Europa’daki Yaşanabilirlik Resmimiz Değişiyor

Jüpiter'in buzlu uydusu Europa, bir yeraltı denizine sahip olabilir ve yaşam için keşfedilecek en umut verici dünyalardan biri olarak kabul edilir. JPL-CALTECH/NASA, SETI ENSTİTÜSÜ

Europa’daki Yaşanabilirlik Resmimiz Değişiyor

Bir NASA misyonu, yeraltı okyanusunda yaşamın var olup olmadığını anlamamıza yardımcı olabilir.

Birçoğu uzaylı dünyalar konusunda uzman olan bilim insanlarının sessiz toplantısının önünde, gezegen bilimci Paul Byrne podyumun arkasında yerini aldı. Jüpiter’in neredeyse kesinlikle bir yeraltı okyanusunu barındıran uydusu Europa hakkında araştırma sunmaya gelmişti. Ay’ın, Güneş sistemimizdeki yaşam açısından keşfedilecek en umut verici yerler arasında olduğu düşünülüyor. Ancak bu vaatlerin çoğu bilinmeyen bir şeye bağlı: Europa’nın deniz tabanının jeolojik aktivitesi.

St. Louis’deki Washington Üniversitesi’nden Byrne, 11 Mart’ta Ay ve Gezegen Bilimi Konferansında toplanan kalabalığa “Okyanus tabanında herhangi bir şey olduğunu düşünmüyorum” dedi.

Europa, Satürn’ün uyduları Enceladus ve Titan ile güneş sistemimizdeki üç dünyadan biridir ve genellikle yaşanabilirlik için üç bileşene sahip olduğu düşünülmektedir: Sıvı su, enerji ve yaşamın kimyasal yapı taşları. Üstelik Europa’nın yaklaşık 4,5 milyar yaşında, yani Dünya kadar yaşlı olduğu düşünülüyor. Başka bir deyişle, hayat Europa’da da burada olduğu gibi kabaca aynı sürede ortaya çıkmıştır.

Tüm bu umut verici niteliklerin bir kanıtı olarak, NASA’nın gezegensel bir görev için şimdiye kadar geliştirdiği en büyük uzay aracı olan Europa Clipper’ın Ekim ayında fırlatılması planlanıyor.

Ancak Clipper’ın ilk yolculuğu yaklaşırken, ayın buzla kaplı denizinin yaşamı sürdürüp sürdüremeyeceği belli değil. Byrne ve diğer araştırmacılar deniz tabanının ölü olup olmadığını sorgularken, Dünya’nın ayında tespit edilen esrarengiz depremler, Europa’da da gizemli mekanizmaların işleyebileceğine işaret ediyor. Ve buzlu ay bugün yaşanmaz durumda olsa bile, her zaman böyle olmayabilir.

Clipper misyonunda çalışan Kaliforniya Pasadena’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’nda gezegen bilimci olan Robert Pappalardo, Ay’ın deniz tabanının jeolojik aktivitesi ve yaşamı besleme yeteneğinin Ay’ın yaşanabilirlik sorununun temelini oluşturabileceğini söylüyor. “Bu çok derin bir soru” diyor. “Her iki durumda da ortaya çıkacak, genel olarak orada yaşamın ne kadar yaygın olduğunu anlamak açısından önemli olacak.”

Okyanus Tabanında Her Şey Sessiz

Europa’nın okyanusu karanlığa gömüldü. Ayın tamamını kapsayan, en az 20 kilometre kalınlığında olduğu tahmin edilen bir buz tabakasının altında gizleniyor . Ve okyanusun suları akıl almaz derecede derin, 60 ila 150 kilometre civarında. Dünya’nın büyük mavisinin ortalama derinliği 4 kilometredir.

Bu karanlığın içinde yaşayan herhangi bir şey muhtemelen doğası gereği kemosentetik olacaktır. Bitkiler ve fitoplanktonlar ışık, su ve karbondioksitten besin sentezlerken, kemosentetik organizmalar çevrelerindeki kimyasal reaksiyonlardan açığa çıkan karbon taşıyan molekülleri ve enerjiyi toplarlar. Dünya’nın okyanus tabanında, bu doğadaki mikroplar, hidrotermal menfezleri ve metan sızıntılarını , tektonik kuvvetler ve volkanik aktivite tarafından desteklenen kimyasal vahaları dolduruyor.

