Bilim adamları goldilocks bölgesi için ikinci bir durum belirlediler. Yaşanabilir bölgedeki gezegenleri arayın

Siyah gece gökyüzündeki yıldızların dağılımına bakın; hepsi güneş sistemimiz gibi muhteşem dünyalar içeriyor. En ihtiyatlı tahminlere göre Samanyolu galaksisi, bazıları Dünya'ya benzeyen yüz milyardan fazla gezegen içeriyor.

“Uzaylı” gezegenler hakkında yeni bilgiler - dış gezegenler- Uzak bir gezegenin yıldızının önünde belireceği anın beklentisiyle takımyıldızları keşfederek Kepler uzay teleskopunu açtı.

Yörünge gözlemevi, özellikle dış gezegenleri aramak için Mayıs 2009'da fırlatıldı, ancak dört yıl sonra başarısız oldu. Teleskobu tekrar çalışır hale getirmek için yapılan birçok girişimin ardından NASA, Ağustos 2013'te gözlemevini "uzay filosundan" çıkarmak zorunda kaldı. Ancak yıllar süren gözlemler sonucunda Kepler o kadar çok benzersiz veri elde etti ki bunların incelenmesi birkaç yıl daha sürecek. NASA, Kepler'in halefi TESS teleskopunu 2017'de fırlatmaya hazırlanıyor.

Goldilocks Kuşağı'ndaki Süper Dünyalar

Bugün gökbilimciler, “ötegezegen” unvanı için 3.500 aday arasından yaklaşık 600 yeni dünyayı belirlediler. Bu gök cisimlerinin en az% 90'ının "gerçek gezegenler" olabileceğine ve geri kalanının - çift yıldızlar, yıldız boyutuna ulaşmamış "kahverengi cüceler" ve büyük asteroit kümeleri olabileceğine inanılıyor.

Yeni gezegen adaylarının çoğu, Jüpiter veya Satürn gibi gaz devlerinin yanı sıra, bizimkinden birkaç kat daha büyük kayalık gezegenler olan süper Dünyalardır.

Doğal olarak tüm gezegenler Kepler ve diğer teleskopların görüş alanına girmez. Sayılarının yalnızca %1-10 olduğu tahmin edilmektedir.

Bir dış gezegenin tanımlandığından emin olmak için, yıldızının diskine tekrar tekrar kaydedilmesi gerekir. Çoğu zaman güneşine yakın olduğu ortaya çıkıyor, çünkü o zaman yılı yalnızca birkaç Dünya günü veya haftası sürecek, bu nedenle gökbilimciler gözlemleri birçok kez tekrarlayabilecekler.

Sıcak gaz topları biçimindeki bu tür gezegenlerin çoğu zaman "sıcak Jüpiterler" olduğu ortaya çıkar ve her altı gezegenden biri, lav denizleriyle kaplı yanan bir süper Dünya gibidir.

Elbette bu koşullar altında bizim tipimizdeki protein yaşamı var olamaz, ancak misafirperver olmayan yüzlerce vücut arasında hoş istisnalar da vardır. Şimdiye kadar, yaşanabilir bölge olarak adlandırılan bölgede yüzden fazla karasal gezegen tespit edildi. altın kilit kemeri.

Bu masal karakterine “ne fazla ne az” ilkesi rehberlik ediyordu. Aynı şekilde “yaşam kuşağı”na dahil olan nadir gezegenlerin de sıvı suyun varlığı sınırları dahilinde bir sıcaklığa sahip olması gerekiyor. Üstelik bu sayıdaki 24 gezegenin yarıçapı Dünya'nın iki yarıçapından daha azdır.

Ancak şu ana kadar bu gezegenlerden yalnızca biri Dünya'nın ikizinin temel özelliklerine sahip: Goldilocks bölgesinde, Dünya'nın boyutuna yakın ve Güneş'e benzer bir sarı cüce sisteminin parçası.

Kırmızı cücelerin dünyasında

Ancak ısrarla dünya dışı yaşamı arayan astrobiyologlar cesaretlerini kaybetmiyorlar. Galaksimizdeki yıldızların çoğu küçük, soğuk ve sönük kırmızı cücelerdir. Modern verilere göre, Güneş'in yaklaşık yarısı büyüklüğünde ve daha soğuk olan kırmızı cüceler, Samanyolu'nun "yıldız popülasyonunun" en az dörtte üçünü oluşturuyor.

Bu güneş kuzenlerinin yörüngesinde dönenler, Merkür'ün yörüngesi büyüklüğünde minyatür sistemlerdir ve onların da kendi Goldilocks kuşakları vardır.

Berkeley'deki California Üniversitesi'ndeki astrofizikçiler, TERRA adında özel bir bilgisayar programı bile derlediler ve bunun yardımıyla bir düzine karasal ikizi belirlediler. Hepsi küçük kırmızı armatürlerin etrafındaki yaşam bölgelerine yakın. Bütün bunlar galaksimizde dünya dışı yaşam merkezlerinin bulunma şansını büyük ölçüde artırıyor.

Daha önce, çevresinde Dünya benzeri gezegenlerin bulunduğu kırmızı cücelerin çok sessiz yıldızlar olduğuna ve yüzeylerinde plazma emisyonlarının eşlik ettiği parlamaların nadiren meydana geldiğine inanılıyordu.

Aslında ortaya çıktığı gibi, bu tür armatürler Güneş'ten bile daha aktif.

Yüzeylerinde sürekli olarak güçlü felaketler meydana gelir ve Dünya'nın güçlü manyetik kalkanını bile aşabilecek "yıldız rüzgarı" kasırga rüzgarları üretir.

Ancak pek çok Dünya ikizleri, yıldızlarına yakın olmanın bedelini çok yüksek ödeyebiliyor. Kırmızı cücelerin yüzeyinde sık sık meydana gelen patlamalardan yayılan radyasyon, kelimenin tam anlamıyla gezegenlerin atmosferinin bir kısmını “yalayabilir” ve bu dünyaları yaşanmaz hale getirebilir. Aynı zamanda, koronal püskürme tehlikesi, zayıflamış atmosferin yüzeyi sert ultraviyole radyasyonun yüklü parçacıklarından ve "yıldız rüzgarından" gelen X-ışınlarından zayıf bir şekilde koruyacağı gerçeğiyle artar.

Ek olarak, potansiyel olarak yaşanabilir gezegenlerin manyetosferlerinin kırmızı cücelerin güçlü manyetik alanı tarafından baskılanması tehlikesi de vardır.

Kırık manyetik kalkan

Gökbilimciler uzun süredir birçok kırmızı cücenin potansiyel olarak yaşanabilir gezegenleri çevreleyen manyetik kalkanı kolayca delebilecek güçlü manyetik alanlara sahip olduğundan şüpheleniyorlardı. Bunu kanıtlamak için gezegenimizin “yaşam bölgesi”nde çok yakın bir yörüngede benzer bir yıldızın etrafında döndüğü sanal bir dünya inşa edildi.

Bir cücenin manyetik alanının çoğu zaman yalnızca Dünya'nın manyetosferini büyük ölçüde deforme etmekle kalmayıp, aynı zamanda onu gezegenin yüzeyinin altına sürüklediği ortaya çıktı. Bu senaryoda, yalnızca birkaç milyon yıl içinde ne havamız ne de suyumuz kalacak ve tüm yüzey kozmik radyasyon tarafından kavrulacak.

Bundan iki ilginç sonuç çıkıyor. Kırmızı cüce sistemlerinde yaşam arayışı tamamen boşuna olabilir ve bu, "kozmosun büyük sessizliğinin" bir başka açıklamasıdır.

Ancak belki de gezegenimiz çok erken doğduğu için dünya dışı zekayı tespit edemiyoruz...

Uzak ötegezegenlerde kimler yaşayabilir? Böyle yaratıklar olabilir mi?

İlk doğan çocuğun üzücü kaderi

Kepler ve Hubble teleskopları kullanılarak elde edilen verileri analiz eden gökbilimciler, Samanyolu'ndaki yıldız oluşum sürecinin önemli ölçüde yavaşladığını keşfetti. Bunun nedeni, toz ve gaz bulutları şeklindeki inşaat malzemelerinin artan sıkıntısıdır.

Yine de galaksimizde yıldızların ve gezegen sistemlerinin doğuşuna yetecek kadar çok malzeme kaldı. Üstelik birkaç milyar yıl içinde yıldız adamız dev galaksi Andromeda Bulutsusu ile çarpışacak ve bu da yıldız oluşumunda devasa bir artışa neden olacak.

Gelecekteki galaktik evrimin bu arka planına karşı, dört milyar yıl önce Güneş Sistemi'nin ortaya çıkışı sırasında potansiyel olarak yaşanabilir gezegenlerin yalnızca onda birinin var olduğuna dair sansasyonel bir haber yakın zamanda açıklandı.

Gezegenimizdeki en basit mikroorganizmaların ortaya çıkmasının birkaç yüz milyon yıl, gelişmiş yaşam formlarının oluşmasının ise birkaç milyar yıl daha sürdüğü göz önüne alındığında, akıllı uzaylıların ancak Güneş'in yok olmasından sonra ortaya çıkma ihtimali oldukça yüksektir.

Belki de bir zamanlar seçkin bir fizikçi tarafından formüle edilen ilgi çekici Fermi paradoksunun cevabı burada yatıyor: Bu uzaylılar nerede? Yoksa cevapları gezegenimizde aramak mantıklı mı?

Dünyadaki ve uzaydaki aşırılık yanlıları

Evrendeki yerimizin benzersizliğine ne kadar çok ikna olursak, şu soru o kadar sıklıkla ortaya çıkar: Bizimkinden tamamen farklı dünyalarda yaşam var olabilir ve gelişebilir mi?

Bu sorunun cevabı, gezegenimizdeki şaşırtıcı organizmaların - ekstremofillerin - varlığıyla verilmektedir. Adlarını aşırı sıcaklıklarda, zehirli ortamlarda ve hatta havasız alanlarda hayatta kalma yeteneklerinden alıyorlar. Deniz biyologları yer altı gayzerlerinde de benzer canlılar buldular: "deniz içiciler".

Orada, sıcak volkanik deliklerin en ucunda, muazzam basınç altında ve oksijen yokluğunda gelişiyorlar. Onların "meslektaşları" tuzlu dağ göllerinde, sıcak çöllerde ve Antarktika'nın buzul altı rezervuarlarında bulunur. Uzay boşluğunda hayatta kalabilen "tardigrad" mikroorganizmalar bile var. Kırmızı cücelerin yakınındaki radyasyon ortamında bile bazı "aşırı mikropların" ortaya çıkabileceği ortaya çıktı.

