Uzayda Dünya’ya benzeyen başka gezegenler >> Jüpiter’in uydusu Europa’nın yeraltı okyanusunda hayat olabilir

Uzayda Dünya’ya benzeyen gezegen aramak kolay ama bulmak zor… Örneğin Mars‘la Venüs, Dünya gibi kayalık gezegenler ve ikisi de hem Güneş’e uzaklık hem büyüklük açısından Yeryüzüne benziyor: Venüs yaklaşık olarak Dünya büyüklüğünde ve Mars da Dünya’nın yarısı kadar.

Ancak benzerlikler burada bitiyor. Venüs kalın bulut tabakasından asit yağmurları boşalan, yüzey sıcaklığı 460 dereceyi aşan ve 4 cm’lik çelik tank zırhını teneke kutusu gibi ezecek kadar yüksek basınca sahip olan bir “düdüklü tencere dünyasıdır”.

-90 dereceye düşen sıcaklığı ile Antarktika’dan bile soğuk olan Mars’ın ise kayda değer bir atmosferi yok. Su rezervlerine gelince, Mars’ta su kaya katmanlarının arasına sıkışmış veya kutuplardaki buzul takkelerine hapsolmuş durumda. Bildiğimiz kadarıyla her iki gezegende de hayat bulunmuyor.

 

Uzayda hayat ararken nereye bakmalı, nelere dikkat etmeliyiz?

Güneş Sisteminin dış gezegenlerinden gaz devi Jüpiter’in Europa adlı donmuş bir uydusu var ve Europa’daki buz tabakasının altında derin bir yeraltı okyanusu mevcut. Jüpiter’in gelgit hareketleriyle ısınan bu sıcak okyanusta, tıpkı Dünya okyanuslarının derinliklerindeki hidrotermal bacalarda olduğu gibi, “dev tüp kurtları” veya bakteriler yaşıyor olabilir.

Demek ki uzayda Dünya’ya benzeyen gezegen bulmak yetmiyor… Bu gezegende hayat varsa, bulmak için olmadık yerlere bakmak gerekiyor: 100 kilometre derinlikteki okyanus tabanları, kaynar su havuzları ve hatta asit kuyuları (!), uzayda hayatın ortaya çıkabileceği farklı ortamlar oluşturuyor. Nitekim son araştırmalar, diğer yıldız sistemlerinde bulunan gaz devlerinin yörüngesindeki uyduların da Dünya gibi hayata elverişli olabileceğini gösteriyor.

 

Uzağa gitmeye gerek yok. Europa burnumuzun dibinde

Kendisi de bir gaz devi olan Jüpiter’in uydusu Europa işte bu yüzden önemli: Europa Dünya’ya benzeyen bir buz uydusu olarak hayat barındırıyorsa; uzayda hayat ararken nereye bakmamız, nelere dikkat etmemiz gerektiği konusunda bilim adamlarına fikir verebilir.

Bize de böyle bir referans noktası gerek! Europa’da canlılar varsa, Dünya’daki hayata kısmen benzeyen “ve kısmen de farklı olan” bu canlı türleri, bizim için iyi bir örnek oluşturacaktır. Böylece bir gün, uzayda hiç aklımıza gelmeyen yerlerde, şimdi hayal bile edemediğimiz canlı türleri bulabiliriz.

 

Güneş Sisteminde Dünya’dan sonra sıvı su bulunan tek gökcismi Europa

Sanırım Europa sırf bu yüzden gezegen bilimcilerin rüyalarını süslüyordur. Öyle ya, Mars’ta su var ama deniz yok… Mars suyu kutup buzlarına ve yeraltındaki kaya katmanlarına hapsolmuş durumda. Oysa Europa’da, 30 kilometre kalınlığındaki bir buz tabakasıyla kaplı olan dev bir okyanus var!

Europa, Jüpiter’e en yakın altıncı uydu ve Galileo’nun 1610’da dünyanın ilk teleskoplarından biriyle keşfettiği dört büyük uydu arasında en küçük olanı (Hakkını yemeyelim, Simon Marius da aynı yıllarda Europa’yı bağımsız olarak keşfetmişti).

