Jüpiter’in buzul uydusu Europa, olası bir yaşanabilir ortam sunması nedeniyle astro-biyoloji araştırmalarının ana hedefidir. 10 km kalınlığındaki buz kabuğunun altında, 100 km derinliğinde sıvı halde bir okyanus var. Uydunun Jüpiter’le olan yerçekimi etkileşiminden kaynaklanan enerji bu okyanusun sıcak kalmasını sağlıyor.
Dünyadaki benzer ortamlardan toplanan verileri kullanarak Europa’nın mikrobiyal yaşanabilirliğini değerlendirmek için teorik araştırmalar, São Paulo Üniversitesi’ne (USP) bağlı bir grup Brezilyalı araştırmacı tarafından gerçekleştirildi. Raporlarını Scientific Reports’ta yayınladılar.
São Paulo Üniversitesi’nin Astronomi, Jeofizik ve Atmosfer Bilimleri Enstitüsü (IAG-USP) Astrobiyoloji Araştırma Merkezi’nde (NAP-Astrobio) ve Brezilya Ulusal Sinkrotron Işık Laboratuarı’nda (LNLS) araştırmacı olan Douglas Galante şunları söylüyor: “Dünyadaki benzer bir ortamdan elde edilen bilgilere dayanarak, biyolojik açıdan kullanılabilir bir enerji kaynağının Europa üzerindeki olası etkilerini araştırdık.”
Galante, Brezilya’da ve Afrika’da, Neoproterozoik Çağ’da çok katmanlı yaşamın ortaya çıkışı ile ilgili jeokimyasal ve izotopik dönüşümlerin izlerini araştırmayı amaçlayan çalışmayı koordine ediyor.
Güney Afrika, Johannesburg yakınlarındaki Mponeng altın madeninde 2.8 km derinlikte araştırmacılar, Dünya’daki yaşam tarihine ve Europa’dakine benzer bir karasal bağlamda önemli değişikliklerin izlerini buldular. Candidatus desulforudis audaxviator bakterisinin, su radyolizisi, su moleküllerinin iyonlaştırıcı radyasyon ile ayrışması yoluyla güneş ışığı olmadan madende sağ kaldığını keşfettiler.
Galante şunları söylüyor: “Bu çok derin yeraltı madeninde, radyoaktif uranyum içeren çatlaklardan sızan sular var. Uranyum, çevredeki kayaçlara, özellikle de pirit’e (demir disülfür, FeS2) saldıran, sülfat üreten serbest radikalleri (H +, OH- ve diğerleri) üretmek için su moleküllerini parçalıyor. Bakteriler, ATP’yi nükleotid sentezlemek için sülfat kullanıyor [adenosin trifosfat], Hücrelerdeki enerji depolamasından sorumlu nükleotiddir. Bu, ilk defa bir ekosistemin nükleer enerji temelinde ayakta kalabildiğinin bulunuşudur.”
Galante ve meslektaşlarına göre, Mponeng madeninde bakteriler tarafından kolonize edilen çevre, Europa’nın okyanusunun dibinde var olduğu varsayılan çevrenin mükemmel bir benzeri.
Europa’nın yüzey sıcaklığı mutlak sıfıra yakınsa da, Jüpiter’in güçlü yerçekimi ile olan etkileşiminin bir sonucu olarak, uydu yörüngesinin aşırı eliptik olmasına neden olan muazzam miktarda termal enerji var. Böylece yörüngesel olarak Europa ya devasa gezegene çok yakın ya da çok uzakta. Uydu, Jüpiter’in muazzam gelgit kuvveti sonucunda geometrik deformasyon yaşaıyor. Uzamanın ve genişlemenin değişen durumları tarafından salınan enerji, Europa’nın yeraltı okyanusuna ev sahipliği yapabilmesini sağlıyor.
Galante bu konuda şunu söylüyor: “Ancak, ısınmış sıvı su olması yeterli değil.” Galante’ye göre, biyolojik aktivite belirli bir yönde bir akış oluşturan, hücresel solunum, fotosentez, ATP üretimi ve canlılar için ortak olan diğer süreçlerin oluşmasına izin veren farklı bölgelerdeki moleküllerin, iyonların veya elektronların konsantrasyonlarındaki farklılıklara dayanmaktadır.
Galante sözlerine şunları ekliyor: “Hidrotermal emisyonlar (moleküler hidrojen [H2], hidrojen sülfür [H2S], sülfürik asit [H2SO4], metan [CH4] ve benzeri), biyolojik transdüksiyonun kimyasal dengesizliğinin ve potansiyel faktörlerinin önemli kaynaklarını, yani dengesizliğin transformasyonunu biyolojik açıdan yararlı enerjiye dönüştürebilir. Bu hidrotermal kaynaklar, Dünya üzerindeki yaşamın kaynağı için en makul senaryodur.”
ATP üretimi için Europa’daki koşulların araştırılması
Grup, Europa’daki kimyasal dengesizliklerin, suyun yayılması yoluyla nasıl başlatılacağını değerlendirdi; bunlar, suyun ve Europa kabuğunda bulunan kimyasal elementler arasındaki zincirleme reaksiyonlara yol açtı, ancak ampirik verileri destekleme konusunda eksikliği görüldü. Galante bu konuda şunu söylüyor: “Oluşması muhtemel daha genel bir fiziki etki bulduk, bu etki radyoaktivitenin eylemiydi.”
Kayalık çekirdekli güneş sistemindeki göksel cisimler, aynı radyoaktif maddeleri paylaşıyor ve güneşten ve gezegenden kaynaklanan süpernova patlamaları ile uzaya fırlatılıyor. Araştırmacılar, Europa üzerinde uranyum, toryum ve potasyum konsantrasyonlarını, halihazırda Dünya’da, meteorlarda ve Mars’ta ölçülen miktarlara dayanarak değerlendirdiler.
Galante buna şu sözleri ekliyor: “Bu miktarlardan, salınan enerjiyi, bu enerjinin çevredeki suyla nasıl etkileşime girdiğini ve serbest radikaller üretirken bu etkileşimden kaynaklanan su radyolizinin verimliliğini tahmin edebildik.”
Araştırmaya göre, radyonüklidler ile birlikte pirit, Europa’da yaşam için vazgeçilmez olan önemli bir bileşen. Galante şunları söylüyor: “Çalışmamızdan çıkan önerilerden birisi, pirit izlerinin, gök cisiminin yaşanabilirliğine dair herhangi bir değerlendirmenin bir parçası olarak araştırılması gerektiğidir.” Europa için varsayımsal bir misyonda pirit bulunma ihtimali iyidir, çünkü kükürt (S) ve demir (Fe) güneş sisteminde bol miktarda bulunan elementlerdir.
“Europa’daki okyanus yatağı, ilk yıllarındaki ilkel dünyada var olanlarla çok benzer koşullar göstermektedir, bu yüzden bugün Europa’yı incelemek, bir ölçüde gezegenimizin geçmişine bakmak gibi bir şeydir. Europa’nın yaşanabilirliği ve orada biyolojik aktivitenin varlığı ile ilgili çalışma, aynı zamanda evrendeki yaşamın kökenini ve evrimini anlamak için bir kapıdır.”
Daha Fazla Bilgi İçin: Thiago Altair et al, Microbial habitability of Europa sustained by radioactive sources, Scientific Reports (2018). DOI: 10.1038/s41598-017-18470-z
Haber: José Tadeu Arantes
Kaynak: https://phys.org/news/2018-02-based-hydrothermal-sources-possibility-life.html
Çeviren: Bünyamin Tan