Bildiğimiz kadarıyla sıvı su yaşamın temel bileşenidir. Yaşanabilir dış gezegen arayışı da bu gerçek üzerine kuruludur. Dış gezegen bilimciler, hangi dünyaların yıldızlarının “yaşanabilir bölgesinde” yani yüzey suyunu sıvı halde tutmaya yetecek kadar enerji alan alanda olabileceğini belirlemeye çalışarak verileri incelemektedir. Ancak dış gezegenler ve suları ikili bir mesele değildir. Yaşanabilirliği belirlemek, bir dış gezegenin su bulundurduğunu ya da bulundurmadığını tespit etmek kadar basit olamamaktadır. Son derece az miktarda suya sahip bir gezegen yaşanabilir bölgede olsa bile elverişli olmayabilir. Bildiğimiz tek yaşanabilir gezegen olan Dünya, yaşanabilirliğini sürdürmek için karbon döngüsüne bağımlıdır. Karbon döngüsü de suya dayanır: yeterince suya sahip olmayan dış gezegenlerin karbon döngülerini sürdürmesi pek olası değildir ve bu da uzun vadeli yaşanabilirlik beklentilerini karartır. Peki ne kadar su yeterlidir?
The Planetary Science Journal‘da yayımlanan yeni bir araştırma, çöl benzeri dış gezegenlerin yaşanabilirliği desteklemek için muhtemelen ihtiyaç duyduğu su miktarını incelemektedir. “Kurak Kara Gezegenlerinde Karbon Döngüsü Dengesizlikleri ve Venüs İçin Çıkarımlar” başlıklı bu çalışmanın baş yazarı, Washington Üniversitesi’nde Dünya ve uzay bilimleri alanında doktora öğrencisi olan HaskelleWhite-Gianella’dır.
Yazarlar şöyle belirtmektedir: “Kurak kara dış gezegenler potansiyel olarak bol miktarda bulunmakta ve bu nedenle yaşam arayışında ilgi çekici hedefler oluşturmaktadır. Modern Dünya’da, dengeli bir jeolojik karbon döngüsü için yeterli yüzey suyu mevcuttur; yani silikat aşınması, CO₂’nin volkanik gaz salınımını dengelemektedir. Ancak kurak gezegenlerde, bu silikat aşınması termostatının yaşanabilir koşulları sürdürmesi için yeterli yüzey suyu bulunmayabilir.”
Dünya atmosferindeki su buharı, karbondioksitle birleşerek karbonik asit oluşturur. Karbonik asit zayıf ve kararsız bir asittir ancak tüm yağmur suyunu hafif asidik kılar. Jeolojik zaman ölçeklerinde gezegenin karbonik asit-silikat aşınma döngüsünde (Urey döngüsü) kritik bir rol oynar. Bu, Dünya’nın karbon döngüsünün bir kolunu oluşturur. Bu döngü karbonu uzun süreler boyunca atmosferden uzaklaştıran mekanizmadır. Zayıf asit silikat kayaçları eritir, oluşan akıntı okyanusa karışır ve okyanus tabanına çöker. Plaka tektoniği bu maddeyi zamanla yeraltına çeker. Atmosferik karbonun Dünya’nın kayaçlarında depolanması bu şekilde gerçekleşir. Bu döngü olmasaydı karbon atmosferde sürekli birikerek kontrolden çıkmış bir sera iklimi yaratırdı, nitekim Venüs tam da böyledir. Dünya’nın bu döngüyü sürdürmek için yeterli suyu vardır. Peki yazarların “potansiyel olarak bol” olarak nitelendirdiği kurak dünyalar için durum nedir? Kurak gezegenler, su içerikleri ve Urey döngüsü, yaşanabilirlik arayışımızı nasıl etkilemektedir?
Baş yazar White-Gianella bir basın açıklamasında şunları söylemiştir: “Kısıtlı kaynaklarla evrenin geniş yelpazesinde yaşam ararken bazı gezegenleri elemek zorundasınız. Yüzey suyu envanteri son derece sınırlı, yani bir Dünya okyanusunun çok altında olan kurak gezegenlerle ilgilendik. Bu gezegenlerin pek çoğu yıldızlarının yaşanabilir bölgesinde yer alıyor; ancak gerçekten yaşanabilir olup olmadıklarından emin değildik.”
Araştırmacılar, kurak gezegenlerin kritik karbonat-silikat döngüsünü sürdürme kapasitesini anlamaya yönelik ayrıntılı modeller geliştirdi. Yazarlar şöyle açıklıyor: “Jeolojik karbon döngüsünün evrimini, su ve karbonun iç yapı ile atmosfer-okyanus sistemi arasındaki akışlarını takip ederek modelliyoruz.” Modelleme; hidrojenin atmosferden kaçış hızı, volkanik gaz salınım hızı, gezegenin yüzeyinin kara ile kaplı oranı, genel sıcaklık, taze kayaçtaki mineral konsantrasyonu, kayacın gözenekliliği, yağmur suyunun yüzey akışına dönüşme oranı ve daha pek çok etken dahil olmak üzere 18 değişkeni kapsamaktadır. Modelleme, Dünya’nın karbon döngüsü ve onun sıcaklığı nasıl düzenlediğine ya da düzenlemediğine ilişkin büyüyen anlayışımıza dayanmaktadır.Kıdemli yazar ve Washington Üniversitesi Dünya ve uzay bilimleri alanında Yardımcı Doçent Joshua Krissansen-Tottonşunları söyledi: “Bu sofistike, mekanistik karbon döngüsü modelleri, Dünya’nın termostatının zaman içinde sıcaklığı nasıl düzenlediğini ya da düzenleyemediğini anlamaya çalışan araştırmacılardan ortaya çıktı.”