Yellowstone'da bulunan bir asit gölü. Kırmızı plak - acidophilus bakterileri

Tardigradlar uzay boşluğunda var olabiliyor

Akademik evrimsel biyoloji, Dünya üzerindeki yaşamın, şiddetli "şimşek fırtınalarından" kaynaklanan ozon ve ultraviyole radyasyonun nüfuz ettiği "sıcak, sığ bir su kütlesindeki" kimyasal reaksiyonlardan kaynaklandığına inanmaktadır. Öte yandan astrobiyologlar yaşamın kimyasal “yapı taşlarının” diğer dünyalarda bulunduğunu biliyorlar. Örneğin gaz devlerimizin gaz ve toz bulutsularında ve uydu sistemlerinde fark edildiler. Bu elbette hala "dolu bir yaşam" olmaktan uzak ama ona doğru atılan ilk adım.

Dünyadaki yaşamın kökenine ilişkin "standart" teori, yakın zamanda büyük bir darbe aldı... jeologlar. İlk organizmaların önceden düşünülenden çok daha eski olduğu ve metan atmosferi ve binlerce volkandan dökülen kaynayan magma gibi tamamen elverişsiz bir ortamda oluştuğu ortaya çıktı.

Bu, birçok biyologun eski panspermi hipotezi hakkında düşünmesine neden oluyor. Buna göre ilk mikroorganizmalar başka bir yerde, örneğin Mars'ta ortaya çıkmış ve meteorların çekirdeğinde Dünya'ya gelmiştir. Belki de eski bakteriler diğer yıldız sistemlerinden gelen kuyruklu yıldız çekirdeklerinde daha uzun bir mesafe kat etmek zorunda kalmışlardır.

Ama eğer durum böyleyse, o zaman "kozmik evrim"in yolları bizi, "yaşam tohumlarını" bizimle aynı kaynaktan çıkaran "kökenli kardeşlere" götürebilir...

Çoğu dış gezegen için hava durumu tahminleri hayal kırıklığı yaratıyor. Kavurucu güneş, yıllık seller ve derin kar, bölge sakinlerinin hayatını çok daha zorlaştırıyor.

Bilim insanları, politik, finansal, insani ve bilimsel olmak üzere çeşitli nedenlerden dolayı diğer gezegenlerin yaşanabilirliğiyle ilgilenmektedir. Kendi iklimimizin nasıl değiştiğini anlamak istiyorlar.

Geleceğin ikliminde nasıl yaşayacağız ve artan sera etkisini durdurmak için neler yapabiliriz? Sonuçta, kısa bir süre sonra göksel Dünya umutsuzca kaybolacak.

Temiz enerji kaynakları arayışıyla ciddi olarak ilgilenmemiz veya politikacıları finansal kazanç pahasına iklim sorunlarını ele almaya ikna etmemiz pek olası değil. Çok daha ilginç bir soru şu: Uzaylıları ne zaman göreceğiz?

“Goldilocks bölgesi” olarak da bilinen yaşanabilir bölge, gezegenin ortalama sıcaklığının var olmaya alıştığımız sıvı suyun varlığına izin verdiği bir yıldızın etrafındaki bölgedir. Sadece gelecekte kullanmak için değil, aynı zamanda bir dönüm noktası bulmak için de sıvı su arıyoruz: belki de oralarda bir yerlerde başka yaşam olabilir.

Bu bölgenin dışındaki sorunlar oldukça açık. Çok sıcaksa ortam dayanılmaz bir buhar banyosuna dönüşecek veya suyu oksijen ve hidrojene ayırmaya başlayacak.

Oksijen daha sonra karbonla birleşerek karbondioksit oluşturacak ve hidrojen uzaya kaçacak. Bu Venüs'te olur.

Gezegen çok soğuksa su katı parçalar oluşturacaktır. Buz kabuğunun altında sıvı su birikintileri olabilir, ancak genel olarak burası yaşamak için hoş bir yer değil.

Bunu Mars'ta ve Jüpiter ile Satürn'ün uydularında bulduk. Ve eğer potansiyel olarak yaşanabilir bir bölge kabaca tanımlanabilirse, burası sıvı suyun var olabileceği bir yerdir.

Ne yazık ki bu denklem yıldıza olan mesafeden ve üretilen enerji miktarından daha fazlasını içeriyor. Gezegenin atmosferi ciddi bir rol oynuyor.

Şaşıracaksınız ama Venüs ve Mars, güneş sisteminin potansiyel yaşanabilir bölgesinde. Venüs'ün atmosferi o kadar kalın ki, güneşin enerjisini hapsediyor ve hayata dair en ufak bir ipucunu "bu beyefendiye iki fincan çay" diyebileceğinizden daha hızlı eritecek, yaşama uygun olmayan bir fırın yaratıyor. Mars'ta her şey tamamen zıttır.

İnce atmosfer ısıyı hiçbir şekilde tutamaz, dolayısıyla gezegen çok soğuktur. Her iki gezegenin de atmosferlerini geliştirerek yaşamı kolayca barındırabilecek dünyalara sahip olacaksınız.

Belki onları bir araya getirip atmosferleri karıştırabiliriz? Düşünmek gerekiyor. Samanyolu'ndaki diğer dünyalara baktığımızda ve orada yaşam olup olmadığını anlamaya çalıştığımızda, bunların sadece Goldilocks bölgesindeki konumlarını tahmin etmek yeterli olmuyor.

Atmosferin şeklini bilmemiz gerekiyor. Gökbilimciler diğer yıldızların etrafındaki yaşanabilir bölgelerde bulunan gezegenler buldular, ancak bu dünyalar yaşam için özellikle iyi bir konuma sahip görünmüyor.

Kırmızı cüce yıldızların yörüngesinde bulunurlar. Prensip olarak kırmızımsı yansıma koşullarında yaşamak o kadar da kötü değil ama bir sorun var.

Kırmızı cüceler gençken çok kötü davranma eğilimindedir. Güçlü işaret fişekleri ve koronal kütle püskürmeleri üretirler.

Bu, çok yaklaşan herhangi bir gezegenin yüzeyini temizler. Doğru, biraz umut var.

Birkaç milyon yıllık yüksek aktivitenin ardından bu kırmızı cüce yıldızlar yerleşir ve trilyonlarca yıllık potansiyele sahip hidrojen rezervlerini emmeye başlar. Bir yıldızın varlığının ilk aşamalarında yaşam yeterince uzun süre hayatta kalabilirse, uzun ve mutlu bir yaşam beklenebilir. Yıldızlar arasında yeni bir ev düşünürken veya evrende yeni bir yaşam bulmaya çalışırken, potansiyel olarak yaşanabilir bölgedeki gezegenleri arayın.

Yaşanabilir bölge (Goldilocks bölgesi)

Bir zamanlar bir güneş sistemi vardı ve sonra bir gün -çok uzun zaman önce, yaklaşık dört milyar yıl önce- sistemin neredeyse oluştuğunu fark etti. Venüs Güneş'in yakınında belirdi - ve Güneş'e o kadar yakındı ki, güneş ışınlarının enerjisi tüm su kaynağını buharlaştırdı. Ancak Mars Güneş'ten çok uzaktaydı ve tüm suyu dondu. Ve yalnızca bir gezegenin - Dünya'nın - Güneş'ten tam olarak o kadar uzakta olduğu - "tam olarak doğru" - üzerindeki suyun sıvı kaldığı ve dolayısıyla Dünya yüzeyinde yaşamın doğabileceği ortaya çıktı. Güneş'in etrafındaki bu kuşak yaşanabilir bölge olarak bilinmeye başlandı. Üç ayının hikayesi birçok ülkede çocuklara anlatılıyor ve İngiltere'de bu hikayenin kahramanına Goldilocks adı veriliyor. Ayrıca her şeyin "tam olarak doğru" olmasını seviyordu. Üç ayının evinde bir kase yulaf lapası çok sıcaktı. Diğeri çok soğuk. Ve Goldilocks için yalnızca üçüncüsü "tam olarak doğruydu". Ve üç ayının evinde üç yatak vardı ve biri çok sertti, diğeri çok yumuşaktı ve üçüncüsü "tam olarak uygundu" ve Goldilocks orada uyuyakaldı. Üç ayı eve döndüklerinde, sadece üçüncü kasedeki yulaf lapasının değil, aynı zamanda küçük ayının yatağında tatlı tatlı uyuyan Goldilocks'un da eksik olduğunu fark ettiler. Her şeyin nasıl bittiğini hatırlamıyorum ama eğer ben üç ayının (besin zincirinin en tepesindeki omnivor yırtıcılar) yerinde olsaydım, Goldilocks'u yerdim.

Goldilock'lar Venüs, Dünya ve Mars'ın göreceli yaşanabilirliğiyle ilgilenebilir, ancak gerçekte bu gezegenlerin planı üç kase yulaf lapasından çok daha karmaşıktır. Dört milyar yıl önce, gezegen yüzeyleri, eskisinden çok daha az sıklıkta olsa da, hâlâ su zengini kuyruklu yıldızlar ve mineral zengini asteroitler tarafından bombalanıyordu. Bu kozmik bilardo oyunu sırasında bazı gezegenler Güneş'e yakın olan yerli yerlerinden göç etti, bazıları ise daha büyük çaplı yörüngelere fırlatıldı. Ve oluşan düzinelerce gezegenin çoğu kararsız yörüngelere girdi ve Güneş'e veya Jüpiter'e düştü. Birkaç gezegen daha güneş sisteminden dışarı atıldı. Sonunda geri kalan birimler, milyarlarca yıl boyunca hayatta kalmaya "tam olarak uygun" olduğu ortaya çıkan yörüngelerde tam olarak döndüler. Dünya, Güneş'e ortalama uzaklığı yaklaşık 150 milyon kilometre olan bir yörüngeye yerleşti. Bu mesafede Dünya, Güneş'in yaydığı toplam enerjinin çok mütevazı bir kısmını, yani yalnızca iki milyarda birini yakalıyor. Dünyanın tüm bu enerjiyi emdiğini varsayarsak, gezegenimizin ortalama sıcaklığı yaklaşık 280 K, yani 7 ° C'dir - kış ve yaz sıcaklıklarının yarısı kadardır.

