Dünya’daki hayatın kökeni Mars mı? >> Kızıl gezegen üzerinde 4 milyar yıl önce su ve oksijen vardı

Mars-Maven-NASA-Atmosphere

Mars’a gönderilen Spirit, Opportunity ve Curiosity araçları, kızıl gezegende 4 milyar yıl önce bol oksijen ve engin okyanuslar olduğunu açığa çıkardı.

Dünya atmosferinde oksijenin 2,5 milyar yıl önce fotosentez yapan bakteriler yoluyla ortaya çıktığını düşündüğümüzde, kızıl gezegenin Dünya’dan çok daha önce hayata elverişli olduğu anlaşılıyor.

Öyleyse hayat Dünya’dan önce Mars’ta ortaya çıkmış olabilir mi? Bugüne kadar Dünya’yı hayatın beşiği olarak kabul ediyorduk. Oysa hayat Mars’ta geliştiyse, Dünya’daki canlıların kökeni de kızıl gezegen olabilir. Belki de Dünya’ya hayatı ve ilk bakterileri Mars’tan gelen göktaşları taşıdı. Belki de kızıl gezegen 4 milyar yıl önce resimdeki gibi hayat dolu bir yerdi.

 

mars-nasa-maven

Mars, Dünya’nın yarısı büyüklüğünde.

 

Dünya’yı yerinden eden keşif

Kopernik 1500’lerde Dünya’nın evrenin merkezi olmadığını gösterdi. Zamanla Güneş’in de evrenin merkezi olmadığını öğrendik ve 1930’larda Gökbilimci Hubble’ın yaptığı gözlemlerle, içinde yaşadığımız galaksinin, yani Samanyolu’nun uzaydaki milyarlarca sıradan galaksiden biri olduğunu anladık.

Buna rağmen evrende ayrıcalıklı bir yeri olduğunu düşünen insanoğlunun son bir kalesi vardı. En azından hayatın beşiğinin Dünya olduğunu düşünüyorduk. Ancak Mars’tan gelen son bilgiler, hayatın bile Dünya’dan önce başka bir gezegende ortaya çıkmış olabileceğini gösteriyor.

İlgili yazı: NASA Mars’ta akarsu buldu

mars-nasa-maven

bir teoriye göre, Mars’ta eskiden büyük bir okyanus vardı.

 

Mars okyanusları

NASA Jet İtki Laboratuarı’nda üretilen ve ünlü astronom Carl Sagan’ın katkılarıyla Mars’a gönderilen Viking 1 ve Viking 2 sondaları 1976 yılında gezegene iniş yaptığında, bilim adamları “Mars’ta su var mı?” diye sormuşlardı.

Bu sorunun cevabını 2008 yılında aldılar: NASA’nın Phoenix kutup sondası 2008’de Mars’a indi ve toprağın hemen altında su buzu buldu ama bu daha başlangıçtı.5

NASA’nın 2003 yılından beri arka arkaya gönderdiği sondalar, kızıl gezegende eskiden okyanuslar, denizler ve nehirler olduğunu gösteren çok sayıda kanıt buldu. Kurumuş nehir yatakları, taşkın vadileri, kayalarda su izleri, çakıl taşları, kil tabakaları ve su buzu içeren kutup bölgeleri derken “Mars’ta su var!” haberleri büyük ölçüde önemini kaybetti.

İlgili yazı: İnsanlar Mars’ta nasıl yaşayacak?

mars-nasa-maven

Opportunity 28 Mart 2013 tarihinde Mars kayalarını inceliyor.

 

Mars’ta su var, peki hayat var mı?

Mars kayalarının altında su buzu olduğunu biliyor, hatta yeraltı su kaynakları olabileceğini düşünüyoruz ve Mars’ta insanlı araştırma üsleri kurarak, kutuplardaki buz şapkalarından su çıkarmanın yollarını araştırıyoruz. Bununla birlikte “Mars’ta hayat olup olmadığı” ayrı bir konu…

İnsanların nefes alamayacağı kadar incecik atmosferi ve bir damla bile su bulunmayan kurak yüzeyiyle Mars’ta hayat olduğunu düşünmek bile saçma diyebilirsiniz. Gerçekten de bugüne kadar Mars’ta bir tek canlı bulabilmiş değiliz.

