Uzayda DNA’nın Yapı Taşı mı Bulundu? 1-Siyanopren Molekülü Neler Anlatıyor?
Uzayda Gizemli Bir Molekül Bulundu: Bu Yaşamın Kökeni İçin Bir Anahtar Olabilir mi?
Karbon, Dünya’daki tüm yaşamın yapı taşıdır ve tüm kuru biyokütlenin yaklaşık %45-50’sini oluşturur. Hidrojen gibi elementlerle bağlandığında hidrokarbonlar olarak bilinen organik molekülleri üretir. Hidrojen, oksijen, nitrojen ve fosfor ile bağlandığında ise DNA’nın temeli olan pirimidin ve pürinleri üretir. Karbon atomlarının sürekli olarak atmosferden Dünya’ya gidip geldiği karbon döngüsü, zaman içinde Dünya’daki yaşamın sürdürülmesinin de ayrılmaz bir parçasıdır.
Sonuç olarak, bilim insanları karbonun uzayda bulunmasının kolay olması gerektiğine inanmaktadır, ancak durum her zaman böyle değildir. Birçok yerde gözlemlenmiş olsa da, gökbilimciler bekledikleri hacimlerde bulamamışlardır. Ancak Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) ve Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi (CfA) araştırmacılarından oluşan uluslararası bir ekip tarafından yapılan yeni bir çalışma, yıldızlararası uzayda yeni bir tür karmaşık molekülü ortaya çıkardı. 1-siyanopren olarak bilinen bu keşif, yaşamın yapı taşlarının nerede bulunabileceğini ve nasıl evrimleştiğini ortaya koyabilir.
Araştırma, MIT Kimya Bölümü’nde doktora sonrası araştırmacı olarak görev yapan Gabi Wenzel tarafından yürütüldü. Kendisine CfA, British Columbia Üniversitesi, Michigan Üniversitesi, Worchester Üniversitesi, Virginia Üniversitesi, Virginia Askeri Enstitüsü (VMI), Ulusal Bilim Vakfı (NSF), Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi (NRAO) ve NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ndeki (GSFC) Astrokimya Laboratuvarı’ndan araştırmacılar katıldı. Bulgularını açıklayan makale kısa süre önce Science dergisinde yayınlandı.
Ekip, çalışmaları için Batı Virginia’daki Green Bank Gözlemevi’nde bulunan ve dünyanın en hassas, çok yönlü ve en büyük tam yönlendirilebilir radyo teleskobu olan NSF Green Bank Teleskobu’ndan (GBT) yararlandı. Bu sofistike cihaz, ekibin 1-siyanoprenin varlığını benzersiz rotasyonel spektrumuna dayanarak tespit etmesini sağladı. 1-siyanopren, çoklu kaynaşmış benzen halkalarından oluşan karmaşık bir moleküldür ve polisiklik aromatik hidrokarbon (PAH’lar) molekül sınıfına aittir. Dünya üzerinde fosil yakıtların ya da kömürleşmiş et veya yanmış ekmek gibi diğer organik maddelerin yakılmasıyla oluşurlar.
Gökbilimciler PHA’ları inceleyerek yaşam döngüleri ve ISM ve yakındaki gök cisimleriyle nasıl etkileşime girdikleri hakkında daha fazla bilgi edinmeyi umuyorlar. GBO için NSF Program Direktörü ve CfA’da Araştırma Görevlisi olan ortak yazar Harshal Gupta’nın yakın tarihli bir CfA basın bülteninde açıkladığı gibi:
“1-siyanopirenin benzersiz rotasyonel spektrumunu tanımlamak disiplinler arası bir bilimsel ekibin çalışmasını gerektirdi. Bu keşif, sentetik kimyacıların, spektroskopistlerin, astronomların ve modelcilerin yakın ve uyumlu bir şekilde çalışmasının harika bir örneğidir.”
