra, çeşitli hükümet ve özel projeler dünya dışı zeka arayışlarına devam etti. 1980 yılında amerikan gökbilimci carl sagan, gezegen bilimci bruce murray ve havacılık mühendisi louis friedman tarafından kurulan the planetary society, setı'yi destekleyen profesyonelleri ve amatörleri bir araya getirme hedeflerinden biriydi. amerikan yönetmen steven spielberg tarafından finanse edilen topluluğun 1982 yılında ilk setı projesi, megachannel dünya dışı (megachannel extraterrestrial assay) testi başlatıldı.
dünya dışı yaşamın bizimle iletişim kurma girişimlerini gösterebilecek dünya dışı sinyaller için çeşitli araştırmalar sürmektedir. hem kuzey hem de güney yarım kürelerde kozmik sinyaller alan cihazlarıyla, hem radyo hem de optik ışık yayınları aranır ve amatörlerin katılımı teşvik edilir. evdeki bilgisayarların kaynaklarının toplanması, uzaydan elde edilen muazzam miktarda veriyi analiz etmeye yarar ve bu çabaya yardımcı olur. world wide web'in iletişim avantajlarıyla, dünyanın her yerinden astronomlar bu çabaya yardımcı olabilmektedir ve arecibo'daki dev radyo anteni de hala önemli bir araçtır. buenos aires yakınlarındaki bir dizi radyo anteni, gökyüzünün güney kesiminde radyo yayınları için milyonlarca kanalı araştırmaktadır. profesyoneller ve harvard üniversitesi'ndeki meslektaşları, harvard, massachusetts'teki oak ridge rasathanesi'ndeki optik setı projesinde elektromanyetik spektrumun görünür bölgelerinden gelen sinyalleri arar.
setı, kısmen başarının potansiyel önemi nedeniyle olağanüstü bir arayıştır. setı, aynı zamanda çok çeşitli bilimsel disiplinlere de birliktelik kazandırır. yıldızların, gezegenlerin, yaşamın kökeni, evrimi ve zeka ile teknik medeniyetlerin evrimi üzerine çalışma olarak setı'yi içeren astrobiyoloji, insan durumunu anlamak için de tartışmasız en önemli bilimlerdendir. astrobiyoloji, kendimizi daha az kabilelerin üyeleri olarak ve daha çok evrenin vatandaşları olarak tanıma politik durumunu içerir. bu araştırmaları sürdürmek için bir dizi modern yöntemler vardır. bu yöntemler; bilgisayarlı proteomik ve genomik yoluyla moleküler evrim, jeokronolojik analizler, elektron mikroskobu taraması ile birleştirilmiş kimyasal element tespitleri, protein dinamiklerini incelemek için immünohistokimya gibidir ve yaşamın tanımlarını hassaslaştırmaya çalışmasıyla dünya ve ötesinde aşırı koşullar altında var olabilecek yaşamı tespit etmektir.
bilim kurgu rutin olarak dünya dışı varlıkları, ince kılık değiştirmiş kadınlar ve erkekler olarak tasvir eder. ancak dünyadaki benzersiz tek yönlü evrimsel yol, çocukluktan yetişkinliğe bir memelinin ya da çiçekli bitkinin, jüpiter'in bir uydusunda ya da bir dünya dışı gezegende geliştiğini pek ihtimal dışı kılıyor. loren eiseley'in sözleriyle (uçsuz bucaksız yolculuk, 1957);
"ışıklar gece gökyüzüne gelir ve gider. en sonunda inşa ettikleri şeylerle derdi olan insanlar, rüyalarında kabuslar görebilirler veya meteorlar insanlara yeşil renkte fısıldarken uyanık kalabilirler. fakat hiçbir yerde ya da binlerce dünyada hiçbir yerde yalnızlığımızı paylaşacak yaşamlar olmayacak. bilgelik olabilir; güç olabilir; uzayda bir yerde garip, manipülatif organlar tarafından yapılmış büyük aletler, yüzen bulut paketi dünyamıza boşuna bakabilirler. bununla birlikte, yaşamın doğasında ve evrim ilkelerinde cevabımızı aldık. dünyada bilindiği gibi insan dediğimiz yaşam, başka yerlerde ve ötesinde, sonsuza dek hiç olmayacak."
uzayda keşfedilecek canlı varlıklarının sonsuz bir olasılığı olmasına rağmen, evrendeki başka herhangi bir yerde yaşayan herhangi bir canlı maddenin keşfi en üst düzeyde bilimsel öneme sahip olacaktır. dahası, önemli bir aramadan sonra dünya dışındaki yaşam için hiçbir kanıt bulunamazsa, bu da büyük bir bilimsel an olacaktır. yaşamdaki gelişen madde-enerji akış sistemlerinin olmaması, bu kıymetli, kozmik açıdan kırılgan ve son büyüme biçiminde insan uygarlığını, içerdiği bu biyosferde çeşitliliğini koruma sorumluluğunu güçlendirecektir.