Normal atmosfer basıncında su 273 K'de donar ve 373 K'de kaynar, yani ne mutlu ki Dünya'daki suyun neredeyse tamamı sıvı haldedir. Ancak acele etmeye gerek yok. Bazen bilimde yanlış önermelere dayanarak doğru cevapları alırsınız. Aslında Dünya, kendisine ulaşan güneş enerjisinin yalnızca üçte ikisini emer. Geri kalanı ise dünya yüzeyi (özellikle okyanuslar) ve bulut örtüsü tarafından uzaya geri yansıtılır. Formüle yansıma katsayısını da eklersek, Dünya'nın ortalama sıcaklığı suyun donma noktasının çok altında olan 255 K'ye düşer. Günümüzde ortalama sıcaklığı daha konforlu bir seviyede tutacak başka bir mekanizmanın iş başında olması gerekir. Yine acele etmeyin. Yıldızların evrimiyle ilgili tüm teoriler bize, dört milyar yıl önce, Dünya'daki meşhur ilkel çorbadan yaşamın oluştuğu sırada, Güneş'in bugüne göre üçte bir daha sönük olduğunu, bunun da Dünya'nın ortalama sıcaklığının donma noktasının altında olduğunu söylüyor. Belki de uzak geçmişte Dünya Güneş'e daha yakındı? Ancak uzun süredir sona eren yoğun bombardıman döneminden sonra, Güneş Sistemi'ndeki sabit yörüngeleri değiştirecek herhangi bir mekanizmanın varlığından haberimiz yok. Belki sera etkisi geçmişte daha güçlüydü? Kesinlikle bilmiyoruz. Ancak bu kelimelerin orijinal anlamında yaşanabilir bölgelerin, bu bölgelerin sınırları içinde yer alan gezegenlerde yaşamın var olup olamayacağıyla yalnızca uzak bir ilişkisi olduğunu biliyoruz.

Dünya dışı zeka araştırmalarında her zaman başvurulan ünlü Drake denklemi, Samanyolu galaksisinde prensipte kaç medeniyetin bulunabileceğine dair kaba bir tahmin vermemize olanak tanıyor. Denklem 20. yüzyılın 60'lı yıllarında Amerikalı gökbilimci Frank Drake tarafından türetildi ve o zamanlar yaşanabilir bölge kavramı, gezegenlerin yıldızlarından "tam olarak doğru" bir mesafede olması gerektiği fikriyle sınırlıydı. yaşamın varlığı. Drake denkleminin bir versiyonunun anlamı şuna benzer: Galaksideki yıldızların sayısıyla başlayalım (yüz milyarlarca). Bu büyük sayıyı gezegenlere sahip yıldızların oranıyla çarpalım. Ortaya çıkan sayıyı yaşanabilir bölgede bulunan gezegenlerin oranıyla çarpalım. Şimdi sonucu yaşamın geliştiği gezegenlerin oranıyla çarpalım. Sonucu, üzerinde akıllı yaşamın geliştiği gezegenlerin oranıyla çarpalım. Sonucu, teknolojik ilerlemenin yıldızlararası iletişim kurulabilecek aşamaya ulaştığı gezegenlerin oranıyla çarpalım.

Şimdi yıldız oluşum hızını ve teknolojik açıdan gelişmiş bir uygarlığın yaşam beklentisini hesaba katarsak, muhtemelen şu anda telefonumuzu bekleyen gelişmiş uygarlıkların sayısını elde ederiz. Küçük, soğuk, düşük parlaklığa sahip yıldızlar yüz milyarlarca, hatta trilyonlarca yıl yaşar; bu da gezegenlerinin iki veya üç tür canlı organizma yetiştirmek için yeterli zamana sahip olduğu, ancak yaşanabilir bölgelerinin yıldıza çok yakın olduğu anlamına gelir. Bu bölgede oluşan gezegen hızla yıldızın sözde gelgit yakalamasına düşer ve her zaman bir tarafı ona bakacak şekilde döner, bu da gezegenin ısınmasında güçlü bir dengesizliğe neden olur - tüm su yıldızın "ön" tarafındadır. gezegen buharlaşacak ve "arkadaki" tüm su donacak. Goldilocks böyle bir gezegende yaşasaydı, onun yulaf lapasını ızgara tavuk gibi kendi ekseni etrafında dönerek, sonsuz güneş ışığı ile sonsuz karanlık arasındaki sınırda yediğini görürdük. Uzun ömürlü yıldızların etrafındaki yaşanabilir bölgelerin başka bir dezavantajı daha var: Çok darlar, dolayısıyla gezegenin kazara yarıçapı "tam olarak doğru" olan bir yörüngeye girme şansı çok az.

Ancak sıcak, büyük ve parlak yıldızların etrafında devasa yaşanabilir bölgeler var. Ancak bu yıldızlar ne yazık ki nadirdir ve patlamadan yalnızca birkaç milyon yıl önce yaşarlar, dolayısıyla çok hızlı bir evrim geçirmedikçe gezegenlerinin bildiğimiz anlamda yaşam arayışına aday olduğu düşünülemez. Ve diferansiyel hesabı icat edebilen hayvanların ilkel mukustan ilk ortaya çıkan hayvanlar olması pek olası değil. Drake Denklemi Goldilocks matematiği olarak kabul edilebilir; galakside bir yerlerde her şeyin yolunda gitme ihtimalini tahmin etmeye yarayan bir yöntem. Ancak orijinal haliyle Drake denklemi, örneğin Güneş'in yaşanabilir bölgesinin çok ötesinde bulunan Mars'ı içermemektedir. Bu arada Mars, deltaları ve taşkın yatakları olan dolambaçlı, kuru nehirlerle doludur ve bu, geçmişte bir zamanlar Mars'ta bol miktarda sıvı su bulunduğunu inkar edilemez bir şekilde kanıtlamaktadır.

Peki ya Dünya'nın “kız kardeşi” Venüs? Tam olarak Güneş'in yaşanabilir bölgesine düşüyor. Tamamen kalın bir bulut tabakasıyla kaplı olan bu gezegen, tüm güneş sistemindeki en yüksek yansıtma oranına sahiptir. Venüs'ün kötü ve rahatsız olmasının belirgin bir nedeni yoktur. Ancak korkunç bir sera etkisi sergiliyor. Venüs'ün kalın atmosferi çoğunlukla karbondioksitten oluşur ve yüzeyine ulaşan küçük radyasyonun neredeyse %100'ünü emer. Venüs'teki sıcaklık 750 K'dır ve bu, tüm güneş sistemindeki bir rekordur, ancak Güneş'ten Venüs'e olan mesafe Merkür'ün neredeyse iki katıdır.

Dünya, milyarlarca yıllık çalkantılı değişimlerle tüm evrimi boyunca yaşamı desteklediğine göre, bu, yaşamın muhtemelen gezegende sıvı su bulunduran bir tür geri bildirim mekanizması sağladığı anlamına gelir. Bu fikir 70'li yıllarda biyolog James Lovelock ve Lynn Margulis tarafından geliştirildi ve Gaia hipotezi olarak adlandırıldı. Oldukça popüler ancak tartışmalı olan bu hipotez, herhangi bir zamanda Dünya üzerindeki türlerin toplanmasının, istemeden de olsa sürekli olarak Dünya atmosferinin ve ikliminin bileşimini yaşamın varlığına ve gelişimine yardımcı olacak şekilde ayarlayan kolektif bir organizma gibi davrandığını ileri sürmektedir. - yani yüzeyde sıvı suyun varlığı. Bunun çok ilginç ve araştırmaya değer olduğunu düşünüyorum. Gaia hipotezi Yeni Çağ felsefelerinin favori hipotezidir. Ama bahse girerim ki, çoktan ölmüş bazı Marslılar ve Venüslüler de muhtemelen bir milyar yıl önce bu fikri savundular...

Yaşanabilir bölge kavramını genişletirsek, buzu eritmek için herhangi bir enerji kaynağına ihtiyaç duyulduğu ortaya çıkıyor. Jüpiter'in uydularından biri olan buzlu Europa, Jüpiter'in çekim alanının gelgit kuvvetleri tarafından ısıtılıyor. Sık darbelerden dolayı ısınan bir raket topu gibi, Europa da Jüpiter'in bir tarafını diğer tarafa göre daha fazla çekmesi nedeniyle oluşan dinamik yüklerden dolayı ısınır. Sonuç nedir? Mevcut gözlemsel veriler ve teorik hesaplamalar, Europa'daki kilometre kalınlığındaki buz kabuğunun altında, sıvı sudan veya muhtemelen sulu kardan oluşan bir okyanusun bulunduğunu gösteriyor. Dünya'daki okyanus derinliklerindeki yaşamın bolluğu göz önüne alındığında, Europa, Dünya'nın ötesinde güneş sisteminde yaşam için en cazip adaydır. Yaşanabilir bölgenin ne olduğuna dair anlayışımızda yakın zamanda ortaya çıkan bir başka buluş da, yakın zamanda "ekstremofiller" olarak adlandırılan canlı organizmalardır: yalnızca hayatta kalmakla kalmayıp, aşırı soğuk veya aşırı sıcakta bile gelişebilen organizmalar. Eğer ekstremofiller arasında biyologlar olsaydı, muhtemelen onların normal olduğunu düşünürlerdi ve ekstremofiller oda sıcaklığında iyi yaşayan kişilerdir. Ekstremofiller arasında, genellikle okyanusların ortasındaki su altı dağ sırtlarının yakınında yaşayan, sıcağı seven termofiller vardır; burada muazzam basınç altında normal kaynama noktasından çok daha yüksek bir sıcaklığa kadar ısıtılan su, yer kabuğunun altından yeryüzüne sıçrar. okyanusun soğuk kalınlığı. Buradaki koşullar, mutfaktaki düdüklü tenceredeki koşullara benzer: hava geçirmez kapaklı, özellikle dayanıklı bir tencere, basınç altındaki suyu kaynama noktasının üzerindeki bir sıcaklığa kadar ısıtmanıza olanak tanır ve bu şekilde kaynamayı önler.

