Bilim insanları uzaylıların peşine bakın nasıl düştü!

İnsanoğlu, gökyüzüne ilk bakışından beri, kozmik bir arkadaş bulmak arzusuyla çok eski çağlardan beri dolup taşmakta. Popüler kültürde uzaylıların bu denli yer kaplıyor olmasının sebebi de bu. 

Astronomlar ve astrobiyologların uzaylı arama yöntemleri ise bilim kurgu filmlerindekilere hiç benzemiyor. Fakat bu, gerçekte yaşanan bilimsel kovalamacanın sıkıcı olduğu anlamına da gelmiyor. 

Uzaylıların tarihimize düşünce olarak da olsa ilk girişi ise Gelibolu'da M.Ö. 467 yılında gerçekleşti.

GELİBOLULU METRODORUS

Öyle ki, astrobiyolojinin babası olarak kabul edilen ve Demokritus’un öğrencisi olan Metrodorus, Gelibolu’da yaşayan antik bir düşünürdü. M.O. 467 yılında bir gün gözüne takılan bir ”kayan yıldızı” takip ederek, parçalarını bugünkü Çanakkale yakınlarında düşmüş olarak bulup, inceledi. [1]

ASTROBİYOLOJİ, O GECE GELİBOLU'DA BAŞLADI

Bulduğu şey, Aristoteles’in evren modelinin öngördüğünün tam aksine (Aristoteles, tek ve özel olan Dünya’nın merkezinin evrenin de merkezi olduğunu ve ağır cisimlerin buraya çökmek istediklerini iddia etmiştir. Onun -ve elbet kilisenin gözünde, Evren, içten dışa doğru ”hafifleşen” 5 temel elementten oluşmuştu: Toprak, Su, Hava, Ateş ve bir de hepsinden daha hafif olan ve bütün gök cisimlerinin maddesi 5. element, onun değişiyle ”Quintessenza” ) her yerde görmeye alışkın olduğu sıradan taşlardan çok da farklı ve özellikle de daha hafif olmayan bir maddeydi.

ASTROBİYOLOJİNİN FELSEFEDEN BİLİME DÖNÜŞME ANI

Metrodorus, Aristoteles’in bu evren modelindeki sıraya heyecan verici bir ekleme yapmıştı. Toprak, su, hava, ateş, quintessenza ve yine toprak! Bu bulgularından yaptığı mantıksal çıkarımlara dayanarak Metrodorus, gök cisimlerinin de Dünya’daki maddelerden yapılmış olduğunu, bu yüzden de Dünya Evren’in merkezi olsaydı bütün yıldızların Dünya’ya düşmesi gerektiğini vurguladı ve daha da ileri giderek bütün yıldızların birer Güneş olduğunu; bunların da etrafında gezegenler olduğunu söyledi.

En sonunda, bu gezegenlerde yaşayanların da olabileceğini belirterek astrobiyolojinin babası olma ünvanı kazanmış oldu. Zaten Mistikçiler (Platon, Aristoteles vs…) ve Deneyciler (Demokritus, Metrodorus vs…) olarak birbirine düşmüş olan bu iki felsefi yaklaşım ve takipçileri, bu olaydan sonra derin bir kopuş yaşadı. [2]

Böylece astrobiyolojinin felsefeden, bilime geçiş süreci de başlamış oldu. Bu süreç 1952 yılında yapılan meşhur Urey-Miller Deneyi [3] ve 1970′ lerde yapılan Viking 1, 2 deneyleri [4] ile tamamlanarak, astrobiyolojinin bilim camiasında kabul ve saygı gören deneye dayalı bir bilim dalı olması ile son buldu.

BİLİM İNSANLARI UZAYLILARI NASIL ARIYOR?

Bugün, galaksimiz Samanyolu ve evrenin geneli içerisinde, gezegenimiz Dünya ile benzer yapıya ve şartlara sahip olabilecek gezegenlerin çok büyük sayılarda var olduğunu biliyoruz.

Teleskoplarla bile zor saptanabilen, küçücük ve sönük bir ışık noktasından, deyim yerindeyse zorla öğrendiklerimiz,  insan türünün bilgiye ve arkadaşlığa susamışlığını daha da gün yüzüne çıkarıyor. Ayrıca aşağıda açıklanacak yöntem, evrende yalnız olup olmadığımızı anlamamızın en hızlı ve ucuz yolu olarak karşımıza çıkıyor.

Elimizdeki en iyi yöntem, bu gezegenlerin atmosferlerinde ve yaşamın imzalarını aramaktır.