Gerçi Mars’ta hayat bulamadık ama çok daha ilginç bir keşif yaptık: Dünya atmosferinde serbest oksijen bulunmadığı çağlarda, Dünya atmosferinin büyük oranda karbondioksit ile karbonmonoksit gazından oluştuğu yıllarda (bildiğiniz baca ve egzoz gazı) Mars atmosferinde oksijen olduğunu keşfettik. 4 milyar önce, Dünya’da hayat ortaya çıkmadan evvel2, Mars çoktan hayata elverişli bir gezegendi.

İlgili yazı: Matt Damon’un Marslı filmi ne kadar gerçekçi?

mars-nasa-maven

Mars Yörüngesinden çekilen stereo görüntüler Endeavour Kraterinin üç boyutlu izometrik resminin oluşturulmasında kullanıldı. Kratere kısmen yandan ve kuşbakışı bakan bu 3 boyutlu kompozit fotoğraf Mars arazisindeki yükseltileri gösteriyor (yükseklik farkı 5 kat abartılmıştır). CREDIT: NASA/JPL-Caltech/UA/OSU

 

Mars kayalarında oksijen izleri

Mars’ta oksijen olmak zorundaydı. Bugün Mars’ı kızıl gezegen olarak adlandırmamızın sebebi gezegenin demir oksit tozuyla, yani bildiğiniz pasla kaplanmış olmasıdır. Mars’a Roma savaş tanrısının adını veren kızıl kan renginin nedeni bu ve su ile oksijen olmadan pas da olmaz.

İşte bu yüzden, Mars’ta okyanusların bulunduğu dönemde oksijen olduğunu da keşfetmemiz an meselesiydi. Buna rağmen, temkinli bilim dünyası Mars’ta hayat izleri aramadan önce işleri ağırdan alıyordu; fakat NASA’nın Spirit adlı tekerlekli araştırma aracı ezberi bozdu (Türkçe ismiyle Araştırma Ruhu).

2004-2010 yılları arasında Mars’ta dolaşarak kaya örneklerini inceleyen Spirit, Mars taşlarında oksijen izleri olduğunu gösterdi. Spirit’in sağladığı sonuçlar şu anda Mars’ı araştıran diğer meraklı robotun, Curiosity’nin topladığı verilerle örtüşüyor: Curiosity; Mars toprağında sülfür, nitrojen, hidrojen, oksijen, fosfor ve karbon elementlerinin izlerine rastlamıştı.

mars-nasa-maven

NASA’ın Mars araştırma aracı Opportunity bilgisayarda yapay olarak renklendirilen bu resmi 1 Haziran 2013’te, Solander Point’te çekti. Solander Point, Mars’taki Endeavour Kraterinin batı kenarındaki bir tepe. Opportunity bu bölgede pH derecesi nötr olan kil katmanları buldu. Bu da bölgede 4 milyar yıl önce içilebilir tatlı su kaynakları olduğunu gösteriyor.

 

Kil katmanları ve sulak araziler

Sülfürlü bileşikler Dünya’daki bakteriler için çok önemli. Gezegenimizdeki mikroplar sülfat ve sülfitleri enerji kaynağı olarak kullanıyor.

Nitekim Curiosity’nin SAM ve CheMin deney aygıtlarından gelen veriyi değerlendiren bilim adamları, gezici sondanın bu buluşu yaparken eski bir nehir yatağında olduğu veya eskiden yazın kuruyan bir göl tabanında bulunduğu sonucuna vardılar (Tıpkı Afrika savanlarının geçici gölleri gibi).

Eski su yatağı aşırı asitli veya aşırı tuzlu değildi, üstelik yüzde 20 oranında kil içeriyordu. Bu da eski akarsu yataklarını kaplayan kil tabakasının Mars toprağındaki minerallerle karıştığını gösteriyordu. Zengin mineraller içeren bu karışım, Mars’ta milyarlarca yıl önce yaşamış olan mikropları besliyor olabilirdi.