Byrne, bu tür organizmaların Europa’nın okyanusunda varlığını sürdürebilmesi için benzer jeolojik olarak sürdürülebilir ortamların veya en azından su ile taze kaya yüzeyleri arasındaki kimyasal reaksiyonların gerekli olacağı düşünülüyor. “Temel sorumuz şu: Bunun gerçekleşmesi ne kadar muhtemel?”

Kendisi ve meslektaşları, Europa’nın deniz tabanının bilgisayar simülasyonlarını oluşturdular; yerçekimini, üstteki okyanusun ağırlığını ve deniz tabanının içindeki su basıncını hesaba kattılar. Ekip, simülasyonlardan deniz tabanının yaklaşık 1 kilometre altındaki kayaların gücünü veya deniz tabanındaki fayların kayarak taze kayaları deniz suyuna maruz bırakması için gereken gerilimi hesapladı.

Byrne, Jüpiter’in yerçekimi ve Europa’nın altındaki mantodaki malzemenin taşınması nedeniyle deniz tabanına uygulanan stresle karşılaştırıldığında, Europa’nın deniz tabanını oluşturan kayaların en az 10 kat daha güçlü olduğunu söyledi. “Eve götürülecek mesaj, deniz tabanının muhtemelen jeolojik olarak hareketsiz olduğudur.”

Jet Propulsion Laboratuvarı’nda gezegen bilimcisi olan Austin Green, sunumda Byrne’ı takip etti. Green, “moral bozucu haberler geçidinin” devam etmesinden duyduğu üzüntüyü dile getirerek başladı. Kendisi ve Byrne’nin de aralarında bulunduğu meslektaşları, magmanın aşağıdan yükselip deniz tabanına ulaşıp ulaşmayacağını ve onu suyla temas ettirip ettiremeyeceğini test etmek için Europa’nın iç kısmından kaynaklanan erimiş kaya akışlarını simüle ettiler.

Bunun gerçekleşmesi için öncelikle magmanın üstteki kayayı parçalayacak kadar kaldırma kuvvetine sahip olması gerekir. İkincisi, magma kaynağının, erimiş kayayı sürekli olarak yükselen akışlara besleyecek kadar hacimli olması gerekir; aksi takdirde yükseliş sırasında soğuyup katılaşacaktır.

Simülasyonlar, ilk koşulun (yeterli bir çekiciliğin) pek olası olmadığını öne sürüyor. Green, Europa’nın düşük yer çekimi ve büyük erimiş kaya kütleleri üretememesinin (magmanın mantoda küçük ve dağınık hacimler oluşturması) magmanın kaldırma kuvvetini sınırladığını söyledi.

Az miktardaki magma hacimleri aynı zamanda ikinci gerekliliği de engelledi: yeterli bir kaynak. Kaldırma kuvvetinin sorun olmadığını varsayan ekip, mantoda yükselen magma akışını simüle etti. Deniz tabanının yaklaşık 200 kilometre altında dağınık erimiş kaya ceplerinin oluştuğunu buldular. Bu derinlikten itibaren en yüksek magma akıntıları katılaşmadan önce deniz tabanına kadar sadece yüzde 5 yükseldi. Green, “Gerçekten, gerçekten, gerçekten, gerçekten çok kötü yaptılar. Günümüzde deniz tabanındaki volkanizmanın gerçekleşmesi pek olası değil. Bu volkanizma yaşanabilirlik için gerekliyse, Europa’nın okyanusu yaşanmaz” dedi.

İki Ayın Gizemi

Byrne sahneye çıkmadan hemen önce Jet Propulsion Laboratuvarı’ndan gezegen bilimci Laurent Pou’ya sıra geldi. Onun da Europa hakkında söyleyecekleri vardı; ayın jeolojik olarak hareketsiz olduğunu öne sürmeyen şeyler. Ve Pou konuşmaya bir ay daha katacaktı: Dünya’nınki.

Onlarca yıl önce, Apollo görevleri sırasında Ay’ın yüzeyine yerleştirilen sismometreler, Ay’ın kayalık mantosunun derinliklerinden, yerin 700 ila 1000 kilometresi arasında gürlemeler tespit etmişti. Bu ay depremleri, Dünya’nın yerçekiminin neden olduğu iç gerilimlerden kaynaklandı.