Dünyamızın uydusu Ay’dan yalnızca biraz küçük olan Europa’nın demirden bir çekirdeği ve bunu saran kayalık bir kabuğu bulunuyor. Kabuğun üstünde global bir okyanus olduğu düşünülen Europa’nın yüzeyi buzlarla kaplı ve oksijenden oluşan ince bir atmosferi var.

Europa’nın yüzeyindeki “su buzu tabakası” çatlaklar ve yarıklarla kaplı ama krater oluşumu düşük düzeyde. Güneş Sisteminin 4,6 milyar yıl önce oluşmasından bu yana gezegenlerde yaşanan asteroit çarpışmaları göz önüne alındığında, Europa’nın yüzeyinde bu çarpışmaların izini taşıyan az sayıda krater bulunması, uydunun jeolojik olarak aktif olduğunu gösteriyor.

 

 

Buz volkanları?

Dünyada volkanlar su ve buz değil, sıcak lav püskürtüyor. Bu yüzden Türkçede volkanlara yanardağ diyoruz.

Oysa Europa’da durum farklı: Europa’nın buz tabakasının altında sıcak bir okyanus var. Belki sadece 4 derece sıcaklığında bir okyanus bu…

Ancak, Jüpiter’in yol açtığı güçlü gelgit etkisi, buz tabakasını sıkıştırıyor ve esnetiyor. Aynı zamanda Europa’nın okyanus tabanındaki kayalık kabuk da geriliyor. Bu gerilimin yarattığı sürtünme, Europa’nın yeraltı okyanusunu ısıtarak suyun donmasını önlüyor. Jüpiter’in gelgit etkisi, Europa’nın kaya tabakasını eritecek kadar ısı üretmiyor olabilir ama buz tabakasına yeterince enerji aktardığı kesin.

 

Europa’nın sıcaklığı kutuplarda -220 ve ekvatorda -160 derece. Bu nedenle, uydunun yüzeyindeki buz tabakasının da aslında granit kaya gibi sert olması gerekiyor. Ancak, Jüpiter’in gelgit etkisiyle ısınan buz tabakasının kırılmasıyla birlikte çatlaklar ortaya çıkıyor. Buzdaki kırıklardan dışarıya çıkan ve Europa’nın soğuk yüzeyinde hemen donan su akıntısı ise, uyduya çarpan göktaşlarının buzda açtığı kraterlerin üstünü kapatarak eski çarpışma izlerini siliyor.

Bu yüzden, Europa’da magma ve sıcak lav akıntısına bağlı olmayan, ama buz tabakasının erimesinden kaynaklanan jeolojik hareketler olduğunu söyleyebiliriz. Buz püskürten volkanlar ya da daha büyük bir olasılıkla “buzlu su fışkıran çatlaklar” Europa’ya jeolojik dinamizm katıyor. Uydunun çatlayarak yer değiştiren buz tabakası, bu açıdan Dünya’da kıtaların kaymasına yol açan plaka tektoniği sürecini çağrıştırıyor.

 

Yeraltı okyanusu

Europa’nın global okyanusu buzun 25 ila 50 kilometre altında olmalı (bazı tahminlere göre 10-30 km). Buz tabakasının yüzeyine yakın katmanlarda “sıvı su” hazneleri de olabilir. Ancak, buz tabakasının erimiş kısımlarından oluşan bu su haznelerinin sürekli sıvı halde kalması imkansız…

Europa’nın buz katmanı -160 derece sıcaklıkta olduğu için, Jüpiter’in gelgit etkisine bağlı ısınma bile yüzeye yakın suyu donmaktan koruyamaz. Bu şartlar altında, yüzeye yakın su hazneleri ancak birkaç bin yıl boyunca sıvı halde kalabilir. Daha sonra su donacak ve zamanla tekrar çözülecektir (Bu süreç, Dünya’nın 40 – 100 bin yıllık buzul devirlerini, gezegenimizin donma ve çözülme döngüsünü anımsatıyor).

80’lerin ikinci yarısında Jüpiter uydularının ilk yakın plan resimlerini çeken Voyager sondaları ve Jüpiter’e yollanan Galileo araştırma uydusu, Europa’nın yüzeyindeki çatlakları görüntüleyerek, sıcak okyanus ve gelgit etkisi varsayımına inandırıcılık kazandırdı.