Örneğin Dünya yüzeyini kaplamış olan yaşamın sonucunda var olan element ve bileşiklerden yansıyan Güneş ışığı, gezegenimiz için çok uzaklardan tespit edilebilecek bir yaşam izi oluşturur. Arabalar, şehirler ve (evet) Çin Seddi bile uzaydan görülemezler. Dünya’da hayat ortaya çıktığından beri, dışarıdan bakan biri için görsel olarak neredeyse hiç bir şey değişmiştir. 

YAŞAMIN İZLERİNİ BULMANIN YÖNTEMİ NEDİR?

Yaşam izlerini saptamanın iki aşaması vardır.

Önce yaşam izlerinin ne oldukları tanımlanır, sonra da bunla bilim insanlarının bulduğu yöntemlerle diğer gezegenlerin atmosferlerinde aranır.

Astronomlar ve astrobiyologlar hem yaşanabilir bölgede bulunan ve atmosferinde yaşam izlerinin bulunduğu bir gezegen keşfetmeyi amaçlıyorlar.

UZAYLILARA GİDEN YOL: DOPPLER ETKİSİ VE KÜTLEÇEKİM 

1. DOPPLER ETKİSİ

Doppler Etkisi, dalga çıkartan kaynaklar hareket ettiğinde, onu izleyen gözlemcilerin başına gelen şeydir.

İlgilendiğimiz dalgalar noktasal kabul edeceğimiz kaynaklarından küresel veya dairesel olarak eşit aralıklarla (eşit sürelerde bir) ortaya çıkarlar. Bu kaynak bu şekilde dalga yollamaya devam ederek herhangi bir yöne doğru hareket ettiğinde, hareket yönünden ona bakan bir gözlemci için, ‘t’ zaman sonra gönderdiği dalga ile ondan bir önceki yani ilk anda göndermiş olduğu dalganın arası, eğer yerinde duruyor olsaydı göndereceği aynı iki dalganın arasından daha az olacaktır.

Bu gözlemciye göre dalgalar sıkışır ve dalga boyu kısalır. Eğer bu dalga ışık ise 'maviye kayar', ses ise 'tizleşir'. Elbette arkadan bakan bir gözlemci için ise tam tersi geçerlidir, kaynak gerçekte olduğundan daha kırmızı görünür ve sesi kalınlaşır. Bilimciler ışığın bu fenomenine kısaca 'redshift' ya da 'kırmızıya kayma' demişlerdir.

Doppler etkisini kullanarak, bir cismin bize yaklaşıp yaklaşmadığını veya uzaklaşıp uzaklaşmadığını ve hatta bunu yapma hızlarını bulabiliriz. Günlük hayatımızda bu olayı, arabamıza ”radardan” hız cezası yerken veya Formula 1 araçlarının yanıızdan geçip giderkenki sesini dinlediğimizde deneyimleriz. Doppler Etkisinin ötegezegenlerdeki biyolojik imzaların saptanması görevimizdeki yerini aşağıdaki kısa hatırlatmadan sonra açıklayacağım.

2. KÜTLEÇEKİM

Kütlesi olan cisimler, bu kütle ne kadar küçük olursa olsun, evrendeki diğer bütün kütleler ile neredeyse gizemli bir ilişki içerisindedir.

Kuvvet kullanılarak oluşturulan her etkiye eşit bir tepki uygulanmak zorundadır.

Bunlar basit gibi görünen, banal bilgiler olsa da evrenin öteki ucundaki bir galaksiyle aranızda her zaman bir çekim kuvveti olduğunu bilmek veya elinizdeki bir topu havaya atıp tutuyorken, sadece birazcık ve bir anlık da olsa, (kendiniz de dahil olmak üzere) bütün dünyayı da aşağı doğru hoplattığınızı bilmek eğlencelidir. 

Karşılıklı uygulanan, kütlelerden kaynaklanan ve uzaklığın karesi ile ters orantılı olan bu çekim gücü, yıldızın gezegeni çekerek yörüngesinde tutmasına olanak verirken, aynı zamanda gezegenin de (ne kadar küçük olursa olsun) yıldızını çekmesine sebep olur.

Bunun sonucunda bu ikili sistemin merkezi, yıldızın geometrik merkezi olmak yerine, yıldızın (genellikle) içinde bir yerlerde kalan ve yıldızın kendisinin de etrafında dönüyor olduğu bir noktadır. Bu da yıldızın dairesel bir şekilde ”yalpalıyormuş” gibi görünmesine sebep olur.

YUKARIDAKİ BİLGİLERİN UZAYLILARI BULMAK İLE İLGİSİ

Bu iki bilgi, yaratıcı beyinlerde kullanıldığında bize, bir yıldızın gezegeni olup olmadığını ve hatta eğer varsa o gezegenin o anda nerede olduğunu söyler. 