Hem Dünya’nın ayının hem de Europa’nın silikat kayadan yapılmış mantolara sahip olduğuna inanılıyor. İki ay da kabaca aynı büyüklüktedir; Jüpiter’in yerçekimi, uydusu üzerinde Dünya’nınkinden daha fazla strese neden olur. Pou ve ekibi, Dünya’nın ayındaki derin depremlerin Avrupa depremlerinin olasılığı hakkında fikir verebileceğini öne sürdü.

Dünya’nın yerçekiminin etkisi altında Dünya’nın uydusunun iç kısmının bilgisayar simülasyonlarını oluşturdular ve bu simülasyonlar, Dünya’nın yerçekiminin gözlemlenen ay depremlerini tetiklemesi için gereken kaya özelliklerini ortaya çıkardı. Sonuçlar, ay depremlerinin oluşması için ay içinde önceden var olan kırıklar gibi zayıflıkların oluşmasını gerektireceğini öne sürdü. Ekip daha sonra Jüpiter’in çekim alanının etkisi altında ayın iç kısmını simüle ederek Europa’daki depremler için gerekli koşulları hesapladı. Sonuçların karşılaştırılması, Avrupa depremlerinin ayımızdaki sarsıntılardan en az 10 kat daha fazla meydana gelme ihtimali olduğunu ortaya çıkardı.

Pou ve Byrne’nin sonuçları arasındaki tutarsızlık, iki ayın yapısındaki bilinmeyen farklılıklardan kaynaklanabilir. Pou görünüşte çelişkili bulgular hakkında “Bir şeyi kaçırıyoruz” dedi. Ay’da bir çeşit zayıflık olabilir ve eğer bu zayıflık Europa’nın iç kısmında meydana gelmezse, o zaman Avrupa depremlerinin de oluşmayabileceğini düşünüyor. “Gelecekteki [Artemis II] Ay misyonunda bunu görmek gerçekten ilginç olacak.”

Eğer depremler Europa’nın kayalık iç kısmında sallanırsa, jeolojik olarak aktif bir deniz tabanına dair fikirleri yeniden canlandırabilir. Boulder, Colo’daki Güneybatı Araştırma Enstitüsü’nden gezegen bilimci Alyssa Rhoden, “Bu önemli bir hatırlatma” diyor ve şöyle devam ediyor: “Bize bir sürecin olup olmadığını söyleyen verileri gerçekten alana kadar, bunun olup olmadığına karar vermek için erken olabilir.”

Yine de Byrne kararlılığını sürdürüyor. “Derin ay depremlerinin işe yaramasını sağlayan fiziksel süreci anlamıyoruz” diyor. Ancak bunların derin olduğunu ve nispeten düşük miktarda enerji açığa çıkardıklarını biliyoruz; dolayısıyla Avrupa’da benzer bir şey meydana gelirse, bu sarsıntılar muhtemelen deniz tabanında yeni kayaları ortaya çıkarmayacaktır.

Pou’nun çalışmaları, Dünya’nın ayındaki en yaygın sismik olay olan derin ay depremlerine odaklanırken, sığ sarsıntılar da meydana geliyor. Pek çok bilim insanı bu depremleri gelgit kuvvetlerinden ziyade ayın zamanla küçülmesine bağlıyor. Byrne, üstteki okyanusun varlığı nedeniyle bu tür sığ depremlerin Europa’nın mantosunda bu kadar yaygın olmasının pek mümkün olmadığını söylüyor. Deniz tabanına etkiyen deniz ağırlığı bu tür sismisiteyi baskılayacaktır.

Yaşanabilirliğin Gelgiti

Europa bugün yaşanabilir olmasa bile bu geçmişte olmadığı anlamına gelmiyor.

Europa Clipper misyonunda çalışan gezegen bilimci Pappalardo, “Gezegen topluluğunda popüler olan bir tabir var: dinamik yaşanabilirlik” diyor. “Bir dünyanın yaşanabilirliği zamanla değişebilir.”

Europa , kardeşi uydusu Io ile ritmik bir dansa yakalanır; Io’nun Jüpiter etrafında tamamladığı her iki yörünge için, Europa bir tane yapar. Pappalardo, bu yörünge rezonansının, Europa’nın iç kısmının periyodik olarak esnemesi ve sürtünmeyle ısınması olduğunu söylüyor.

Bu ısı darbeleri düzenli bir atımı takip etse de, bu atımın yoğunluğu dalgalanıyor. Bunun nedeni, yörüngesinin mükemmel bir daireden sapmasının bir ölçüsü olan Europa’nın dış merkezliliğinin zaman içinde salınmasıdır.