Bu noktada bazı bilim adamları, Europa’nın çok ince bir buz tabakasıyla kaplı olduğunu söylüyor ama -220 dereceyi bulan soğuklar, kalın buz tabakası hipotezini destekliyor. Bu sebeple çatlaklardan akan su, okyanus suyu değil, büyük ihtimalle Jüpiter’in gelgit etkisiyle ısınıp eriyen su buzudur.

 

Okyanus ne kadar derinde?

Jüpiter’in gelgit etkisinin yüzeydeki buz tabakasını daha güçlü bir şekilde bükerek esnettiğini ve üst tabakanın bu nedenle eriyerek geçici buz volkanları oluşturduğunu söyleyebiliriz (Yüzeydeki esnek buzun kalınlığı 200 metre).

Daha derinlerdeki buz katmanları ise kalınlık ve ağırlık itibariyle gelgitten fazla etkilenmiyor. Ancak, 10-30 km derinlikteki buz katmanları, buzun kalınlığına bağlı olarak kendi ağırlığı altında eziyor ve ezildikçe de ısınıyor. Buz tabakası 30 km derinlikteki okyanus sınırına yaklaştıkça kısmen eriyerek bir sulu buz katmanı oluşturuyor. Europa’nın global okyanusu da 30 kilometre derinlikte başlıyor ve bilim adamları, bu okyanusun 100 km derinliğinde olduğunu düşünüyor!

Dünyanın en derin okyanus çukurunun 10 km derinlikte olduğunu düşündüğümüzde, Europa’daki okyanusun 3 × 1018 m³’lük hacmiyle Dünya’daki okyanuslardan iki kat büyük olduğunu görüyoruz. Europa, Dünya’nın sadece dörtte biri büyüklüğünde ama 100 km derinliğindeki Europa okyanusu Dünya’dan iki kat fazla su içeriyor!

 

Tuzlu su mu, tatlı su mu?

Tuzlu su… 1989’da fırlatılan ve 1995’te Jüpiter’e ulaşan Galileo araştırma uydusu, yörüngede yaptığı incelemelerde, Europa’nın zayıf bir manyetik alanı olduğunu gösterdi. Buzlarla kaplı küçük bir uydunun elektromanyetik alan üretmesi için güçlü bir iletken gerekiyor. Tuzlu su güçlü bir iletkendir ve bu durumda Europa okyanusunun da tuzlu sudan oluşması gerekiyor.

Tuzlu suya ek olarak, Europa’nın hayatı besleyecek mineraller bakımından da zengin olduğunu görüyoruz. Europa’nın yüzeyindeki buz tabakasında tespit edilen karanlık bölgeler, kahverengi benekler ve siyah kuşaklar, magnezyum sülfat ve sülfürik asit hidrat gibi bileşiklerin varlığına işaret ediyor. Bunlar buzun derinliklerinden, okyanustan veya okyanusun altındaki kaya tabakasından geliyor olmalı.

 

 

Europa okyanuslarında hayat

Atlantik Okyanusu’nda keşfedilen jeotermal bacalar ve diğer hidrotermal çatlaklar, Europa’nın karanlık okyanuslarında hayatın ortaya çıkması için gereken enerjiyi sağlıyor olabilir. Dünya’da bu süreç okyanus tabanından sızan lav akıntılarıyla başlıyor. Yüzeye yakın bir yerden geçen lav akıntısının oluşturduğu dumanı tüten gaz bacaları, deniz suyunu ısıtarak ve kayaların derinliklerindeki minerallerle zenginleştirerek, derin okyanus canlılarını besliyor. Her şey Europa okyanusunda bu tür hidrotermal bacalar olmasına bağlı ama bunların kaynağı ne?

Araştırmalar, Europa’nın Dünya gibi erimiş kayalardan oluşan bir manto tabakasına sahip olmadığını gösteriyor… Ama üst kaya katmanlarının ağırlıyla kısmen erimiş olan veya erimese bile yüksek sıcaklıklara erişen alt kaya katmanlarından yukarı çıkan gazlar; çatlaklar yoluyla okyanusa ulaşıp, okyanus yatağında hidrotermal bacalar oluşturabilir.

