Enceladus’da yaşanır mı?

Monica Grady*

Yakın zamanda Cassini uzay aracıyla vedalaştık. Uzun süredir Satürn’ün yörüngesinde yaptığı araştırmaların ardından, 13 yıllık görev süresinin sonunda, dev gezegenin atmosferine dalarak yok oldu. Bu “büyük final”in nedeni, Cassini’nin Satürn'ün aylarından birine, özellikle de Enceladus’a çarpma ihtimaline karşı, uyduları koruma altına almaktı.

Enceladus, gayzerleri ve iç okyanus oluşumu nedeniyle benzersiz bir uydu. Sonuç olarak, bu küçük ve donmuş uydu şu anda yaşam açısından potansiyel bir ev sahibi gibi görülüyor ve bu sebeple Cassini uzay aracı tarafından kirletilmesi ihtimalinin engellenmesi gerekiyordu. Nature Astronomy dergisinde yayınlanan yeni bir araştırma, bahsi geçen okyanusun Enceladus’ta uzun süreden beri var olduğunu ve yaşamın gelişmesine olanak sağlayacak koşulları yaratacak kadar eski olduğunu gösteriyor.

ZENGİN BİR BİLEŞİM İÇERİYOR

Bu uydudaki gayzerler, güney kutbu bölgesinde görülen çatlaklar boyunca patlayan karbondioksit, amonyak, metan ve diğer hidrokarbon maddelerle karışmış haldeki tuzlu su-buz oluşumlarıdır. Bilim insanları, Enceladus’un buzdan oluşan kabuğunun altında bir okyanus bulunması ve bu okyanusun faal olması nedeniyle, uydu hakkında büyük bir şevkle çalışmalarını sürdürüyorlar. Yapılan uzun süreli araştırmaların ardından, uydudaki materyal içeriğinde hidrojen bulunduğuna ilişkin gözlem, yeni bir bulguya işaret ediyordu; uyduda, su ve kayaç etkileşiminden açığa çıkan kimyasal reaksiyonlar olan hidrotermal aktiviteler gerçekleşiyordu. Ancak bilim insanlarının açıklayamadığı şey, hangi ısı kaynağının bu faaliyete güç sağladığıydı.

Gayzer püskürme bölgeleri üzerinde yapılan daha fazla gözlem, denklemde eksik olan ısı kaynağına ilişkin gizemi daha da arttırdı. Gayzerler, “kaplan çizgileri” diye adlandırılan, yaklaşık 100 kilometre uzunluğunda ve 500 metre derinliğindeki dört paralel çukurdan oluşuyor. Bu çizgilerin ısısı buzul kabuğun geri kalanının sıcaklığından daha yüksek; bu sebeple buzun içinde bulunan çatlaklar olması gerektiği öngörülüyor. Kaplan çizgileri bulunan bölgede neredeyse hiçbir darbe krateri yok, bu yüzden milyonlarca yıllık bir oluşumdan daha genç olmalı. Isı kaynağını saptamayı hedefleyen tüm modellerde, sıcaklığın yoğunlaşmış yapısı da hesaba katılmıştı. Bu noktada cevap bekleyen soru şu; okyanus uydunun tamamını kaplıyor, fakat neden yalnızca güney kutup bölgesi faal durumda?

Bilim insanları birkaç yıldan beri (gezegen büyüklüğündeki cisimler arasındaki etkileşimin neticesinde ortaya çıkan) “gel-git ısınmasının” bir açıklama olabileceğini öne sürüyorlardı. Benzer biçimde, kendi ayımızla yaşadığımız gel-git etkileşimi, Dünya üzerindeki suyun yükselmesine ve çekilmesine yol açar. Enceladus, kendi yörüngesini etkileyen benzer boyuttaki diğer bir Satürn uydusu Dione ile yörünge etkileşimi yaşıyor. Diğer yandan, bu etki, uydudaki faaliyeti açıklamak için gereken güce ilişkin hesaplara bakıldığında yeterli görünmüyor; bu gücün 5 GW düzeyinde olduğu düşünülüyor. Bahsi geçen güç, Chicago büyüklüğündeki bir şehrin enerji ihtiyacını karşılamaya yeterlidir.