İlgili yazı: Donuk Mars teorisi > Mars eskiden buzlarla mı, denizlerle mi kaplıydı?

mars-nasa-maven

Mars’tan gelen ALH 84001 göktaşının elektron mikroskobu ile çekilen bu resimdeki ince uzun solucan benzeri şekil Mars’ta eskiden yaşamış bir bakterinin fosili mi?

 

Hayatın kaynağı Mars göktaşları mı?

Yine de bilim adamları Curiosity’nin daha Mart ayında sağladığı bu sonuçlardan emin olamadılar. Çünkü Mars’ın eskiden hayata elverişli olması, günümüzde veya geçmişte Mars’ta hayat olduğu anlamına gelmiyor. Bunun için daha fazla kanıta ihtiyacımız var ve şu anda elimizde olan en güçlü kanıtı Spirit sağlamış bulunuyor.

Oxford Üniversitesi’nde çalışmalarını sürdüren jeologlar1, Spirit’in verilerini analiz ettiler ve 3,7 milyar yıl yaşındaki Mars kayalarında oksijen izleri saptadılar.

Spirit’ten elde edilen sonuçlardan emin olmak isteyen yerbilimciler, bu verileri Mars’tan Dünya’ya gelen 180 milyon ila 1,4 milyar yıl yaşındaki göktaşlarıyla karşılaştırmayı da ihmal etmediler. Amaçları Mars’taki oksijenin kaynağını bulmaktı.

 

Mars-Maven-NASA-Atmosphere

 

Oksijen nereden geldi?

Eski Mars atmosferindeki oksijenin kaynağı, bir zamanlar Mars’ta yaşayan ve fotosentez yapan bakteriler olabilirdi. Bu durumda Mars’ta eskiden hayat olduğu kesinleşecekti. Öte yandan, kayalardaki oksijenin kaynağı volkanik etkinlikler de olabilirdi.

Atmosferdeki oksijen sadece yanardağlar ve gayzerlerin havaya püskürttüğü gazlardan kaynaklanıyorsa, Mars’ın eskiden hayata elverişli olmakla birlikte, 4 milyar yıl önce hayat barındırmadığı ortaya çıkacaktı.

 

Mars-Maven-NASA-Atmosphere

 

Bu sorunu çözmeyi amaçlayan jeologlar, Dünya’daki laboratuarlarda saklanan Mars göktaşları ile Spirit’in Mars’taki Gusev Kraterinde incelediği yüzey kayalarını karşılaştırmaya karar verdiler.

Mars göktaşları Tharsis Yaylasının volkanik açıdan aktif olduğu dönemlerde görülen yanardağ püskürmeleriyle ya da bölgede yaşanan asteroit çarpışmalarının etkisiyle uzaya savrulmuş olabilirdi.

Sonuç olarak, Mars’ta yerçekiminin Dünya’nın yaklaşık üçte biri gücünde olması (yüzde 38), gökyüzüne fırlayan kayaların kızıl gezegenin çekiminden kurtulmasını kolaylaştırıyordu.

 

mars-nasa-maven

Bilim adamları Mars’taki 150 km genişliğindeki Gale Kraterinde gözlemlenen çakılları yakından incelemek için Curiosity’nin sahip olduğu yüksek çözünürlüklü kameranın yakın plan çekimlerini bekleyecek.

 

Genç kayalar, yaşlı kayalar

Mars’ta hayat (varsa) en geç 3,7 milyar yıl önce sona erdi. Bu araştırmaya konu olan en eski Mars göktaşı ise sadece 1,4 milyar yıl yaşında ve o zaman Mars atmosferinde oksijen yoktu. Buna rağmen Mars göktaşlarında az miktarda oksijen bulunuyor. Peki neden?

Mars göktaşları Mars’ın kısmen erimiş manto tabakasından oluşan iç kesimlerinden geliyor. En genci 180 milyon yıl yaşındaki bu kayalar, volkanik etkinliklerle yüzeye çıkan lav akıntılarının katılaşmasıyla meydana gelmiş olmalı.

Öte yandan, Mars yüzeyi milyarlarca yıl önceki göktaşı çarpışmalarıyla eridiğinde, eski atmosferdeki oksijen az miktarda da olsa manto tabakasına karışmış olabilir. Bu da yerin derinliklerinden gelen lavlardan oluşan yeni kayaların bile az miktarda oksijen içerdiği anlamına geliyor.