Soğuk okyanus tabanında, mineraller kaplıcalardan yükseliyor ve on kat yüksekliğinde dev gözenekli tüpler oluşturuyor; ortası sıcak, kenarları biraz daha soğuk, okyanus suyuna doğrudan temas ediyorlar. Tüm bu sıcaklıklarda bacalar, Güneş'i hiç görmemiş, var olup olmadığına aldırış etmeyen sayısız canlı türüne ev sahipliği yapmaktadır. Bu sert yemişler, Dünya'nın oluşumundan kalanların bir kombinasyonu olan jeotermal enerji ve uzun zamandır tanıdık kimyasal elementlerin doğal fakat kararsız izotoplarının radyoaktif bozunması nedeniyle sürekli olarak Dünya'nın kabuğuna sızan ısı ile beslenir. örneğin milyonlarca yıl süren alüminyum-26 ve milyarlarca yıl süren potasyum-40. Okyanus tabanı muhtemelen dünyadaki en istikrarlı ekosistemlerden biridir. Dev bir asteroit Dünya'ya çarparsa ve yüzeyindeki tüm yaşam yok olursa ne olur? Okyanus termofilleri sanki hiçbir şey olmamış gibi yaşayacak ve yaşayacaklar. Belki de her yok oluş dalgasından sonra evrimleşip dünya topraklarını yeniden dolduruyorlar. Güneş gizemli nedenlerden dolayı güneş sisteminin merkezinden kaybolursa ve Dünya yörüngesinden çıkıp uzayda sürüklenirse ne olur? Bu olay Termofil gazetelerde bile yer almayacak. Ancak beş milyar yıl geçecek ve Güneş kırmızı bir deve dönüşecek, genişleyecek ve tüm iç güneş sistemini emecek. Dünya'nın okyanusları kaynayacak ve Dünya'nın kendisi buharlaşacak. Şimdi bu bir sansasyon olacak.

Termofiller dünyanın her yerindeyse, ciddi bir soru ortaya çıkıyor: Ya yaşam, oluşumu sırasında güneş sisteminin dışına atılan başıboş gezegenlerin derinliklerinde başlamışsa? Onların “coğrafi” termal rezervuarları milyarlarca yıl dayanacaktı. Peki Evrenimizde oluşmayı başaran diğer tüm güneş sistemlerinden zorla sürülen sayısız gezegen hakkında ne söylenebilir? Yıldızlararası uzay, evsiz gezegenlerin derinliklerinde ortaya çıkan ve gelişen yaşamla dolu olabilir mi? Yaşanabilir bölge, bir yıldızın etrafında ideal, "doğru" miktarda güneş ışığı alan, düzgün bir şekilde belirlenmiş bir alan değildir; aslında her yerdedir. Yani üç ayının evinin masal dünyasında özel bir yeri olmayabilir. Sıcaklığı "tam olarak uygun" olan bir kase yulaf lapası her evde bulunabilirdi, hatta üç küçük domuzun evinde bile. Drake denkleminin karşılık gelen faktörünün (yaşanabilir bölgedeki gezegenlerin varlığından sorumlu olan faktörün aynısı) neredeyse %100'e çıkabileceğini bulduk.

Yani masalımızın çok umut verici bir sonu var. Yaşam mutlaka nadir ve benzersiz bir olgu değildir; belki de gezegenlerin kendileri kadar yaygındır. Ve termofilik bakteriler sonsuza kadar mutlu yaşadılar; yaklaşık beş milyar yıl.

Her tarafta su, su, su

Güneş sistemimizdeki en kurak ve yaşanması en zor yerlerden bazılarının görünümüne bakılırsa, Dünya'da bol miktarda bulunan suyun galaksinin geri kalanında nadir görülen bir lüks olduğunu düşünebilirsiniz. Bununla birlikte, tüm triatomik moleküller arasında su en bol olanıdır ve büyük bir farkla sudur. Ve uzaydaki en yaygın elementler listesinde, su bileşenleri - hidrojen ve oksijen - birinci ve üçüncü sırayı alır. Yani suyun şu veya bu yerde nereden geldiğini sormaya gerek yok; neden her yerde bulunmadığını sormak daha iyidir. Güneş sistemiyle başlayalım. Suyun ve havanın olmadığı bir yer arıyorsanız çok uzağa gitmenize gerek yok: Ay elinizin altında. Ay'daki atmosfer basıncının düşük olması (neredeyse sıfır) ve sıcaklığın 100 °C'ye yakın olduğu iki haftalık günlerde su hızla buharlaşır. İki haftalık gece boyunca sıcaklık -155°C'ye düşer: bu koşullar altında neredeyse her şey donacaktır.

Apollo astronotları, Ay'a gidiş-dönüş yolculukları için ihtiyaç duydukları tüm havayı, tüm suyu ve tüm iklimlendirme sistemlerini yanlarında götürdüler. Ancak uzak gelecekte keşif gezilerinde muhtemelen artık su ve ondan yapılan çeşitli ürünlerin taşınmasına gerek kalmayacak. Clementine uzay sondasından elde edilen veriler, Ay'ın Kuzey ve Güney Kutuplarındaki derin kraterlerin dibinde donmuş göllerin olup olmadığı konusunda uzun süredir devam eden tartışmayı bir kez daha sona erdiriyor. Ay'ın gezegenlerarası enkazlarla yılda ortalama çarpışma sayısını hesaba katarsak, yüzeye düşen enkazların arasında oldukça büyük buzlu kuyruklu yıldızların olması gerektiğini varsaymamız gerekir. "Yeterince büyük" ne anlama geliyor? Güneş sisteminde, erimeleri halinde Erie Gölü büyüklüğünde bir su birikintisi bırakacak kadar kuyruklu yıldız var.

Elbette yepyeni bir gölün, sıcaklığın 100°C'ye yakın olduğu pek çok sıcak ay gününde hayatta kalmasını bekleyemezsiniz; ancak ay yüzeyine çarpıp buharlaşan herhangi bir kuyruklu yıldız, su moleküllerinin bir kısmını Ay'ın yakınındaki derin kraterlerin dibine bırakır. direkler. Bu moleküller Ay toprağı tarafından emilir ve orada sonsuza kadar kalırlar, çünkü bu tür yerler Ay üzerinde kelimenin tam anlamıyla "Güneşin parlamadığı" tek yerlerdir. (Ay'ın bir tarafının her zaman karanlık olduğuna ikna olduysanız, o zaman çeşitli yetkili kaynaklar tarafından yanıltıldınız; bunlar arasında şüphesiz Pink Floyd'un 1973 tarihli The Dark Side of the Moon albümü de yer alıyor.) Kuzey Kutup Bölgesi'nin güneşe aç sakinleri olarak ve Antarktika, bu yerlerde Güneş'in ne gün boyunca ne de yıl boyunca hiçbir zaman ufkun üzerine çıkmadığını bilir. Şimdi, kenarı gökyüzündeki Güneş'in doğduğu noktadan daha yüksekte olan bir kraterin dibinde yaşadığınızı hayal edin. Böyle bir kraterde ve hatta havanın olmadığı ve ışığı gölgeli köşelere dağıtacak hiçbir şeyin olmadığı Ay'da bile sonsuz karanlıkta yaşamak zorunda kalacaksınız.

Buzdolabınız da soğuk ve karanlık, ancak oradaki buz zamanla buharlaşmaya devam ediyor (bana inanmıyorsanız, uzun bir aradan sonra döndüğünüzde buz küplerinin nasıl göründüğüne bakın), ancak bu kraterlerin dibinde hava o kadar soğuk ki buharlaşma neredeyse duruyor (en azından konuşmamız çerçevesinde bunun var olmadığını varsayabiliriz). Hiç şüphe yok ki, eğer Ay'da bir koloni kurarsak, bunun bu tür kraterlerin yakınına kurulması gerekecek. Bariz avantajlara ek olarak (kolonistlerin bol miktarda buza, eritecek, temizleyecek ve içecek bir şeye sahip olacakları) hidrojen, su moleküllerinden oksijenden ayrıştırılarak da elde edilebilir. Hidrojen ve oksijenin bir kısmı roket yakıtına girecek ve koloniciler oksijenin geri kalanını soluyacak. Uzay gezilerinden sonra boş zamanlarınızda, çıkarılan sudan oluşan donmuş bir gölde buz pateni yapmaya gidebilirsiniz.

Yani, antik krater verileri bize kuyruklu yıldızların Ay'a düştüğünü söylüyor, bu da aynı şeyin Dünya'ya da olduğu anlamına geliyor. Hatta Dünya'nın daha büyük olduğunu ve yerçekiminin daha güçlü olduğunu düşünürsek, kuyruklu yıldızların Dünya'ya çok daha sık düştüğü sonucunu bile çıkarabilirsiniz. Bu doğrudur; Dünyanın doğuşundan günümüze kadar. Üstelik Dünya, uzay boşluğundan hazır küresel bir koma şeklinde ortaya çıkmadı. Güneş'in ve diğer tüm gezegenlerin oluştuğu yoğunlaştırılmış protosolar gazdan büyüdü. Dünya, kendisine yapışan küçük katı parçacıklar ve ardından mineral bakımından zengin asteroitler ve su açısından zengin kuyruklu yıldızlar tarafından sürekli bombardımanla büyümeye devam etti. Hangi anlamda sabittir? Varlığının ilk aşamalarında Dünya'ya düşen kuyruklu yıldızların sıklığının, tüm okyanuslara su sağlamaya yettiğinden şüpheleniliyor. Ancak hâlâ bazı sorular (ve tartışmaya yer var) var. Şu anda üzerinde çalıştığımız kuyruklu yıldızlardan gelen su, okyanuslardan gelen suyla karşılaştırıldığında çok fazla döteryum içeriyor; çekirdeğinde fazladan bir nötron bulunan bir tür hidrojen. Okyanuslar kuyruklu yıldızlarla doluysa, güneş sisteminin başlangıcında Dünya'ya düşen kuyruklu yıldızların kimyasal bileşimi biraz farklıydı.

Dışarıya güvenle çıkabileceğinizi mi düşündünüz? Hayır, Dünya atmosferinin üst katmanlarındaki su içeriği üzerine yapılan son araştırmalar, ev büyüklüğünde buz parçalarının düzenli olarak Dünya'ya düştüğünü gösterdi. Bu gezegenler arası kartopları havayla temas ettiğinde hızla buharlaşıyor, ancak Dünya'nın su bütçesine katkıda bulunmayı başarıyorlar. Eğer düşme sıklığı Dünya'nın 4,6 milyar yıllık tarihi boyunca sabit kaldıysa, bu kartopları Dünya'nın okyanuslarına da katkıda bulunmuş olabilir. Buna, bildiğimiz gibi volkanik patlamalar sırasında atmosfere giren su buharı da eklenince, Dünya'nın yüzeydeki su kaynağını çeşitli yollarla aldığı ortaya çıkıyor. Görkemli okyanuslarımız artık dünya yüzeyinin üçte ikisini kaplıyor, ancak dünya kütlesinin yalnızca beş binde birini oluşturuyor. Çok küçük bir pay gibi görünebilir, ancak yine de bir buçuk kentilyon ton kadardır ve herhangi bir zamanda bunun %2'si buz şeklindedir. Eğer Dünya Venüs gibi güçlü bir sera etkisi yaşarsa, atmosferimiz aşırı miktarda güneş enerjisini emecek, hava sıcaklıkları yükselecek, okyanuslar kaynayıp hızla buharlaşarak atmosfere karışacak. Bu kötü olacak. Sadece Dünya'nın florası ve faunası yok olmakla kalmayacak - bu çok açık - evrensel yıkımın zorlayıcı (kelimenin tam anlamıyla) nedenlerinden biri, su buharına doymuş atmosferin üç yüz kat daha büyük hale gelmesi olacak. Hepimiz yerle bir olacağız.

