Yaşam evrende nasıl göç edebilir? Yıldızlararası ve yaşamın kökenleri üzerine notlar.

Uzayı uçsuz bucaksız ve çoğunlukla boş, yaşam için kesinlikle uygun olmayan bir şey olarak düşünmeye alışkınız. Belki de fikrimizi değiştirmeliyiz.

Adını Hawai dilinde “keşif” anlamına gelen kelimeden alan ‘Oumuamua, Güneş’e en yakın noktasını çoktan geçmiş ve geldiği kadar hızlı ve sinsice oradan uzaklaşıyordu. 2017’de galaksinin başka bir bölgesinden, uzak dünyalardan bir haberci olan bir asteroitin ilk kez görülmesinden bahsediyoruz. Güneş sistemimizi bu kadar hızlı ayrılmasını sağlayan bir yörünge ve hızla ziyaret eden bu karanlık, muhtemelen puro şeklindeki parça hakkında ne biliyoruz?

Çok az. Buzdan yapılmadığını biliyoruz, bu yüzden kayalık tipte olmalı. Güneş’e yaklaşırken bir kuyruklu yıldız gibi tutuşmadı. Elektromanyetik radyasyon yaymadığını biliyoruz. En güçlü radyo teleskopları ondan hiçbir iz bulamadı. Yörüngesi yerçekimseldir ve Güneş’in çekimi tarafından belirlenir; ataletsel olmayan küçük bir bileşen, yıldızımızın çevresindeki radyasyon basıncının etkisiyle açıklanabilir. Güneş sistemine girmeden önceki hızının, bizim güneş sistemimizin de parçası olduğu Samanyolu bölgesindeki gök cisimlerinin karakteristik hızlarıyla uyumlu olduğunu biliyoruz. Bu, hızı çok yüksek olacağından, bize en yakın düzine yıldızdan birinden geldiği fikrini dışlamamızı sağlar. Fakat,

Dolayısıyla, tam olarak nereden geldiğini, güneş sistemimizde olup olmadığını, kaç tane daha sistemi ziyaret ettiğini veya bileşimini tam olarak bilmiyoruz. Bir hipoteze göre, gelgit etkisiyle yok olan bir ötegezegenin parçası olabilir. Bu durumda, ana kuşak asteroitlerinden veya doğrudan orijinal bulutsudan oluşan Oort bulutundan gelen nesnelerden çok daha nadir bir nesne olacaktır. Kesin olan şey, milyonlarca veya on milyonlarca yıllık zaman ölçeklerinde, ‘Oumuamua’ gibi parçaların farklı yıldız sistemlerini temasa geçirebileceğidir. Hatta bir tahmin, 10.000 güneş dışı asteroitin Neptün’ün yörüngesinden günlük olarak geçtiğini bile tahmin ediyor.

– Milyonlarca veya on milyonlarca yıllık zaman ölçeklerinde, ‘Oumuamua’ gibi parçalar farklı yıldız sistemlerini temasa geçirebilir.

Neyden yapıldığını görmek için birini keşfedebilmek ilginç olurdu. Bu tür bir asteroit, kış uykusundaki yaşamı galaksinin bir bölümünden diğerine taşımak için uygun türden bir vektör gibi görünüyor. Bu tür bir uzay görevi, bu parçaların hareket etme hızları nedeniyle zor olsa da, gelecekte gözlem kapasitemizin önemli ölçüde gelişeceğini ve bu cisimleri bizden daha erken teşhis etmemizi sağlayacağını düşünürsek, bu imkansız olmayacaktır. ‘Oumuamua’yı tanımlayabilir. Başka bir fikir, bu güneş dışı nesnelerin bazılarının Jüpiter ile yakın bir karşılaşmada enerjilerinin bir kısmını kaybettikten sonra güneş sistemimizde sıkışıp kalmış olma olasılığıyla ilgilidir; birkaç aday zaten belirlendi. Bu yaklaşım, bir keşif misyonunu gerçekleştirmeyi çok daha kolay hale getirecektir.

Ancak kendi güneş sistemimizdeki gezegenler bile oldukça yüksek bir oranda iletişim halinde ve madde alışverişinde bulunuyorlar. Henüz o gezegenden malzeme getiren bir görev olmamasına rağmen, Dünya’da Mars’tan yaklaşık 10 kaya örneğimiz olduğunu herkes bilmiyor. Mars’a göktaşı bombardımanı, ince atmosferi göz önüne alındığında uzaya fırlatılabilecek parçalarla sonuçlanır. Bazıları Dünya’ya ulaşabilir, atmosferimize nüfuz edebilir ve normal göktaşları gibi düşebilir. Çeşitli göktaşlarının izotopik bileşimini, NASA’nın gezegene robotik görevleri sırasında Mars’ta ölçülenlerle karşılaştırarak, Mars göktaşlarını diğerlerinden ayırabiliyor ve tanımlayabiliyoruz.