Etrafında gezegen olan, uygun bir yıldızın yapacağı bu dairesel yalpalama hareketi sırasında; yıldız, merkezi kendi içinde kalan küçücük yörüngesi üzerinde bize doğru yaklaştığında daha mavi, bize en yakın noktasından geçip tekrar uzaklaşmaya başladığında ise daha kırmızı görünür. En mavi olduğu yer ve en kırmızı olduğu yerler, yani radial hızın maksimuma ulastığı noktalar, yörüngenin iki ucunu belirler.

Kırmızıdan maviye geçişte gezegen yıldızın arkasındadır (eclipse). Maviden kırmızıya geçildiği noktada ise gezegen yıldızıyla bizim aramıza girmiştir. (Bu anda yarattığı gölge ise bize gezegenin boyutlarını verir.) Bu iki durumda da radial hız bir anlığına sıfırdır.

UZAYDA YAŞAMIN İZLERİ NASIL ARANMAKTA?

Yıldız ışığında biyolojik imza arama yöntemi. (Edinburgh Üniversitesi, Astrobiyoloji ders sunumlarından alınmıştır.)

Bir ışık kaynağından çıkan ve bir prizma ile tayfına (spektrumuna) ayrıştırılan bir ışık demetinin tayfında bazı emilim çizgileri olacaktır. Örneğin yukarıdaki resmin sağ alt köşesindeki grafikteki iki düşüşte belirli iki elementin imzası.

Fakat bu işi yapmak çok zordur. İstenilen ışık; yıldızın yüzeyinden çıkacak, gezegenin atmosferine girip çıkacak, oradan da buraya kadar gelecektir. Dış gezegenler çok uzaktır, ilginç olanları küçüktür ve çok parlak olan şeylere (yıldızlara) çok yakınlardır. Bizim istediğimiz ise, sadece gezegenin atmosferinden geçip süzülerek gelen ışıktır.

Bunu yapmanın zekice bir yolu ise, aşağıda gözüktüğü gibidir:

• Gezegen ve yıldızın birlikte spektrumu alınır.
• Ardından gezegenin yıldızın arkasına geçmesini bekleyip sadece yıldızınki alınır
• Son olarak da ilk tayf ikinciden çıkarılır.

Artık elinizde ışığına bakıyor olduğunuz yıldızın etrafında dönüyor olan gezegenin atmosferinin nelerden oluştuğunun bir dökümü vardır.

GEZEGENİN ATMOSFERİNİN İÇERİĞİNİN ANLAŞILMASI

Geriye sadece gezegenin atmosferinin moleküler olarak nelerden ve hangi oranda oluştuğuna bakmak kalır.  Bu veriler de bilim insanlarına incelenen gezegende yaşam olup olmadığını gösterecektir. Hatta bu veriler üzerinden varsa yaşamın organik mi yoksa silikon bazlı mı olduğuna, hatta bitkisel mi hayvansal mı olduğuna kadar çıkarımlar yapılmakta. 

Eğer biyolojik imzaların bulunduğu bir dış geegen olursa SETI Enstitüsü gibi kuruluşlar dev radyo teleskoplarını o noktaya çevirerek başka kanıtlar elde etmek ve iletişimi başlatmak için girişimlere başlayacak. 

TAM OLARAK NE BULMAYA ÇALIŞIYORLAR?

[6] İşte bilim insanlarının atmosferi olan dış gezegenlerin atmosferlerinde aradığı en önemli yaşam izleri:

• Oksijen :
Bilinen yaşamın oksijen ürettiğini çoktan gördük. Fotosentez oksijen üretir. Hayatın bir imzası bu. Çok düşük olan oksijen seviyeleri jeolojik veya kimyasal süreçlerle üretilebilse de, Dünya’daki gibi % 21 gibi yüksek bir oran her yeri ilginç kılmaya yetecektir.

• Metan ve Oksijen:
Biyoloji aynı zamanda hayatın bir başka imzası olan metan da üretebilir. Ancak Dünya’yla ilgili ilginç olan şey, oksijenin metan ile birlikte var olmasıdır. Normal kimyasal reaksiyonlarda, metanın oksijen tarafından tüketilmesini bekleriz. O halde, normal kimyasal süreçlerden bekleyeceğimiz dengenin dışında, atmosferde oksijen ve metanın bir arada bulunması, gezegenimizde hayat olduğunun bir göstergesidir.

• Ozon:
Aradığımız başka bir imza da ozon. Ozon oksijen ile üretilir. Oksijen, Güneş ışığı ve üst atmosfer ile reaksiyona girer ve ozon üreterek ultraviyole ışınımını süzer. Ozonun, gezegenimiz tarafından yansıtılan ışıkta çok güçlü bir imzası olduğu ortaya çıkıyor. O halde, ozonu hayatın olası bir imzası olarak kullanabiliriz, tıpkı onun yapıtaşları olan Oksijeni kullanabileceğimiz gibi.