Venüs, güneş sistemindeki diğer gezegenlerden birçok bakımdan farklıdır; buna kalın, yoğun, ağır karbondioksit atmosferi de dahildir; basıncı Dünya atmosferinin yüz katıdır. Orada da yerle bir olurduk. Bununla birlikte, Venüs'ün en şaşırtıcı özelliklerine ilişkin sıralamamda, ilk sırada, tümü nispeten yakın zamanda oluşan ve tüm yüzeye eşit olarak dağılmış olan kraterlerin varlığı yer alıyor. Görünüşte zararsız olan bu özellik, gezegen ölçeğinde kraterleşme saatini sıfırlayan ve geçmiş çarpışmalara dair tüm kanıtları silen tek bir felaketi akla getiriyor. Bu, örneğin küresel bir sel gibi aşındırıcı bir iklim olgusunda mümkündür. Ve ayrıca - büyük ölçekli jeolojik (zührevi değil) aktivite, örneğin, Venüs'ün tüm yüzeyini Amerikalı bir sürücünün rüyasına - tamamen döşeli bir gezegene dönüştüren lav akıntıları. Saati sıfırlayan şey aniden ve anında gerçekleşti. Ancak burada her şey net değil. Eğer gerçekten Venüs'te küresel bir sel olduysa, bu kadar su şimdi nereye gitti? Yüzeyin altına mı indiniz? Atmosfere mi buharlaştı? Yoksa Venüs suyla değil de başka bir maddeyle mi sular altında kalmıştı?

Merakımız ve cehaletimiz yalnızca Venüs'le sınırlı değil, diğer gezegenlere de yayılıyor. Mars bir zamanlar dolambaçlı nehirler, taşkın yatakları, deltalar, küçük derelerden oluşan bir ağ ve akan sularla oyulmuş devasa kanyonlarla gerçek bir bataklıktı. Güneş sisteminin herhangi bir yerinde bol miktarda su kaynağı varsa, buranın Mars'ta olduğuna dair yeterli kanıtımız zaten var. Ancak bugün Mars'ın yüzeyi tamamen kuru ve bunun nedeni belli değil. Gezegenimizin erkek ve kız kardeşi Mars ve Venüs'e baktığımda, Dünya'ya da yeni bir açıdan bakıyorum ve Dünya yüzeyindeki su kaynaklarımızın ne kadar güvenilmez olabileceğini düşünüyorum. Zaten bildiğimiz gibi, Percival Lowell'in hayal gücü, Percival Lowell'ı, yaratıcı Marslı kolonilerinin kutup buzullarından daha kalabalık orta enlemlere su taşımak için Mars'ta ustaca bir kanal ağı inşa ettiklerini öne sürmeye yöneltti. Lowell, gördüklerini (ya da gördüğünü sandığını) açıklamak için, bir şekilde suyunu kaybetmiş, ölmekte olan bir uygarlık icat etti. Ayrıntılı ama şaşırtıcı derecede kusurlu incelemesi Mars as the Abode of Life'da (1909) Lowell, hayalindeki Mars uygarlığının kaçınılmaz çöküşünden yakınıyor:

Gezegenin kuruması hiç şüphesiz yüzeyi tüm yaşamı destekleme yeteneğini kaybedene kadar devam edecek. Zaman mutlaka onu toz gibi uçuracak. Ancak son kıvılcımı da söndüğünde ölü gezegen bir hayalet gibi uzaya fırlayacak ve evrimsel kariyeri sonsuza kadar sona erecektir.

(Lowell, 1908, s. 216)

Lowell bir konuda haklıydı. Eğer bir zamanlar Mars yüzeyinde suya ihtiyaç duyan bir uygarlık (ya da herhangi bir canlı organizma) varsa, o zaman Mars tarihinde bilinmeyen bir aşamada ve bilinmeyen bir nedenden ötürü yüzeydeki tüm su kurudu ve bu da tam olarak böyle bir duruma yol açtı. Lowell'ın tanımladığı gibi bitiyor. Belki de kayıp Mars suyu yeraltına indi ve permafrost tarafından ele geçirildi. Bu nasıl kanıtlanabilir? Mars yüzeyindeki büyük kraterlerden taşan kurumuş çamur çizgileri küçük olanlara göre daha yaygındır. Permafrost'un oldukça derin olduğunu varsayarsak, ona ulaşmak şiddetli bir darbe gerektirecektir. Böyle bir çarpışmadan kaynaklanan enerji, temas halinde yüzeyin altındaki buzu eriterek kirin dışarı sıçramasına neden olabilirdi. Bu özelliklere sahip kraterler, soğuk subpolar enlemlerde, yani permafrost tabakasının yüzeye daha yakın olmasını beklediğiniz yerlerde daha yaygındır. Bazı tahminlere göre, eğer Mars'ta donmuş toprakta saklandığından şüphelendiğimiz ve kesin olarak bildiğimiz gibi, kutuplardaki buzullar tarafından kuşatılmış, erimiş ve yüzeyine eşit bir şekilde dağılmış olsaydı, Mars sürekli bir gezegene dönüşecekti. onlarca metre derinlikte okyanus. Mars'ta hem modern hem de fosil yaşam arayışı, özellikle Mars yüzeyinin altındaki çeşitli yerlere bakmayı içermelidir.

Astrofizikçiler sıvı suyun ve dolayısıyla yaşamın nerede bulunabileceğini düşünmeye başladıklarında, başlangıçta yıldızlarından belirli bir uzaklıkta yörüngede dönen gezegenleri göz önünde bulundurma eğilimindeydiler; ne çok uzak ne de çok yakın. Bu bölgeye genellikle yaşanabilir bölge veya Goldilocks bölgesi adı verilir (önceki bölüme bakın) ve bu, başlangıçta makul bir tahmindi. Ancak buza dönüşmesi gereken suyun sıvı halde kalması sayesinde başka enerji kaynaklarının olduğu yerlerde yaşamın ortaya çıkma olasılığını hesaba katmadı. Bu hafif bir sera etkisi yaratabilir. Bir gezegenin oluşumundan kaynaklanan artık ısı veya kararsız ağır elementlerin radyoaktif bozunması gibi dahili bir enerji kaynağının yanı sıra, bunların her biri Dünyanın iç ısınmasına ve dolayısıyla jeolojik aktivitesine katkıda bulunur. Ek olarak, gezegensel gelgitler aynı zamanda bir enerji kaynağı olarak da hizmet eder; bu, yükselen okyanusun Ay ile dansından daha genel bir kavramdır. Daha önce de gördüğümüz gibi, Jüpiter'in uydusu Io, yörüngesinin tamamen dairesel olmaması ve Io'nun Jüpiter'e yakınlaşması ve uzaklaşması nedeniyle değişen gelgit kuvvetleri nedeniyle sürekli strese maruz kalmaktadır. Io, Güneş'ten o kadar uzakta bulunuyor ki, diğer koşullar altında sonsuza kadar donması gerekirdi, ancak sürekli gelgit değişimleri nedeniyle tüm güneş sistemindeki en şiddetli jeolojik aktiviteye sahip gök cismi unvanını kazandı - her şeye sahip : lav püskürten volkanlar, ateşli uçurumlar ve tektonik değişimler. Bazen modern Io, gezegenimizin doğumdan sonra henüz soğumadığı genç Dünya'ya benzetilir.

Jüpiter'in başka bir uydusu olan ve aynı zamanda gelgit kuvvetlerinden ısı çeken Europa da daha az ilgi çekici değil. Bilim adamları uzun zamandır Avrupa'nın kalın, göç eden buz tabakalarıyla kaplı olduğundan ve altında sulu kar veya sıvı su okyanusunun bulunduğundan şüpheleniyorlardı ve yakın zamanda (Galileo uzay sondasından alınan görüntülere dayanarak) doğruladılar. Tam bir su okyanusu! Orada buzda balık tutmanın nasıl bir şey olduğunu hayal edin. Ve aslında, Jet Propulsion Laboratuvarı'ndan mühendisler ve bilim adamları, buzun üzerine inecek, içinde bir delik bulacak (veya kendisini kesecek veya batıracak), derin deniz videosunu indirecek olan Europa'ya bir uzay sondası göndermeyi zaten düşünüyorlar. Kamerayı içine alıyoruz ve orada ne olduğunu ve nasıl olduğunu görelim. Dünyadaki yaşamın kökeni büyük olasılıkla okyanuslarda olduğundan, Avrupa'nın okyanuslarında yaşamın varlığı hiçbir şekilde boş bir hayal değildir; Bana göre suyun en şaşırtıcı kalitesi, hepimizin okuldaki kimya derslerinde öğrendiğimiz hak edilmiş "evrensel çözücü" etiketi ya da suyun sıvı kaldığı alışılmadık derecede geniş sıcaklık aralığı değildir. Suyla ilgili en şaşırtıcı şey, suyun kendisi de dahil olmak üzere neredeyse tüm maddelerin soğutulduğunda yoğunluğu artarken, suyun 4°C'nin altına soğutulduğunda yoğunluğunun giderek azalmasıdır. Sıfır derecede donduğunda, herhangi bir sıcaklıkta sıvı duruma göre daha az yoğun hale gelir ve bu, su boruları için can sıkıcı olsa da balıklar için çok iyidir. Kışın hava sıcaklığı sıfırın altına düştüğünde sıcaklığı 4 derece olan su dibe çökerek orada kalır ve yüzeyde çok yavaş yüzen bir buz tabakası büyüyerek daha sıcak olan suyu soğuk havadan izole eder.