Mars’ta sıvı su bir istisnadır (belki yeraltında sulu buz ya da yüzeyde kısa süreli su akıntıları olabilir), Europa’da ise gelgitlerle ısınan sıcak bir okyanus var ve hidrotermal bacalar bu okyanusta hayatı besleyebilir… Ya da hayat, okyanus tabanının altındaki sıcak kayalarda barınabilir (Örneğin Dünya’da, okyanus tabanının hemen altındaki kayalarda Endolit denilen organizmalar yaşıyor).

 

 

Nasıl bir hayat?

Bilim adamları Europa’da ağaçlara tırmanan maymunlar, Alien tarzı uzaylılar veya otlaklarda koşturan aslanlar bulmayı beklemiyorlar. Aslında Europa’da ıstakoz gibi bir deniz kabuklusu bulma ihtimali bile düşük.

Ancak, bakteriler olabilir…

Europa okyanusunda bakteri olup olmadığını anlamanın tek yolu, Antarktika’daki Vostok Gölü’nde olduğu gibi, buz tabakasını matkapla delip sondaj yapmak ve okyanus suyu numuneleri toplamaktır (Vostok Gölü, 4 kilometre kalınlığındaki buz tabakasının altında saklı kalan ve tahminlere göre dipteki hidrotermal kaynaklarla beslenen bir tatlı su gölüdür. Buna buzulaltı göl de diyebiliriz).

 

Bu tür ortamlar Dünya’da var: 1977 yılında Alvin denizaltısı, Galapagos Yarığına dalarak derin deniz canlılarını araştırdı. Alvin, okyanus yüzeyini aydınlatan Güneş’ten enerji almayan ve ölen canlıların dibe çöken atıklarıyla beslenmeyen yepyeni türler buldu.

Bu canlılar okyanus tabanındaki jeotermal bacaların sağladığı kaynar sudan enerji alarak, hidrojen ve hidrojen sülfür gibi, canlılar için normalde zehirli olan maddelerle besleniyordu. Hidrojen sülfürün kaynağı da Dünya’nın derinliklerinden gelen lav akıntısının suya karışmasıyla açığa çıkan gazlardı. Işığa bağlı fotosentez değil de “kemosentezle” enerji üreten bu canlılar, biyolojide devrim yarattı ve Dünya’da sanılandan çok daha fazla tür bulunduğunu gösterdi.

 

 

Okyanus çok soğuk veya çok tuzlu olmamalı

Dünya okyanuslarındaki hidrotermal bacalarda yaşayan dev tüp kurtları ve diğer çok hücreli ökaryot organizmalar, oksijen soludukları için, okyanus yüzeyindeki planktonların fotosentez döngüsüne dolaylı yollardan bağlılar.

Ancak, kemosentezle beslenen anaerobik (oksijen solumayan) bakteriler ve diğer tek hücreli arkeler (yaklaşık bir ifadeyle ilkel bakteriler), fotosentez yapmadıkları için, okyanusun dibinde yüzey hayatına bağlı olmadan yaşayabilirler.

Europa’nın tıpkı Jüpiter’in diğer uydusu İo gibi gelgit etkisiyle ısınması, Europa okyanusunda bu tür bakterilere gereken enerjiyi sağlayabilir… Ama bilim adamlarına göre, Europa’da sualtı yanardağları, güçlü lav akıntıları veya büyük jeotermal bacalar bulunmuyor. Bu nedenle Europa okyanusunun, insanlar ve hayvanlar gibi çok hücreli hayvanları desteklemesinin zor olduğu düşünülüyor.

Ancak, sadece bakteriler söz konusu olsa bile, Europa okyanusu çok sıcak veya çok tuzlu olmamalı. Yoksa hidrojen sülfür kullanan bakteriler de bu okyanusta yaşayamaz.

 

 

Uydunun atmosferinde oksijen var! Bu oksijen nereden geliyor?

Europa’nın yüzeyinin fotosentez yapan yağmur ormanlarıyla kaplı olmadığını biliyoruz. Öte yandan, Europa’nın atmosferinde oksijen olduğunu da biliyoruz. Yakın zamana kadar bu konu, bilim adamları için bir muammaydı.

Ancak Eylül 2009’da, Richard Greenberg, Europa’nın yüzeyine vuran kozmik ışınların etkisini hesapladı ve bunun, uydunun yüzeyindeki su buzunun küçük bir kısmını, serbest oksijen ile (O2) hidrojen atomlarına ayıracağını tespit etti.