 

mars-nasa-maven

Mars yörüngesindeki gözlem uydularının çektiği fotoğraflarda Mars’taki eski ırmak yataklarının ve akarsu vadilerinin izleri görülüyor.

 

Oksijenin kaynağı Mars bakterileri mi?

Bilim adamları eski Mars atmosferindeki oksijenin Mars bakterilerinden kaynaklandığını kanıtlayabilirlerse, kızıl gezegende Dünya’dan önce hayat olduğunu da kanıtlamış olacaklar. Asıl bomba bu, ancak bu teoriyi kanıtlamak kolay değil.

Her ne kadar Gusev Kraterindeki kayalarda bulunan yüksek miktardaki oksijenin en makul açıklaması muhtemel Mars bakterileri olsa da Mars bizim için yabancı bir gezegen.

Mars’ın içini dışını Dünya gibi bilmiyoruz ve kızıl gezegende iyi anlaşılmamış olan bazı kimyasal süreçler, eski Mars atmosferindeki oksijenin gerçek kaynağı olabilir. Mars’ta en azından mikrop fosilleri bulana kadar (bakterilerin kayalarda bıraktığı mikroskobik çukurlar) eski Mars atmosferindeki oksijenin biyolojik kökenli olduğunu söyleyemeyiz.

 

mars-nasa-maven

Dünya’daki eski ırmak tortullarındaki kumlu katmanlar özellikle dikkat çekiyor. Bunlar suyun akışının azaldığı çakılların biriktiği yerleri gösteriyor. Curiosity, Gale Kraterinin tabanında bu tür çakıllar buldu ve gezegende eskiden ırmakların aktığını göstermiş oldu.

 

Yoksa Mars göktaşlarında çoktan hayat izleri bulduk mu?

Amerikalı meteor avcıları 1984 yılında Mars’tan gelen bir göktaşı buldular ve ANSMET meteor avı programı çerçevesinde Güney Kutbundaki Antarktika kıtasında keşfettikleri bu göktaşını ALH 84001 olarak adlandırdılar.

ALH 84001 göktaşı, 4 ila 3,9 milyar yıl önce, Mars’ta oksijen ve okyanus olan bir dönemde oluşmuştu. Bu dönemlerde bir asteroit çarpışmasıyla parçalanarak dönüşüm geçiren kaya, 15 milyon yıl önceki ikinci bir asteroit çarpışmasının ardından uzaya fırlamış ve yaklaşık 13 bin yıl önce Dünya’ya düşmüştü.3

 

Okları takip edin: Dünya'nın manyetik alanı taşınım hareketleriyle oluşuyor.

Okları takip edin: Dünya’nın manyetik alanı taşınım hareketleriyle oluşuyor. Mars’ın manyetik alanı vardı ama çekirdeği donunca yok oldu. Böylece güneş rüzgarı da Mars atmosferini uzaya üfleyip tüketti.

 

ALH 84001 üzerinde yapılan analizler, bu kayanın Mars’ta 18 derece sıcaklıktaki suyla temas ettiğini ve atmosferden karbondioksit çektiğini gösteriyordu.

Kayadaki karbonat bileşikleri üzerinde yapılan izotop testleri, göktaşını ıslatan suyun, Mars yüzeyinin hemen altında yer alan ve yeni açılan bir çatlaktan yüzeye sızarak hızla buharlaşan doğal bir yeraltı su deposundan kaynaklandığına işaret ediyordu.

ALH 84001 üzerinde 1996 yılında yapılan elektron mikroskobu taramaları, kaya parçasında bakteriye benzeyen fosiller olduğunu gösterdi. Bu doğruysa Mars’ta dünyadan önce hayat vardı ve belki de Dünya’daki bakterilerin ataları Mars’ta ortaya çıkarak, göktaşlarıyla birlikte gezegenimize taşınmıştı. ALH 84001’deki mikroskobik izlerin gerçekten bakterilere ait olup olmadığı kanıtlanamadı. Bazı jeologlar bu şekillerin doğal jeolojik süreçlerle de oluşabileceğini ve gerçek bakterilerden kaynaklanmadığını söylüyor.