Eğer bu yoğunluk değişimi 4 derecenin altındaki sıcaklıklarda meydana gelmeseydi, o zaman donma noktasının altındaki bir hava sıcaklığında, rezervuarın dış yüzeyi soğuyacak ve dibe batacak, daha sıcak su ise yukarıya çıkacaktı. Böyle bir zorlamalı konveksiyon, tüm su kütlesini hızlı bir şekilde sıfıra kadar soğutacak ve ardından yüzey donmaya başlayacaktır. Daha yoğun olan buz batar ve suyun tüm kalınlığı tabandan yüzeye kadar donar. Böyle bir dünyada buzda balık tutmak diye bir şey olmayacaktı çünkü bütün balıklar dondurulacaktı; canlı canlı dondurulacaktı. Ve buzda balık tutmayı sevenler, ya henüz donmamış bir su tabakasının altında ya da tamamen donmuş bir rezervuar bloğunun üzerinde oturacaklardı. Donmuş bir Kuzey Kutbu'nda seyahat etmek için buzkıranlara ihtiyaç duyulmayacak: Arktik Okyanusu ya dibe kadar donacak ya da buz tabakası altta kalacağı için normal nakliyeye açık kalacak. Ve buzun üzerinde dilediğiniz kadar yürüyebilir ve düşmekten korkmazsınız. Böyle paralel bir dünyada buz kütleleri ve buzdağları batacak ve 1912'de Titanik sakin bir şekilde varış noktasına - New York'a doğru yelken açacaktı.

Galakside suyun varlığı sadece gezegenler ve uydularıyla sınırlı değil. Su moleküllerinin yanı sıra amonyak, metan ve etil alkol gibi diğer bilinen ev kimyasalları da ara sıra yıldızlararası gaz bulutlarında tespit ediliyor. Belirli koşullar altında (düşük sıcaklık ve yüksek yoğunluk), bir grup su molekülü yakındaki bir yıldızın enerjisini güçlendirilmiş yüksek yoğunluklu yönlendirilmiş mikrodalga radyasyonu şeklinde uzaya yeniden yayabilir. Bu olgunun fiziği, lazerde görünür ışıkta meydana gelen her şeye çok benzer. Ancak bu durumda, bir lazerden değil, bir maserden bahsetmek daha iyidir - "Uyarılmış radyasyon emisyonuyla mikrodalga amplifikasyonu" ifadesi bu şekilde kısaltılır. Yani su sadece galaksinin her yerinde değil, bazen de uzayın derinliklerinden size doğru yayılıyor.

Suyun Dünya'daki yaşam için gerekli olduğunu biliyoruz, ancak galaksinin herhangi bir köşesinde yaşamın ortaya çıkması için suyun gerekli bir koşul olduğunu ancak varsayabiliriz. Bununla birlikte, kimya konusunda bilgisiz insanlar sıklıkla suyun ölümcül bir madde olduğuna ve temas edilmemesinin daha iyi olduğuna inanırlar. 1997 yılında, Eagle Rock, Idaho'da on dört yaşında bir lise öğrencisi olan Nathan Zoner, teknoloji karşıtı önyargı ve buna bağlı "kemofobi" üzerine hak ettiği bir üne kavuşan nesnel bir çalışma yürüttü. Nathan sokakta yoldan geçenleri dihidrojen monoksit kullanımının sıkı kontrol edilmesini veya yasaklanmasını talep eden bir dilekçeyi imzalamaya davet etti. Genç deneyci, bu maddenin tat ve kokudan yoksun, kabus gibi özelliklerinin bir listesini verdi:

Dihidrojen monoksit asit yağmurunun ana bileşenidir;

Er ya da geç bu madde temas ettiği her şeyi çözer;

Yanlışlıkla solunması halinde ölümcül olabilir;

Gaz halindeyken ciddi yanıklar bırakır;

Terminal kanser hastalarından alınan tümörlerde bulunmuştur.

Zohner'in ulaştığı elli kişiden 43'ü dilekçeyi imzaladı, altısı kararsızdı ve biri dihidrojen monoksitin ateşli bir destekçisiydi ve imzalamayı reddetti.

Yaşam alanı

Bir kişiye nereli olduğunu sorarsanız, cevap genellikle doğduğu şehrin veya çocukluğunu geçirdiği dünya üzerindeki bir yerin adı olacaktır. Ve bu kesinlikle doğru. Fakat

Astrokimyasal olarak doğru bir cevap şu olabilir: "Beş milyar yıldan fazla bir süre önce ölen birçok büyük yıldızın patlamasından kaynaklanan enkazdan geliyorum." Uzay ana kimya fabrikasıdır. Evrene hidrojen, helyum ve bir damla lityum (en hafif üç element) sağlayan Büyük Patlama tarafından başlatıldı. Geriye kalan doksan iki doğal olarak oluşan element, Dünya'daki, insanlar ve diğer canlı organizmalardaki her bir karbon, kalsiyum ve fosfor dahil olmak üzere yıldızları yarattı. Eğer yıldızlara kilitli kalsaydı, bu kadar zengin hammadde çeşitliliğine kimin ihtiyacı olurdu? Ancak yıldızlar öldüğünde, kütlelerinin aslan payını kozmosa geri verirler ve yakındaki gaz bulutlarını, daha sonra gelecek nesil yıldızları zenginleştiren atomlarla doldururlar.

Doğru koşullar (doğru sıcaklık ve doğru basınç) ortaya çıkarsa birçok atom bir araya gelir ve basit moleküller ortaya çıkar. Bundan sonra birçok molekül daha büyük ve daha karmaşık hale gelir ve bunun mekanizmaları hem karmaşık hem de yaratıcıdır. Sonuçta, karmaşık moleküller kendi kendine organize olarak şu ya da bu türden canlı organizmalara dönüşür ve bu muhtemelen Evrenin milyarlarca köşesinde gerçekleşir. Bunlardan en az birinde moleküller o kadar karmaşık hale geldi ki zekayı ve ardından bu sayfadaki simgelerde özetlenen fikirleri formüle etme ve birbirleriyle iletişim kurma yeteneğini geliştirdiler.

Evet, evet, tükenmiş yıldızların kalıntıları olmasaydı sadece insanlar değil, uzaydaki diğer tüm canlı organizmalar, yaşadıkları gezegenler ve aylar da olmazdı. Genel olarak çöpten oluşuyorsunuz. Bu durumu kabullenmeniz gerekecek. Mutlu olmak daha iyi. Sonuçta Evrenin hepimizin içinde yaşadığı fikrinden daha asil ne olabilir? Hayatı pişirmek için nadir malzemelere ihtiyacınız yok. Uzaydaki bolluk açısından ilk beş sırayı hangi elementlerin işgal ettiğini hatırlayalım: hidrojen, helyum, oksijen, karbon ve nitrojen. Kimseyle molekül oluşturmayı sevmeyen kimyasal olarak inert helyum dışında, Dünya'daki yaşamın dört ana bileşenini elde ediyoruz. Galaksideki yıldızları saran devasa bulutların kanatlarında beklerler ve sıcaklık birkaç bin derecenin altına düştüğü anda moleküller oluşturmaya başlarlar. Aynı anda iki atomun molekülleri oluşur: bu karbon monoksit ve bir hidrojen molekülüdür (birbirine bağlı iki hidrojen atomu). Sıcaklığı biraz daha düşürün ve biyolojik mutfağın basit ama yüksek kaliteli ürünleri olan su (H2O), karbondioksit (CO2) ve amonyak (NH3) gibi stabil üç veya dört atomlu moleküller elde edersiniz. Sıcaklık biraz daha düşerse, beş ve altı atomdan oluşan bir dizi molekül ortaya çıkacaktır. Ve karbon sadece yaygın değil, aynı zamanda kimyasal açıdan da çok aktif olduğundan, çoğu molekülde bulunur - aslında yıldızlararası ortamda gözlemlenen tüm "molekül türlerinin" dörtte üçü en az bir karbon atomu içerir. . Umut verici. Ancak uzay moleküller için oldukça tehlikeli bir yerdir. Süpernova patlamalarının enerjisi tarafından yok edilmezlerse, yakındaki ultra parlak yıldızlardan gelen ultraviyole radyasyon konuyu tamamlar.

Molekül ne kadar büyük olursa saldırıya karşı o kadar az dirençli olur. Moleküller şanslıysa ve nispeten sessiz veya korunaklı bölgelerde yaşıyorsa, hayatta kalarak kozmik toz taneciklerinin bir parçası haline gelebilir ve sonunda asteroitler, kuyruklu yıldızlar, gezegenler ve insanlara dönüşebilirler. Ancak yıldız saldırısı orijinal moleküllerin hiçbirini canlı bırakmasa bile, yalnızca belirli bir gezegenin oluşumu sırasında değil, aynı zamanda gezegenin esnek yüzeyinde ve altında da karmaşık moleküller oluşturmak için hala bol miktarda atom ve zaman olacaktır. . En yaygın kompleks moleküllerden bazıları arasında adenin (DNA'nın bir parçası olan bir nükleotid veya "baz"), glisin (bir protein öncüsü) ve glikoaldehit (bir hidrokarbon) bulunur. Tüm bu ve benzeri bileşenler, yaşamın alışık olduğumuz formda ortaya çıkması için gereklidir ve şüphesiz ki sadece Dünya'da bulunmuyor.

Ancak un, su, maya ve tuzun henüz ekmek olmaması gibi, tüm bu organik moleküllerin bacchanalia'sı da henüz yaşam değildir. Hammaddeden canlıya geçişin kendisi bir sır olarak kalsa da, bunun gerçekleşebilmesi için birçok koşulun gerekli olduğu açıktır. Çevre, molekülleri birbirleriyle deney yapmaya teşvik etmeli ve aynı zamanda gereksiz yaralanmalara karşı koruma sağlamalıdır. Hem yakın temas hem de daha fazla hareket kabiliyeti sağladıkları için sıvılar bunun için özellikle iyidir. Çevre kimyasal reaksiyonlar için ne kadar fazla fırsat sağlarsa, sakinlerinin deneyleri de o kadar yaratıcı olur. Fizik yasalarının gösterdiği başka bir faktörün hesaba katılması önemlidir: Kimyasal reaksiyonlar kesintisiz bir enerji kaynağı gerektirir.