Buz katmanında gelgitlerle oluşan çatlakları dolduran su, atmosferdeki serbest oksijeni emebilir ve “oksijenli suyu” yeraltı okyanusuna taşıyabilirdi. Bu da Europa okyanusunun, sadece birkaç milyon yıl içinde, Dünya okyanuslarından daha fazla oksijen içereceği anlamına geliyordu. Europa’da fotosentez yapan planktonlar bulunmasa da yüzey buzundan aşağıya taşınan oksijen, Europa okyanusunda çok hücreli canlılarının, örneğin balığa benzeyen türlerin yaşamasına imkan verebilirdi.

 

 

Mars’ın suyu çıktı!

Bu araştırmalar bilim adamlarını çok heyecanlandırıyor. Öyle ki Boulder Colorado Üniversitesi öğretim üyelerinden Yardımcı Doçent Dr. Robert T. Pappalardo, 2006 yılında yaptığı açıklamada özetle şunları söyledi: “Mars’ta hayat olup olmadığını anlamak için çok uğraştık. Oysa asıl Europa’da hayatı araştırmak gerekirdi. Bugün Europa’da bir okyanus var, Mars’ın okyanusları ise 4 milyar yıl önce kurudu”.

 

 

Ya başka dünyalar, başka uydular?

Bugün Jüpiter’in tescillenmiş 67 uydusu bulunuyor, Satürn’ün uydu sayısı ise 62… Bunların çoğu şekilsiz küçük asteroitler ve atmosfer veya su olmayan asteroitlerde hayat olma ihtimali de düşük.

Ancak, Samanyolu galaksisinde yüz milyarlarca yıldız var ve bu yıldızların etrafında trilyonlarca gaz devi dönüyor… Galaksimizdeki gaz devlerinin birçoğunda ise 10 veya daha fazla uydu bulunuyor. Öyleyse gelecekte başka bir yıldız sistemine yerleşirsek, belki de bir gezegende değil, Europa gibi bir uyduda yaşayacağız.

 

Uydularda hayat gezegenlerden daha yaygın olabilir mi?

Bir gezegenin hayata elverişli olması için güneşe yeterince yakın olması gerekiyor. Gaz devleri ise genellikle uzak ve soğuk dünyalar ya da yıldızına çok yakın olduğu için fazlasıyla sıcak gezegenler. Ancak, bu gezegenlerin yörüngesindeki uydulardan biri, bizzat gaz devine hayata elverişli mesafede olabilir!

Bir uydunun bir gezegene hayata elverişli mesafede olması karmaşık bir konu… İşin içine bu yazının amacını aşan pek çok faktör giriyor. Ancak, birkaç basit noktayı sıralayabiliriz:

 

Örneğin hayata elverişli bir uydu, gaz devine, gezegenin gelgit etkisiyle ısınacak kadar yakın olmalı, ama gaz devinin yarattığı güçlü manyetik alandan kaynaklanan zararlı radyasyondan etkilenmeyecek kadar da uzak olmalıdır (Jüpiter’in şiddetli manyetik alanı, yapay uyduların elektronik devrelerini kızartacak kadar güçlüdür).

Ayrıca adı üstünde, gaz devlerinin çapı büyüktür ve büyük kütleli bu gezegenler, hayata elverişli mesafedeki uydulara şiddetli bir gelgit gücü uygular.

Şiddetli gelgit etkisi, uydunun kendi çevresinde dönme hızını yavaşlatarak, gezegenin çevresinde dönme hızına eşitler. Buna astronomide “gelgit kilidi atmak” diyoruz. Gelgit kilidi atılmış uyduların gezegene her zaman aynı yüzü dönüktür. Dünya’nın uydusu Ay’da öyledir: Dünya’dan baktığımızda Ay’ın karanlık yüzünü göremeyiz (Gerçi Pink Floyd’un Dark Side of the Moon şarkısını hatırlarsınız).

 

Bir uydunun gezegene hep aynı yüzü bakıyorsa ne olur?

Bir kere uydunun karanlık yüzü sürekli uzaya dönük olduğu için, gaz devinin kütleçekim etkisine kapılarak dış uzaydan kopup gelen asteroitler ve kuyruklu yıldızlar, öncelikle uydunun uzaya bakan yüzüne çarpacaktır.