 

mars-nasa-maven

Gale Kraterinin yapay olarak renklendirilmiş 3B yükseklik haritası. Bu kraterin yamaçlarında su kanalları var ve zaman zaman bu kanallardan su akıyor olabilir.

 

Okyanus ve atmosferini nasıl kaybetti?

Her halükarda, 4 milyar yıl önce Mars’ın hayata elverişli olduğunu öğrenmiş bulunuyoruz. Öyleyse Mars neden bugün hayata elverişli değil? Okyanuslar kurumuş, atmosferde serbest oksijen yok, Mars yüzeyinde bir damla bile su bulunmuyor.

Oysa her şeye rağmen kızıl gezegenin atmosferinde bir zamanlar oksijen olduğunu biliyoruz: Adı üstünde, koca bir gezegenin pas tutup kızıla dönüşmesi için oksijen ve su gerekiyor. Bu gezegen atmosferini ve suyunu nasıl kaybetti?

Dünya’nın yarısı büyüklüğünde bir gezegen olduğu için, Mars’ın demir-nikel-sülfürden oluşan küçük ve hafif çekirdeği çabuk soğudu. Özellikle 4,1 ila 3,8 milyar yıl önce gerçekleşen son büyük asteroit çarpışmaları, Mars’ta ağır yaralar açtı ve gezegenin kabuğunun kısmen erimesine neden oldu. Bilim adamları bu sürecin Mars’ın manyetik alanını öldürdüğünü düşünüyor.

 

mars-nasa-maven

Bu fotoğraf Mars’ın meraklı kedisi Curiosity’nin 1,3 milyar piksel çözünürlükte çektiği dev panaroma resminin bir parçasını oluşturuyor. Curiosity, bu resimde kepçesiyle toz ve kum örnekleri aldığı Rocknest bölgesinde yer alıyor.

 

Atmosfer için manyetik alan şart

Dünya ve Mars gibi kayalık gezegenlerin merkezinde erimiş bir demir çekirdek bulunuyor (Dünya’da dış çekirdek).

Bu sıcak çekirdek kayaları eriterek, çekirdeğin hemen üstünde kalın bir manto tabakası oluşturuyor. Gezegenin içindeki ısı yavaşça uzaya kaçarken “taşınım hareketlerine” yol açıyor (konveksiyon).

 

mars-nasa-maven

 

Taşınım hareketleri, erimiş demir çekirdek yüzeyinde ısınan manto tabakası kayalarının yumuşayarak yüzeye doğru yükselmesine ve soğuyunca tekrar derinlere batmasına yol açıyor. Bu hareket bütün gezegeni etkileyen güçlü bir elektrik akımı meydana getiriyor.

Aynı zamanda gezegen kendi etrafında dönüyor, ancak demir çekirdek daha ağır olduğu için, gezegenin merkezi manto tabakasından farklı bir hızda dönüyor. Bu dönme hareketi de gezegenin atmosferini güneş rüzgarından koruyan bir manyetik alan oluşturuyor.

 

mars-nasa-maven

Mars’ın iç yapısı. Merkezdeki beyaz bölge kısmen erimiş olan demir-nikel-sülfür çekirdek. Kırmızı bölge manto tabakası. Şimdi katılaşmış olabilir.

 

Mars’ın kötü talihi

Mars küçük bir dünya olduğu için, gezegenin manto tabakası ve çekirdeği daha çabuk soğudu. Ayrıca Mars’ın Dünya gibi büyük bir uydusu da yoktu. Ay Dünya’yı büyük asteroit çarpışmalarından koruyordu, ama Mars’ın asteroitleri kütleçekim kuvvetiyle üstüne çekecek böyle bir uydusu bulunmuyordu.

Sonuçta art arda gelen dev asteroitler, Mars yüzeyine kısa aralıklarla çarptı ve manto tabakasının tekrar tekrar erimesine yol açtı. Oysa taşınım hareketinin sürmesi için manto tabakasının üst kesimlerinin soğuk olması gerekiyordu: Sıcak çekirdeğin yaydığı ısı, ancak merkezden soğuk dış katmanlara doğru akabilirdi.