Dünyadaki yaşamın gelişebileceği geniş sıcaklık, basınç, asitlik ve radyasyon aralığını göz önünde bulundurduğumuzda ve bir mikrobun rahat köşesinin diğerinin işkence odası olduğunu hatırladığımızda, bilim adamlarının neden artık ek yaşam önerme hakkına sahip olmadığı açıkça ortaya çıkıyor. diğer yerlerdeki koşullar. Bu tür sonuçların sınırlamalarının mükemmel bir örneği, 17. yüzyıl Hollandalı gökbilimci Christiaan Huygens'in büyüleyici kitabı "Cosmotheoros"ta verilmektedir: Yazar, kenevirin diğer gezegenlerde yetiştirilmesi gerektiğine inanıyor - aksi takdirde, gemi halatları neyden yapılırdı? gemileri yönetmek ve denizlerde gezinmek mi? Aradan üç yüz yıl geçti ve biz bir avuç molekülle yetiniyoruz. Bunları iyice karıştırıp sıcak bir yere koyarsanız, yalnızca birkaç yüz milyon yıl içinde gelişen mikroorganizma kolonilerine sahip olacağımızı bekleyebilirsiniz. Dünyadaki yaşam alışılmadık derecede verimli, buna hiç şüphe yok. Peki ya Evrenin geri kalanı? Eğer başka bir yerde gezegenimize en azından bir ölçüde benzeyen bir gök cismi varsa, belki o da benzer kimyasal reaktiflerle benzer deneyler gerçekleştirmiştir ve bu deneyler, Evrenin her yerinde aynı olan aynı fiziksel yasalarla düzenlenmiştir.

Mesela karbonu ele alalım. Hem kendisiyle hem de diğer elementlerle çeşitli bağlantılar oluşturabiliyor ve bu nedenle inanılmaz sayıda kimyasal bileşiğe dahil oluyor - bu konuda periyodik tablonun tamamında eşi benzeri yok. Karbon, diğer tüm elementlerin toplamından daha fazla molekül oluşturur (10 milyon - buna ne dersiniz?). Tipik olarak, bir molekül oluşturmak için atomlar bir veya daha fazla dış elektronu paylaşarak yük vagonları arasındaki kam bağlantıları gibi birbirlerini yakalarlar. Her karbon atomu, bir, iki, üç veya dört başka atomla - ancak bir hidrojen atomu, örneğin yalnızca bir atomla, oksijen - bir veya ikiyle, nitrojen - üç atomla bu tür bağlar oluşturma yeteneğine sahiptir.

Karbon kendisiyle birleştiğinde uzun zincirlerin, kapalı halkaların veya dallanmış yapıların her türlü kombinasyonundan birçok molekül oluşturur. Bu karmaşık organik moleküller, küçük moleküllerin ancak hayal edebileceği yeteneklere sahiptir. Örneğin, bir uçta bir görevi, diğer uçta başka bir görevi yerine getirme, bükme, katlama, diğer moleküllerle iç içe geçme, giderek daha fazla yeni özellik ve niteliklere sahip maddeler yaratma yeteneğine sahiptirler - onlara hiçbir engel yoktur. Belki de en dikkat çekici karbon bazlı molekül, her canlı organizmanın bireysel görünümünün şifrelendiği çift sarmallı DNA'dır. Peki ya su? Yaşamın sağlanması söz konusu olduğunda suyun çok faydalı bir niteliği vardır; çoğu biyoloğa göre çok geniş bir sıcaklık aralığında sıvı halde kalır. Ne yazık ki çoğu biyolog yalnızca suyun 100 santigrat derece sıcaklıkta sıvı kaldığı Dünya'yı dikkate alıyor. Bu arada, Mars'ın bazı yerlerinde atmosfer basıncı o kadar düşük ki su hiç sıvı değil - kendinize bir bardak H2O döktüğünüz anda tüm su aynı anda kaynayıp donacak! Ancak Mars atmosferinin şu anki durumu ne kadar talihsiz olursa olsun, geçmişte çok büyük sıvı su rezervlerinin varlığına olanak tanımıştı. Eğer kızıl gezegenin yüzeyinde yaşam bir zamanlar mevcut olsaydı, bu ancak o zamandı.

Dünya'ya gelince, yüzeyindeki su çok iyi, hatta bazen çok iyi ve hatta ölümcül. Nereden geldi? Daha önce de gördüğümüz gibi, buraya kısmen kuyruklu yıldızlar tarafından getirildiğini varsaymak mantıklıdır: suya doymuş oldukları söylenebilir (elbette donmuş), Güneş Sisteminde milyarlarca tane var, bazıları oldukça büyüktü ve Güneş Sistemi yeni oluştuğunda sürekli olarak genç Dünya'yı bombaladılar. Volkanlar sadece magmanın çok sıcak olması nedeniyle değil, aynı zamanda yükselen sıcak magmanın yeraltı suyunu buhara dönüştürmesi ve buharın hızla genişleyerek patlamaya neden olması nedeniyle de patlar. Buhar artık yer altı boşluklarına sığmaz ve yanardağın kapağı yırtılarak H2O'nun yüzeye çıkmasına neden olur. Bütün bunlar göz önüne alındığında gezegenimizin yüzeyinin suyla dolu olması şaşırtıcı olmasa gerek. Dünyadaki canlı organizmaların tüm çeşitliliğine rağmen hepsinin ortak DNA bölümleri vardır. Hayatında Dünya'dan başka bir şey görmemiş bir biyolog yalnızca yaşamın çok yönlülüğüne sevinir, ancak bir astrobiyolog daha büyük ölçekte bir çeşitliliğin hayalini kurar: tamamen yabancı DNA'ya veya tamamen başka bir şeye dayalı yaşam.

Ne yazık ki şu ana kadar gezegenimiz bunun tek biyolojik örneği. Ancak bir astrobiyolog, Dünya'nın ekstrem ortamlarında yaşayan organizmaları inceleyerek, uzayın derinliklerinde bir yerde yaşayan canlı organizmalar hakkında hipotezler toplamayı göze alabilir. Bu ekstremofilleri aramaya başladığınızda, neredeyse her yerde yaşadıkları ortaya çıkıyor: nükleer atık çöplüklerinde, asit gayzerlerinde, demirle doymuş asidik nehirlerde, kimyasal süspansiyonlar kusan derin deniz kaynaklarında ve su altı yanardağlarının yakınında, permafrostta. , cüruf yığınlarında, endüstriyel tuz havuzlarında ve muhtemelen balayına gitmeyeceğiniz, ancak muhtemelen diğer çoğu gezegen ve ay için oldukça tipik olan her türlü yerde. Biyologlar bir zamanlar yaşamın Darwin'in yazdığı gibi "sıcak bir havuzda" başladığına inanıyorlardı (Darwin 1959, s. 202); Ancak son zamanlarda biriken kanıtlar, bizi Dünya'daki ilk canlı organizmaların ekstremofiller olduğu fikrine yöneltiyor.

Bir sonraki bölümde göreceğimiz gibi, varlığının ilk yarım milyar yılı boyunca güneş sistemi bir atış poligonundan başka bir şeye benzememişti. Büyük ve küçük kayalar sürekli olarak Dünya yüzeyine düşerek geride kraterler bıraktı ve kayaları toz haline getirdi. “Hayat” projesini başlatmaya yönelik her türlü girişim derhal durdurulacaktır. Ancak yaklaşık dört milyar yıl önce bombardıman hafifledi ve dünya yüzeyinin sıcaklığı düşmeye başladı; bu da karmaşık kimyasal deneylerin sonuçlarının hayatta kalmasına ve gelişmesine olanak sağladı. Eski ders kitapları güneş sisteminin doğuşundan itibaren zamanı sayar ve yazarları genellikle Dünya'nın oluşumunun 700-800 milyon yıl sürdüğünü iddia eder. Ancak durum böyle değil: Gezegenin kimya laboratuvarındaki deneyler, göksel bombardıman sona ermeden başlayamazdı. 600 milyon yıllık "savaşı" çıkarmaktan çekinmeyin - ve tek hücreli mekanizmaların ilkel sıvıdan sadece 200 milyon yıl içinde çıktığı ortaya çıktı. Her ne kadar bilim insanları yaşamın tam olarak nasıl başladığını hâlâ anlayamasa da doğanın bu konuda herhangi bir sıkıntısı yok gibi görünüyor.

Astrokimyacılar sadece birkaç on yıl içinde uzun bir yol kat ettiler: Yakın zamana kadar uzaydaki moleküller hakkında hiçbir şey bilmiyorlardı, ancak bugün neredeyse her yerde birçok farklı bileşik keşfettiler. Üstelik son on yılda astrofizikçiler, gezegenlerin de diğer yıldızların etrafında döndüğünü ve sadece Güneş Sistemi'nin değil, her yıldız sisteminin kendi kozmik evimizdekiyle aynı dört ana yaşam bileşeniyle dolu olduğunu doğruladılar. Elbette hiç kimse, sıcaklığın yalnızca bin derece olduğu "soğuk" bir yıldızda bile bir yıldızda yaşam bulmayı beklemiyor, ancak Dünya'daki yaşam genellikle sıcaklığın birkaç yüz dereceye ulaştığı yerlerde bulunur. Tüm bu keşifler birlikte ele alındığında, Evrenin aslında bize hiç de yabancı ve yabancı olmadığı, aslında ona temel düzeyde zaten aşina olduğumuz sonucuna varıyoruz. Ama birbirimizi ne kadar yakından tanıyoruz? Herhangi bir canlı organizmanın Dünya'dakiler gibi karbon bazlı olması ve suyu diğer tüm sıvılara tercih etmesi olasılığı nedir? Örneğin evrende en bol bulunan elementlerden biri olan silikonu düşünün. Periyodik tabloda silikon doğrudan karbonun altındadır, bu da dış kabuklarında aynı elektron konfigürasyonuna sahip oldukları anlamına gelir. Silikon da karbon gibi bir, iki, üç veya dört başka atomla bağ oluşturabilir. Doğru koşullar altında zincir molekülleri de oluşturabilir. Silikonun kimyasal bileşikler oluşturma potansiyeli karbonla hemen hemen aynı olduğundan, ondan yaşamın doğabileceğini varsaymak mantıklıdır.

Ancak silikonun bir zorluğu var: karbondan on kat daha az yaygın olmasının yanı sıra çok güçlü bağlar da yaratıyor. Özellikle silikon ve hidrojeni birleştirirseniz organik kimyanın temellerini değil taşları elde edersiniz. Dünya üzerinde bu kimyasal bileşiklerin raf ömrü uzundur. Ve bir kimyasal bileşiğin canlı bir organizmaya faydalı olabilmesi için, çevreden gelen çok güçlü saldırılara dayanamayacak kadar güçlü, ancak daha sonraki deneylerin olasılığını ortadan kaldıracak kadar da yıkılmaz olmayan bağlara ihtiyacı vardır. Sıvı su ne kadar gereklidir? Bu gerçekten kimyasal deneylere uygun tek ortam mı, besinleri canlı bir organizmanın bir kısmından diğerine aktarabilen tek ortam mı? Belki yaşayan organizmaların herhangi bir sıvıya ihtiyacı vardır. Örneğin amonyak doğada oldukça yaygındır. Ve etil alkol. Her ikisi de evrende en bol bulunan elementlerden yapılmıştır. Suyla karışan amonyak, sudan çok daha düşük bir sıcaklıkta donar (0°C yerine -73°C), bu da sıvıyı seven canlı organizmaların bulunma şansının olduğu sıcaklık aralığını genişletir. Başka bir seçenek daha var: İç ısı kaynaklarının az olduğu bir gezegende, örneğin yıldızından çok uzakta dönen ve kemiklerine kadar donmuş olan bir gezegende, genellikle gaz halindeki metan da ısı kaynağı rolünü oynayabilir. gerekli sıvı. Bu tür bileşiklerin raf ömrü uzundur. Ve bir kimyasal bileşiğin canlı bir organizmaya yararlı olabilmesi için, çevreden gelen çok güçlü saldırılara dayanamayacak kadar güçlü, ancak daha sonraki deneylerin olasılığını ortadan kaldıracak kadar da yıkılmaz olmayan bağlara ihtiyacı vardır.