Bu aslında iyi bir şey: Hiç değilse, uydunun gezegene bakan yüzü asteroitlerden korunmuş oluyor. 65 milyon yıl önce Dünya’ya çarpan ve Meksika’daki Yukatan Yarımadasına düşerek dinozorlarının soyunun tükenmesine yol açan kozmik çarpışma gibi “uzay kazaları”, gelgit kilidi atılmamış bir uydudaki hayatı yok edebilirdi.

Satürn gibi 60 uydusu olan bir gaz devinin yörüngesinin, gezegenin güçlü kütleçekiminin etkisiyle asteroitlerle çok kalabalık olduğunu tahmin edersiniz. Gerçekten de gaz devleri güneş sistemindeki çöpleri, yani asteroitleri üstlerine çekerek bir tür temizlik yaparlar. Dünyamız da gaz devlerinin temizlediği iç yörüngelerden birinde döndüğü için, tehlikeli birçok çarpışmadan korunmuştur. Gaz devlerinin kalabalık yörüngelerindeki uyduların ise böyle bir şansı yoktur ve bu yüzden gelgit kilidi, bir uydudaki hayatı korumak açısından en iyi çözümdür.

 

Ancak, uyduların hayat barındırmak için bir avantajı daha var: Bunlar sadece Güneş’ten değil, gezegenden de ışık alıyor.

Örneğin Satürn’e yakın uyduların gece göğü, Dünya’daki dolunay gecelerinden daha parlaktır. Böyle bir uydunun hem Güneş’ten hem de Satürn’den ışık aldığı için gündüz gözü çok sıcak olduğunu düşünebilirsiniz ama bu düşük bir ihtimal… Gaz devleri güneşe uzak olduğu için, bu gezegenlerin uyduları da Dünya’dan soğuk oluyor. Bu yüzden gaz devinden yansıyan ışık, uzaktaki yıldızdan yeterince enerji alamayan uydunun uğradığı enerji kaybını telafi ediyor.

 

Tabii gaz devine hep aynı yüzü dönük olan bir uydunun iklimleri de çok farklı olacak ve bu uydularda alışık olmadığımız türden egzotik canlı türleri yaşayacaktır.

Özellikle de her ay öğle vakti ortalığı karanlığa boğan güneş tutulmalarını ve standart “komşu ay tutulmalarını” hesaba kattığımız zaman, oradaki canlıların Aybaşı Döngülerinin de farklı olacağını görürüz.

Gaz devlerinin yörüngesindeki “Tutulum gariplikleri” bununla da kalmıyor: Bir uydu ile çevresinde döndüğü gezegenin arasından başka bir komşu uydu geçerse, bu sefer de gezegen tutulması yaşanacaktır. Gidip görmek lazım :).

 

Europa’ya insan yollamak?

Biz daha ortalama 80 milyon kilometre ötedeki Mars’a astronot yollamayı başaramadık. Ortalama 800 milyon kilometre uzaktaki Europa’ya nasıl insan yollayacağız? Buna rağmen ve NASA’nın 2020 yılında Mars’a 1,5 milyar dolarlık bir uydu yollama planına dayalı bütçe sıkıntısına rağmen, ABD’nin Europa’ya da en azından bir sonda yollamayı düşündüğünü biliyoruz.

2 milyar dolara mal olacak bu sonda 2021 yılında fırlatılırsa, 2027 gibi Europa’ya iniş yaparak buz tabakasından sondaj örnekleri alacaktır. NASA 2 milyar dolardan pahalı bir araştırma uydusu yollamak istemiyor ama Europa’ya göndereceğimiz bir sondanın maliyeti çok daha yüksek olabilir. Nitekim Europa’yla ilgili son fizibilite çalışmasında böyle bir sondanın maliyetinin 4 milyar doları aşacağı hesaplanmıştı. Bakalım NASA ne yapacak?

Bu arada, sinema sektörü yeni bir bilimkurgu filmi çekerek çoktan Europa’ya gitti! Bilimsel gerçeklere sadık kalarak hazırlandığı öne sürülen Europa Report filminin fragmanını aşağıda izleyebilirsiniz (Viral tanıtım sayfası Europaventuresllc.com).