Bu yüzden, dış manto katmanlarının ısınması taşınım hareketini durdurdu ve 3,9 milyar önce Mars’ın manyetik alanı yok oldu.4 Gerçi değişen pek fazla bir şey yok: Mars’ta eskiden hayat olsa bile, gezegenin kabuğunu eriten şiddetli çarpışmalar bütün canlıları öldürecekti.

 

mars-nasa-maven

Mars gezgini Spirit.

 

Toronto Üniversitesi’nden Jafar Arkani-Hamed ve meslektaşlarının geliştirdiği teoriye göre, manyetik alandan yoksun kalan Mars atmosferi güneş rüzgarlarına karşı korumasızdı.

Güneş’in üflediği yüklü parçacıklardan oluşan plazma rüzgarları, Mars atmosferinin üst katmanlarındaki su moleküllerini radyoliz yoluyla parçalayarak, suyu oksijen ve hidrojen atomlarına ayırdı. Hafif hidrojen, Mars’ın zayıf çekiminden kurtularak uzaya kaçtı.

Güneş’e Dünya’dan ortalama 50 milyon km daha uzak olmasına karşın, Mars’ı sera gazı etkisiyle ısıtan su buharının ortadan kalkması, okyanusların hızla donmasına ve havadaki su buharının tümüyle tükenmesine yol açtı. Böylece Mars atmosferini kaybetti, su kutup buzullarında ya da yeraltında hapsoldu ve gezegen bütünüyle kuruyarak, bildiğimiz anlamda hayata elverişli olmayan bir yer haline geldi.

 

Meraklı kedi Curiosity.

Meraklı kedi Curiosity.

 

Dünya’da hayatın kökeni

Hayat kompleks bir olgu. Dünya’ya hayat Mars’tan gelmiş olabilir, hayat tümüyle Dünya’ya özgü olabilir veya Dünya’daki hayata ek olarak bazı bakteriler de Mars’tan gelmiş olabilir.

Şimdilik bu soruların yanıtını bilmiyoruz, ama şu anda revaçta olan bir teoriye göre hayatın yapıtaşları; yani aminoasit denilen organik moleküller, Güneş Sisteminde oluşan asteroitlerde ve kuyrukluyıldızlarda ortaya çıktı.

Yine popüler bir başka teoriye göre, Dünya okyanuslarındaki suyu gezegenimize çarpan kuyrukluyıldızlarla asteroitlere borçluyuz. Bu asteroitler hayatın temeli olan aminoasitleri de Dünya’ya getirmiş olabilir. Üstelik Carl Sagan’ın dediği gibi, Dünya’yı ve Güneş Sistemini oluşturan gaz ve toz bulutu da milyarlarca yıl önce patlayan yıldızların kalıntılarından oluşuyor. Demek ki hepimiz yıldız tozuyuz, yıldız çocuklarıyız.

 

Mars-Maven-NASA-Atmosphere

 

Topraktan gelip toprağa döneceksek eğer gezegenimize iyi bakmamız, çevre kirliliğini ve küresel ısınmayı önlememiz gerekiyor.

Hayat Dünya’da ortaya çıkmış olsun olmasın, asla değiştiremeyeceğimiz bir gerçek var: Bugün hayata elverişli olduğunu bildiğimiz tek gezegen Dünya’dır.

Elimizde başka gezegenlere gidecek uzay gemileri olmadığına göre, uzaydaki diğer yıldızlarda gezegen aramak için ışıktan hızlı gitmemizi sağlayacak fütüristik Uzay Yolu veya Yıldız Savaşları motorlarına sahip olmadığımıza göre gerçekten Dünyamıza iyi bakmamız gerek. Türümüzün geleceği buna bağlı.

1Volcanism on Mars controlled by early oxidation of the upper mantle
2Biomarkers from Huronian oil-bearing fluid inclusions: an uncontaminated record of life before the Great Oxidation Event
3After 10 years, few believe life on Mars
4Giant impacts cripple core dynamos of small terrestrial planets
5Confirmation of Water on Mars

2 Comments

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir


*