Son olarak, güneş sisteminin galaksinin merkezi etrafında dönmesinin yaklaşık 220 milyon yıl sürdüğünü hatırlamalıyız. 4.5 milyar yıl önce oluştuğundan bu yana yaklaşık 20 kez tam tur attı. Bu, Dünya’da yaşamın ortaya çıktığı zaman ölçeğinde, yeni doğan güneş sisteminin uzak yıldız sistemlerinden gelen parçalarla temasa geçerek en az üç tam devre yaptığı anlamına gelir.

2019’da Berkeley’de “Evrende Yaşamın Göçü” konulu bir Çığır Açan Tartışma konferansına katıldım. Konferansın teması beni şaşırtmıştı: Evrendeki yaşam hakkında neredeyse hiçbir şey bilmiyoruz, diye düşündüm, peki yaşamın göçü hakkında nasıl konuşabiliriz? Ama ‘Oumuamua’nın gözlemini hatırlayarak, katıldım ve katıldığım için mutluyum. Konuşmaların bilimsel kalitesine ve konunun aşırı çekiciliğine şaşırdım. Yaşam muhtemelen bir gezegen sisteminden diğerine geçmek için devasa, kayalık yıldız gemilerine ihtiyaç duymuyor. Bildiğimiz en küçük canlı organizmalar olan bakterilerin ve hatta bakterilerin içinde yaşayıp üreyebilen virüslerin küçücük boyutlarını düşünürsek, bu tür taşımaya uygun başka mekanizmalar da hayal edebiliriz.

Örneğin, uzaydaki koşullara dayanabilen bakteri ve sporları içeren mikroskobik buz kristalleri ve toz, bir gezegenin üst atmosferindeki alanlardan uzaya yayılabilir. Boyutlar mikroskobik hale geldiğinde, kütleye bağlı olan yerçekimi kuvveti ile yüzey alanına bağlı olan yıldız radyasyonundan kaynaklanan itme kuvveti arasındaki ilişki, dengeyi ikincisi lehine değiştirir. Sanki bir gezegen arkasında bir parfüm izi bırakıyormuş gibi. Kış uykusundaki yaşamı içeren gezegen tozu, radyasyon tarafından yüksek hızlara ulaşana ve belirli bir yıldız sisteminin ötesine geçene, çoğalmak ve gelişmek için uygun koşulları bulabileceği diğer sistemlere veya bulutsulara yayılana kadar itilebilir. Uzayı uçsuz bucaksız ve çoğunlukla boş, yaşam için kesinlikle uygun olmayan bir şey olarak düşünmeye alışkınız. Belki de fikrimizi değiştirmeliyiz. Uzay düşündüğümüzden daha az boş. Gerçekte, galaksinin farklı bölümleri, gezegenimizdeki yaşamın görünümüyle karşılaştırılabilir zaman ölçeklerinde malzeme alışverişi yaparak iletişim kurar.

– Uzaydakiler gibi son derece zorlu koşullara dayanabilen çeşitli canlı türlerini biliyoruz: neredeyse mükemmel bir vakum, aşırı sıcaklıklar ve iyonlaştırıcı radyasyon.

Ancak uzayda yaşamın devam etmesi ne kadar mümkün? Burada bile doğa bizi şaşırtıyor. Aslında, uzaydakiler gibi son derece zorlu koşullara dayanabilen çeşitli canlı türlerini biliyoruz: neredeyse mükemmel bir vakum, aşırı sıcaklıklar ve iyonlaştırıcı radyasyon. Farklı türden likenler, bakteriler ve sporlar, tüm sularını kaybederek ve kendilerini nemli bir atmosferde bulduklarında ortaya çıkabilecekleri – son derece uzun süreler sürebilen – tamamen hareketsiz bir duruma girerek hayatta kalabilirler. Tekrar. Bu tür testler Uluslararası Uzay İstasyonunda ve çeşitli laboratuvarlarda yapılmıştır. Daha karmaşık organizmalardan oluşan plankton bile bu engelleyici koşullara direnme kapasitesi gösterir.