Pappalardo, “Bu bir nevi 100 milyon yıllık bir döngü” diyor. Bu, Europa’nın yaklaşık 60 milyon yıllık buzlu yüzeyinin ortalama yaşıyla tutarlıdır. “Şu anda daha az aktivite aşamasında olabiliriz. Belki de en aktif olduğu dönem 100 milyon yıl önceydi.”

Pappalardo, eğer Avrupa daha yaşanabilir koşulların olduğu dönemlerden geçmişse, çok sayıda sorunun ortaya çıkacağını söylüyor. “Hayat ölür mü? Doğal seçilim olur mu ve mikroorganizmalar bu zor dönemi atlatıyor mu? 100 milyon yıllık döngüleri aşabilirler mi?”

Byrne kararsız. “Belki de çok düşük reaksiyon hızlarını karşılama ve bir şekilde bununla geçinme konusunda son derece becerikli bir şekilde evrimleşen özel bir uzaylı yaşam formu olsaydınız” diyor.

Pappalardo, araştırmacıların yaşanabilir olduğunu veya yaşanabilir olduğunu kanıtlayabilirlerse, yaşamdan yoksun bir Avrupa’nın hâlâ yaşam arayışına yardımcı olabileceğini söylüyor. Örneğin, bu tür bilgiler, yaşamın yaşanabilir gezegenlerin ne kadarında sonunda gelişeceğine dair anlayışımıza bilgi verebilir. Bu kesir, Samanyolu’ndaki bulaşıcı uygarlıkların sayısını tahmin eden bir formül olan Drake denklemindeki altı terimden biridir.

NASA'nın Europa Clipper uzay aracının birleştirilmiş çekirdeğinin etrafında çömelmiş beyaz laboratuvar kıyafetleri giyen insanları gösteren bir görüntü.
NASA’nın Europa Clipper uzay aracının birleştirilmiş çekirdeğinin etrafında çömelmiş beyaz laboratuvar kıyafetleri giyen insanları gösteren bir görüntü. NASA’nın Europa Clipper uzay aracının kısmen birleştirilmiş çekirdeği, Ağustos 2022’den bu fotoğrafta JPL’nin Uzay Aracı Montaj Tesisi’nde yer alıyor. JPL-CALTECH/NASA

Clipper’a gelince Byrne, geminin buz kabuğunun ötesinden bakacağı için muhtemelen Europa’nın deniz tabanı faaliyetleriyle ilgili tartışmayı çözmeyeceğini söylüyor. Ancak Pappalardo, uzay aracının öncelikle okyanusun var olduğunu doğrulayacağını umduğunu belirtiyor.

Rhoden, eğer Clipper, Europa’nın yüzeyinde okyanustan malzeme bulursa ve yeterince bileşimsel veri toplayabilirse, belki de okyanustaki suyun deniz tabanındaki kayalarla reaksiyona girip girmediğini ortaya çıkarabileceğini söylüyor. Bunun, uzaylı okyanusunun yaşamın ihtiyaç duyduğu malzemeleri içerip içermediği sorusunun yanıtlanmasına yardımcı olabileceğini söylüyor. “Ayrıca, eğer bir deniz kestanesi bulursak, cevabı da biliyoruz.”

Yazan: İlknur YEŞİLYURT

Alıntılar

PK Byrne ve ark . Avrupa’nın deniz tabanında muhtemelen çok az jeolojik aktivite var veya hiç yok . Ay ve Gezegen Bilimi Konferansı, The Woodlands, Teksas, 11 Mart 2024.

AP Green ve ark . Avrupa deniz tabanı volkanizması için magmatik itici güç yok . Ay ve Gezegen Bilimi Konferansı, The Woodlands, Teksas, 11 Mart 2024.

Pou ve arkAy’daki gelgit sismikliği ve Avrupa’nın silikat iç kısmına etkileri. Ay ve Gezegen Bilimi Konferansı, The Woodlands, Teksas, 11 Mart 2024.

YouTube Kanalımız 

İlknur Yeşilyurt hakkında 156 makale
Biyoteknolog ve Moleküler biyolog. Astronomi, yeşil enerji, genetik, nanoteknoloji, biyosensörler ve biyoçözünürlük/biyouyumluluk konularına meraklı. Bilim ve kitap tutkunu.

İlk yorum yapan olun

Bir yanıt bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.


*