• Yüzeydeki Yaşam İzleri
Bir gezegenin soluk ışığından, onun atmosferindeki gazları ve oranlarını araştırabilmenin yanı sıra, o gezegenin yüzeyindeki biyolojiyi de doğrudan inceleyebiliriz. Kendi gezegenimizdeki bitki örtüsü çok algılanabilir bir imza verir, çünkü kızılötesi ışığı yansıtır. Bu yolla bir dış gezegenin yüzeyindeki vejetasyon benzeri yaşamı makul bir şekilde tespit edebiliriz.

NEDEN TEMKİNLİ OLMAK GEREK?

Bu biyolojik imzalar konusunda çok dikkatli olmalıyız, çünkü her zaman biyolojik olarak üretilmemiştir. Örneğin, oksijen, gezegensel bir atmosferde biyolojik olmayan işlemlerle üretilebilir. Mars atmosferi, örneğinyaklaşık % 0.14 oksijen içerir. Ve bu, Mars atmosferdeki Güneş ışığıyla reaksiyona giren karbondioksit ile biyolojik olmayan doğal süreçler sonunda üretilir.

Fakat yine hatırlatalım, oksijenin yüksek oranda bulunması ne olursa olsun astrobiyologların ilgisini çekecektir. Biyolojik olmayan işlemlerle, özellikle de sıvı suyun bulunduğu bir gezegende, bir atmosferde çok yüksek oksijen yoğunluğuna ulaşamayacağınızı söylemek doğrudur. Kendi gezegenimizin atmosferindeki % 21 oranındaki oksijen seviyesi gerçekten hayatın güçlü bir göstergesidir. Hayatın olmadığı bir gezegende o kadar oksijen seviyesine ulaşılamaz. [7]

Peki, oksijen seviyesi çok düşük olan, anoksik gezegenler ne olacak? Bunun genç Dünya için böyle olduğunu biliyoruz. Gezegenimizde çok düşük oksijen konsantrasyonları vardı, ancak yine de hayat olduğunu biliyoruz. Bu durumda ne yapılabilir?

O durumda Metan arayabiliriz. Metan, oksijensiz ortamlarda mikroorganizmalar tarafından üretilir. Ancak sorun, metanın biyolojik olmayan süreçlerle de üretilebileceği ve bu sebeple sonuca ulaşabileceğimiz bir gösterge olmayışıdır. Örneğin, görseldeki Satürn’ün uydusu Titan benzeri bir ortam yoğun biçimde metan barındırır. Ancak, bu metanın biyolojik tabanlı olduğunu söyleyemeyiz.

BİRLEŞMİŞ MİLLETLER HAZIRLANIYOR: UNOOSA

Birleşmiş Milletler'in Viyana'da bulunan Dış Uzay İlişkileri Dairesi (UNOOSA) bu senaryoda küresel çapta yapılacak hazırlıklar ve temasların detayları hakkında örnek planlar hazırlamakta.

GELİBOLU'DA ORTAYA ATILAN SORUYU ARTIK YANITLAYABİLİRİZ

Gelibolulu Metrodorus ve diğer bilim insanlarının omuzlarında yükselen ve bir çok heyecanlı keşfe gebe bir bilim dalı olan astrobiyoloji, en büyük sorularımızdan biri olan 'Yalnız mıyız?' sorusuna bir cevap arayacak kabiliyete yeni yeni kavuşmakta.

- Cengiz Büyükuncu (SuperHaber)

KAYNAKÇA
[1] : Jayawardhana, Ray. (2011), Le Scienze Codice Edizioni: ”Strani Mondi: La Ricerca di Nuovi Pianeti e della Vita Oltre il Sistema Solare” – sf. 4-5
[2] : Sagan, Carl. (1980) Altin Kitaplar: ”Kozmos” – sf. 200-210.
[3] : http://dosequis.colorado.edu/Courses/MethodsLogic/Docs/Miller.pdf
[4] : http://gillevin.com/Mars/Reprint_107-SPIE.pdf
[5] : (1) http://www.lpi.usra.edu/lpi/meteorites/alhnpap.html (2)
https://www.nasa.gov/centers/johnson/pdf/403099main_GCA_2009_final_corrected.pdf
[6] : Seager, S. , JJ.Petkowski ve Bains, W. : (2016) ”Toward a List of Molecules as Potential
Biosignature Gases for the Search for Life on Exoplanets and Applications to Terrestrial Biochemistry.”
[7] : Prof. Cockell (Astrobiology Lectures – University of Edinburgh)
[8] : Rothery, D. ; Gilmour, I. ; Sephton, M. (2011) Cambridge University Press: An
Introduction to Astrobiology