Büyük boyutları ve kalıcı dipol momentlerinin olmaması nedeniyle bu molekülleri tespit etmenin zorluğu (hatta imkansızlığı) nedeniyle bu etkileyici bir başarıydı. “Bunlar TMC-1’de bugüne kadar bulduğumuz en büyük moleküller. Bu keşif, yıldızlararası uzayda var olabilecek moleküllerin karmaşıklığına ilişkin anlayışımızın sınırlarını zorluyor,” diye ekliyor aynı zamanda NSF ve NRAO’da yardımcı astronom olan MIT profesörü Brett McGuire.
Daha önce, bu moleküllerin sadece yaşlı yıldızları çevreleyen bölge gibi yüksek sıcaklıklı ortamlarda oluştuğuna inanılıyordu. Bu durum, gökbilimcilerin karbon zengini bazı yıldızlar hakkında uzun zamandır bildikleriyle örtüşmektedir; bu yıldızlar büyük miktarlarda küçük moleküler karbon tabakaları üretmekte ve daha sonra yıldızlararası ortama (ISM) dağıtmaktadır. Buna ek olarak, önceki araştırmalar PAH’ların kızılötesi floresansının – yakın yıldızlardan gelen morötesi radyasyonun emilmesinden kaynaklanan – birçok gök cisminde gözlemlenen kızılötesi bantlardan sorumlu olabileceğini öne sürmüştür.
Bu bantların yoğunluğu bazı astronomların PAH’ların ISM’deki karbonun önemli bir kısmını oluşturabileceği teorisini ortaya atmasına yol açmıştır. Diğer gökbilimciler ise bu karbon zengini moleküllerin yıldızlararası uzayın zorlu koşullarında hayatta kalamayacağını, çünkü ISM’deki sıcaklıkların çok düşük olduğunu (ortalama 10 K (-263 °C; -442 °F)) savunmuşlardır. Ancak Wenzel ve meslektaşlarının gözlemlediği 1-siyanopiren molekülleri, Dünya’ya en yakın yıldız oluşum bölgesinde, Taurus Moleküler Bulut-1 (TMC-1) olarak bilinen soğuk yıldızlararası bulutta bulunuyordu.
Bu bulutsu henüz yıldız oluşturmaya başlamadığı için sıcaklığı ISM’ninki ile aynıdır. Wenzel, “TMC-1, yıldızların ve gezegenlerin yapı taşlarını oluşturmaya devam eden bu molekülleri incelemek için doğal bir laboratuvardır” dedi. Bu gözlemler, 1-siyanopiren gibi PHA’ların tamamen farklı bir oluşum mekanizmasına sahip olabileceğini ve/veya uzayın zorlu ortamında hayatta kalabileceğini düşündürmektedir. Bu arada, siyanopirenin tespit edilmesi, gelecekteki gözlemlerde daha büyük ve daha karmaşık moleküllere dair dolaylı kanıtlar sağlayabilir.
Bu araştırma CfA’da Dr. Michael McCarthy’nin moleküler spektroskopi laboratuvarı tarafından yürütülen ölçüm ve analizlerle desteklenmiştir. Kendisinin de belirttiği gibi:
“CfA’da geliştirilen mikrodalga spektrometreleri, 1-siyanopiren gibi karmaşık moleküllerin hassas radyo parmak izlerini ölçmek için özel olarak tasarlanmış benzersiz, dünya standartlarında cihazlardır. En gelişmiş kuantum kimyasal teorilerinden elde edilen tahminler bile bu molekülleri uzayda radyo teleskoplarla tanımlamak için gerekenden binlerce kat daha az doğrudur, bu nedenle bizimki gibi laboratuvarlardaki deneyler bu çığır açan astronomik keşifler için vazgeçilmezdir.”
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Uzayda DNA’nın Yapı Taşı mı Bulundu? 1-Siyanopren Molekülü Neler Anlatıyor?