Sıvı su ne kadar gereklidir? Bu gerçekten kimyasal deneylere uygun tek ortam mı, besinleri canlı bir organizmanın bir kısmından diğerine aktarabilen tek ortam mı? Belki yaşayan organizmaların herhangi bir sıvıya ihtiyacı vardır. Örneğin amonyak doğada oldukça yaygındır. Ve etil alkol. Her ikisi de evrende en bol bulunan elementlerden yapılmıştır. Suyla karışan amonyak, sudan çok daha düşük bir sıcaklıkta donar (0°C yerine -73°C), bu da sıvıyı seven canlı organizmaların bulunma şansının olduğu sıcaklık aralığını genişletir. Başka bir seçenek daha var: İç ısı kaynaklarının az olduğu bir gezegende, örneğin yıldızından çok uzakta dönen ve kemiklerine kadar donmuş olan bir gezegende, genellikle gaz halindeki metan da ısı kaynağı rolünü oynayabilir. gerekli sıvı.

2005 yılında Huygens uzay sondası (adını kim olduğunu biliyorsunuz) Satürn'ün organik bileşikler açısından zengin ve Dünya'nınkinden on kat daha kalın bir atmosfere sahip en büyük ayı olan Titan'a indi. Her biri tamamen gazdan oluşan ve katı bir yüzeye sahip olmayan Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün gezegenleri dışında, güneş sistemimizde yalnızca dört gök cismi dikkate değer bir atmosfere sahiptir: Venüs, Dünya, Mars ve Titan. Titan kesinlikle rastgele bir araştırma nesnesi değildir. Orada bulunabilecek moleküllerin listesi saygı uyandırıyor: buna su, amonyak, metan ve etanın yanı sıra polisiklik aromatik hidrokarbonlar adı verilen birçok halkalı moleküller de dahildir. Titan'daki su buzu o kadar soğuk ki çimento kadar sert. Ancak sıcaklık ve basıncın birleşimi metanı sıvılaştırıyor ve ilk Huygens görüntüleri sıvı metandan oluşan akarsuları, nehirleri ve gölleri gösteriyor. Titan'ın yüzeyindeki kimyasal ortam bazı yönlerden genç Dünya'daki çevreyi anımsatıyor; bu nedenle pek çok astrobiyolog Titan'ı Dünyanın uzak geçmişini incelemek için "yaşayan" bir laboratuvar olarak görüyor. Nitekim yirmi yıl önce yapılan deneyler, Titan'ın bulanık atmosferini oluşturan gazların ışınlanmasıyla elde edilen organik süspansiyona su ve bir miktar asit kattığımızda, bize on altı amino asit elde edileceğini göstermişti.

Son zamanlarda biyologlar Dünya gezegeninin yüzeyinin altındaki toplam biyokütlenin muhtemelen yüzeydekinden daha fazla olduğunu öğrendiler. Özellikle dayanıklı canlı organizmalar üzerinde yapılan güncel araştırmalar, yaşamın hiçbir engel veya sınır tanımadığını defalarca göstermektedir. Yaşamın kökenine ilişkin koşulları inceleyen araştırmacılar artık yakın gezegenlerde küçük yeşil adamlar arayan "çılgın profesörler" değil, daha ziyade geniş bir araç yelpazesine sahip genelci bilim adamlarıdır: sadece astrofizik, kimya ve biyoloji alanlarında değil, ama aynı zamanda jeoloji ve planetolojide de; çünkü her yerde yaşam aramak zorundalar.

Yıldız türüne bağlı olarak yaşanabilir bölgeyi bulmaya yönelik bir sistem örneği.

Astronomide, yaşanabilir bölge, yaşanabilir bölge, yaşam bölgesi (yaşanabilir bölge, HZ) uzayda bulunanların yüzeyindeki koşulların, üzerindeki koşullara yakın olacağı ve suyun sıvı fazda varlığını sağlayacağı hesaplamasıyla belirlenen koşullu bir bölgedir. Buna göre, bu tür gezegenler (veya onların gezegenleri), Dünya'dakine benzer yaşamın ortaya çıkmasına elverişli olacaktır. Yakınlardaki yaşanabilir bölgede yaşamın ortaya çıkma olasılığı en yüksektir ( yıldız çevresi yaşanabilir bölge, CHZ ), yaşanabilir bölgede bulunan ( galaktik yaşanabilir bölge, GHZ), ancak ikincisi hakkındaki araştırmalar henüz başlangıç ​​​​aşamasındadır.

Bir gezegenin yaşanabilir bölgedeki konumu ile yaşam için elverişliliğinin mutlaka birbiriyle ilişkili olmadığı unutulmamalıdır: ilk özellik, gezegen sistemindeki koşulları bir bütün olarak tanımlar ve ikincisi - doğrudan gök cismi yüzeyinde. .

İngiliz edebiyatında yaşanabilir bölge aynı zamanda Goldilocks bölgesi (Goldilocks Bölgesi). Bu başlık bir İngiliz masalına göndermedir Goldilocks ve Üç Ayı Rusça'da "Üç Ayı" olarak bilinir. Bir masalda Goldilocks, her birinde nesnelerden birinin çok büyük (sert, sıcak vb.), diğerinin çok küçük (yumuşak, soğuk ..) olduğu üç benzer nesneden oluşan birkaç set kullanmaya çalışır. .) ve aralarındaki üçüncü, öğenin "tam olarak doğru" olduğu ortaya çıkıyor. Aynı şekilde bir gezegenin yaşanabilir bölgede olabilmesi için yıldıza ne çok uzak ne de çok yakın olması, tam tersine “doğru” mesafede olması gerekiyor.

Bir yıldızın yaşanabilir bölgesi

Yaşanabilir bölgenin sınırları, birçok biyokimyasal reaksiyonda gerekli bir çözücü olduğundan, içinde yer alan gezegenlerde sıvı su bulunması gerekliliğine dayanarak belirlenmektedir.

Yaşanabilir bölgenin dış sınırının ötesinde, gezegen, ışınımsal kayıpları telafi etmeye yetecek kadar güneş ışınımı almıyor ve sıcaklığı, suyun donma noktasının altına düşecek. Yıldıza yaşanabilir bölgenin iç sınırından daha yakın olan bir gezegen, radyasyon nedeniyle aşırı derecede ısınacak ve suyun buharlaşmasına neden olacaktır.

Bu olgunun mümkün olduğu yıldızdan uzaklık, yıldızın boyutundan ve parlaklığından hesaplanır. Belirli bir yıldızın yaşanabilir bölgesinin merkezi aşağıdaki denklemle tanımlanır:

Güneş sisteminde yaşanabilir bölge

Yaşanabilir bölgenin nereye uzandığına dair farklı tahminler var:

Galaktik yaşanabilir bölge

Bir galaksideki gezegen sisteminin konumunun yaşamın gelişme olasılığını etkilemesi gerektiği düşüncesi, sözde kavramın ortaya çıkmasına neden oldu. "galaktik yaşanabilir bölge" ( GHZ galaktik yaşanabilir bölge ). Konsept 1995 yılında geliştirildi Guillermo González, itirazına rağmen.

Galaktik yaşanabilir bölge, mevcut fikirlere göre, galaktik disk düzleminde yer alan halka şeklinde bir bölgedir. Yaşanabilir bölgenin galaktik merkezden 7 ila 9 kpc uzaklıkta bulunan, zamanla genişleyen ve 4 ila 8 milyar yaşındaki yıldızları içeren bir bölgede yer aldığı tahmin ediliyor. Bu yıldızların %75'i Güneş'ten daha yaşlıdır.

2008 yılında bir grup bilim insanı, en azından Samanyolu gibi galaksilerde, Güneş gibi yıldızların uzun mesafeler boyunca göç edebileceğini öne süren kapsamlı bilgisayar simülasyonları yayınladı. Bu durum galaksinin bazı bölgelerinin yaşamın oluşumu için diğerlerine göre daha uygun olduğu kavramıyla çelişiyor.

Yaşanabilir bölgedeki gezegenleri arayın

Yaşanabilir bölgelerdeki gezegenler, hem dünya dışı yaşamı hem de insanlığın gelecekteki evlerini arayan bilim insanları için son derece ilgi çekicidir.

Dünya dışı akıllı yaşamın olasılığını belirlemeye çalışan Drake denklemi bir değişken içerir ( hayır) gezegenlerin bulunduğu yıldız sistemlerinde yaşanabilir gezegenlerin sayısı olarak. Goldilocks'u bulmak bu değişkenin değerlerini netleştirmeye yardımcı olur. Son derece düşük değerler, bir dizi son derece olası olmayan olayın yaşamın kökenine yol açtığını belirten benzersiz Dünya hipotezini destekleyebilir. Yüksek değerler, Kopernik'in konumdaki sıradanlık ilkesini güçlendirebilir: çok sayıda Goldilocks gezegeni, Dünya'nın benzersiz olmadığı anlamına gelir.

Yıldızların yaşanabilir bölgelerinde Dünya boyutunda gezegenlerin araştırılması, yaşanabilir bölgelerdeki gezegenlerin özelliklerini araştırmak ve toplamak için (7 Mart 2009, UTC'de başlatıldı) kullanılan misyonun önemli bir parçasıdır. Nisan 2011 itibariyle, 54'ü yaşanabilir bölgelerde bulunan 1.235 olası gezegen keşfedildi.

Yaşanabilir bölgede olduğu doğrulanan ilk ötegezegen Kepler-22 b, 2011 yılında keşfedilmişti. 3 Şubat 2012 itibarıyla, yıldızlarının yaşanabilir bölgelerinde olduğu güvenilir şekilde doğrulanan dört gezegenin olduğu biliniyor.