Gerçekten olağanüstü bir durum, tardigradların durumudur. Bu çok yaygın mikro hayvanlar yaklaşık yarım milimetre uzunluğundadır ve suda yaşarlar. Sekiz bacağı, ağzı ve sindirim sistemi ile basit bir sinir ve beyin yapısı vardır. Ayrıca cinsel olarak üreyebilirler. Doğada binlerce farklı versiyonda bulunurlar ve benzersiz özelliklere sahip bir metabolizmaya sahiptirler. Uzun süreli kuraklık koşullarına dayanmak için vücutları, sularının yaklaşık yüzde 90’ını kaybederek ve küçük, fıçı şeklindeki bir yapıya kıvrılarak tamamen dehidrasyon sağlayabilir. Diğer bir deyişle, sanki kendilerini dondurarak kuruturlar. Bu süreç tamamlandığında, metabolizmaları 10.000 kat daha yavaş hale gelir. En şaşırtıcı şey, onlarca yıl bu durumda kalabilmeleri, ancak neme maruz kaldıklarında 20 veya 30 dakika içinde tekrar uyanabilmeleridir. Ama dahası var. Susuz durumdayken, uzay boşluğunun yanı sıra normal atmosferik basınçlardan daha yüksek basınçlara, mutlak sıfıra yakın sıcaklıklara veya 150°C’ye kadar sıcaklıklara dayanabilirler. Radyasyon tolerans eşikleri, insanlar için ölümcül olabilecek eşiğin yüzlerce katıdır. Sertleşme yeteneklerinin sırrı bir şekerden kaynaklanır, gıda endüstrisinde de yaygın olarak kullanılan trehaloz . Kurutulduğunda, bu şeker hücrelerdeki su moleküllerinin yerini alarak hayvanı bir tür camsı durumda bırakır.

Ayrıca tardigradın DNA’sı radyasyon hasarını azaltan bir protein tarafından korunmaktadır. Bu bilgi, bu mikro hayvanların uzaydan geldiğini varsaymamız için yeterli mi? hayır derdim Alışılmadık metabolizmaları daha çok gezegenimizde meydana gelen evrimsel adaptasyonun sonucudur. Aslında, tardigradlar, Dünya’da meydana gelen beş yok olma olayının hepsinden zarar görmeden çıkan çok az canlıdan biridir. Bu nedenle, bir göktaşı veya kuyruklu yıldızla uzaya uzun bir yolculuk için en iyi adaylardır. Son zamanlarda, tardigradlar, İsrail tarafından başlatılan ve 2019 yılının Nisan ayı başlarında Ay’a düşen Beresheet misyonu nedeniyle medyada biraz ün kazandı. Sonda, susuz halde bu mikro hayvanların bir kolonisini taşıyordu. . Mikroskobik boyutları göz önüne alındığında, muhtemelen kazadan sağ kurtulmuşlar ve uzun bir süre hareketsiz kalacaklar, hazırda bekletme uykularından yeniden uyanmaya hazır olacaklar. İsrail sondasını bir asteroitle değiştirerek, yaşamın Dünya’ya nasıl gelmiş olabileceğine dair bir ders kitabı örneğine sahibiz.

Ya da yaşam Dünya’dan galaksimizdeki diğer gezegenlere nasıl göç etmiş olabilir?

-İsrail sondasını bir asteroitle değiştirerek, yaşamın Dünya’ya nasıl gelmiş olabileceğine dair bir ders kitabı örneğine sahibiz.

Dolayısıyla, adım adım bir çözüme doğru ilerliyor olsak bile, yaşamın kökeni sorunu açık kalır. Son on yılda, giderek daha güçlü hale gelen hesaplama araçları, kuantum mekaniğinin ilk ilkelerinden başlayarak, şimdi binlerce atomdan oluşan, giderek daha büyük ve karmaşık moleküler sistemlerin oluşumunu yeniden üretmemize izin verdi. Hesaplamalı biyoloji alanı müthiş bir hızla büyüyor; artık sadece bir bilgi işlem gücü meselesi.

Aynı zamanda, canlı organizmalardan türetilen ve çoğalabilen ilk basitleştirilmiş genomik yapıların yaratılmasına kadar, DNA’nın kodunu çözme ve manipüle etme yeteneğimizi önemli ölçüde geliştirdik. Şimdi, insan tasarımı DNA’nın etrafında inşa edilmiş, büyük gelişme umutları olan bir alan olan sentetik yaşamdan bahsediyoruz.

Bu nedenle, yaşam için gerekli olan karmaşık moleküler yapıların yaratılması veya viral ve bakteriyel türlerin evriminde genomik stabilite adalarının varlığının doğrulanması, gelecekte ulaşabileceğimiz hedefler olabilir. O noktada, Dünya’daki yaşamın nasıl geliştiğini anlamak için başka bir aracımız olacak. Kim bilir? Belki de uzaylıların zamanın başlangıcından beri bizimle birlikte yaşamış özel biyolojik yaşam formları olduğunu keşfedeceğiz; ve onları Mars’ta ya da Jüpiter ve Satürn’ün uydularının buzlu yüzeyinin altında arıyorduk!

Roberto Battiston  , hem parçacık hızlandırıcılarla hem de uzayda deneysel temel ve temel parçacık fiziği alanında uzmanlaşmış bir fizikçidir. Bu makalenin alıntılandığı ” İlk Şafak ” da dahil olmak üzere birçok kitabın yazarıdır .