Ne yazık ki çöl dünyaları için sonuçlar pek parlak görünmüyor. Bu gezegenlerin büyük çoğunluğu Ureydöngüsünü sürdürecek yeterli suya sahip değildir. Yazarlar bulgularını şöyle özetliyor: “Sonuçlarımız, kurak kara gezegenlerinin, yüzey akışının aşınmayı sınırlaması nedeniyle dengesiz jeolojik karbon döngülerine sahip olabileceğini ve bunun yaşanabilirlik kaybına ile kontrolden çıkmış ısınmaya yol açabileceğini göstermektedir. Bir gezegen yaşanabilir bölgede olsa bile, gaz salınımı ile aşınma akışlarını dengeleyecek yeterli başlangıç yüzey suyuna sahip değilse yaşanamaz bir hale gelebilir. Bu durum ne yazık ki yaşanabilir bölge içindeki kurak gezegenleri yaşam için iyi adaylar olmaktan çıkarıyor.”
Kurak bir gezegen, yaşamsal öneme sahip Urey döngüsünü yine de sürdürebilir. Dünya kadar suya sahip olmak zorunda değiller ama yine de kayda değer bir miktara ihtiyaçları var.Bizzat yazarların açıklamasına göre kendileri burada, kurak gezegenlerin aşınmanın volkanik CO₂ gazı salınımına yetişemediği bir rejime girdiğini gösteriyorlar. Jeolojik karbon döngüsünün eşlenik modelini kullanarak Dünya benzeri kara gezegenlerin dengeli bir jeolojik karbon döngüsünü ve 4,5 milyar yıllık evrim boyunca ılıman yüzey sıcaklığını sürdürebilmek için en az Dünya okyanus kütlesinin yaklaşık %20-50’si oranında başlangıç yüzey suyu envanterine ihtiyaç duyduğunu bulmuşlar.
Bu sonuçların iyi bilinen TRAPPIST-1 dış gezegenleri hakkında da söyleyecekleri var. Yedisinin dördünün yıldızlarının yaşanabilir bölgesinde yer alması onları önemli kılmaktadır. Sınırlı yüzey sularına sahip olabilirler ancak bunu ya da ne kadar olduğunu henüz bilmiyoruz. Bu gezegenler, söz konusu araştırma türü için test vakaları işlevi görebilir ya da en azından bazı sınırlamalar belirlemeye yardımcı olabilir. Ne yazık ki uzaktaki kurak dış gezegenlerde neler yaşandığını belirlemek son derece güçtür. Bu da bizi Venüs’e getiriyor.Venüs bir miktar suyla başlamış olabilir. Ancak yazarlar, gezegenin Güneş’e çok daha yakın olduğundan Dünya’ya kıyasla daha az suyla başlamış olabileceğine dikkat çekiyor. Bu durum gezegenin jeolojik karbon döngüsünün dengesiz olduğu anlamına geliyordu. Yağmur olmaksızın karbon Venüs’ün atmosferinde birikti ve yüzey sıcaklığını yükseltti. Böylece Venüs eninde sonunda suyunu yitirdi; eğer gezegendeki herhangi bir basit yaşam formu varsa o da yok olup gitti.
Bu çalışma, yaşanabilir bölgenin basit tanımımızın yalnızca bir başlangıç noktası olduğunu ortaya koymaktadır. Yaşanabilirlik için bir yıldıza yakınlıktan çok daha fazlası gerekir; yalnızca şu an için ölçebildiğimiz şey bu kadardır. Araştırmacılar şöyle yazıyor: “Bir gezegen yıldızının yaşanabilir bölgesinde yer alsa bile, kurak olması durumunda dengesiz bir karbon döngüsü nedeniyle yaşanamaz bir hale gelebilir.” Bu sonuçlar, pek çok gezegenin daha kısa süreler boyunca yaşanabilir olabileceğine ve hatta basit yaşam formları geliştirebileceğine dair büyüyen bir anlayışla örtüşmektedir. Ancak karmaşık yaşama ve uygarlık kuran türlere zemin hazırlayan uzun vadeli yaşanabilirlik için su hayati önem taşımaktadır. Bu meseleyi modellemenin ötesinde anlamak güçtür zira kurak dış gezegenlere erişimimiz bulunmamaktadır. Onlara yalnızca uzaktan bakabilir ve atmosferlerini ölçmeye çalışabiliriz. NASA’nın Yaşanabilir Dünyalar Gözlemevi’ni inşa etmesiyle bu durum değişebilir. Yazarlar şunları belirtmektedir: “Su rezervuarının büyüklüğünü uzun vadeli iklimle ilişkilendiren sonuçlarımız, yüzey yaşanabilirliğini ve kara oranını yansıtılan ışık spektroskopisi aracılığıyla kısıtlayacak olan Yaşanabilir Dünyalar Gözlemevi ile test edilebilir hale gelebilir.” Ama Venüs daha iyi bir fırsat sunabilir.
Yazar: Aysima Kavak