GÖZENEKLİ ÇEKİRDEK

Araştırmacılar Enceladus’un içyapısını incelediklerinde gizemi çözmeye bir adım daha yaklaştılar. Uydu, küçük, kayalık bir çekirdeğe sahip ve buz barındıracak kadar düşük bir yoğunluğa sahip. Bu bulgular, Voyager 2 aracının Enceladus’un ilk görüntülerini bizlere ilettiği ve yarıçapının belirlenerek hacminin hesaplandığı zamandan bu yana, senelerdir biliniyor. Cassini’nin taşıdığı yerçekimi ölçüm cihazı Enceladus’un kütlesinin hesaplanmasına ve yapısının yoğunluğu konusunda bir değer belirlenmesine olanak sağlamıştı. Cassini’nin gerçekleştirdiği yerçekimi ölçümleri, çekirdeğin aynı zamanda gözenekli-dolgulu bir çekirdek biçiminde yorumlanabilecek, düşük bir yoğunluğa sahip olduğunu ortaya çıkardı.

Yeni hesaplama verileri, çekirdekteki gözeneklerin buzdan ziyade su ile dolduğunu ve araştırmacıların bahsettiği gözenek suyunu harekete geçiren gel-git hareketlerinin Encaladus’taki ısının nasıl ortaya çıktığını açıklamak için ziyadesiyle yeterli olduğunu gösteriyor. Bahsettiğimiz model oldukça etkili; çünkü yalnızca çekirdeğin gözenekli yapısına odaklanmıyor, aynı zamanda geçirgenliği (akışkanların gözeneklerden ne kadar kolaylıkla geçebileceğini) ve ne kadar gücün ortaya çıktığını (akışkanlar gözeneklerin içinden geçerken sürtünebilir mi ve yapıyı esnetebilir mi) hesaba katan etkileyici bir model. Araştırmacılar sıvının “viskozitesini” (ne denli akıcı olduğunu), sıcaklığın ve bileşimin yanı sıra konvektif özelliklerini (ısıyı ne kadar iyi taşıyabildiğini) dikkate alarak, benzer hesap ayrıntılarını sıvıya da uyguluyorlar.

Bütün bu parametrelerin birlikte ele alınması ve onlara bilinen ya da ortalama değerler verilmesi, korkutucu bir denklem karmaşasına yol açıyor. Neyse ki araştırmacılar (veya bilgisayar yazılımları), Enceladus’a ilişkin detaylı bir ısı çevrimi modeli üretmek amacıyla bu denklemleri çözebiliyor.

BAZI BÖLGELERDE SICAKLIK 85 DERECE

Araştırmanın yazarları, gözenekli bölgelerdeki gel-git hareketlerinden açığa çıkan ısının alt-yüzey okyanusuna nereden ve nasıl aktarıldığına dair 3 boyutlu bir grafik oluşturdular. Çekirdekten gelen ısı dağılımının homojen (her yerde eşit düzeyde) olmadığını, ancak sıcaklıkların 85°C’yi aştığını ve sıcak noktaların çoğunlukla güney kutbunda bulunan bir dizi birbirine bağlı, dar bir şeritten oluştuğunu gördüler. Isı kaynakları dar bir bölgede toplandığından, bunlarla ilintili hidrotermal faaliyetler de bu noktalarda yoğunlaşıyor; bu bulguysa, püskürmelerdeki hidrojen varlığını açıklamamıza yardım ediyor.

Modelin sunduğu en heyecan verici şey, içsel faaliyetler sonucunda üretilen ısı miktarının Enceladus’un kabuğunun altındaki okyanus tarafından milyarlarca yıl boyunca korunacağına dair bulgudur. Bundan evvel, şayet küresel yüzey-altı okyanusunun ısı kaynağı radyoaktif bozunma olsaydı, okyanus birkaç milyon yıl içerisinde donardı diye düşünüldüğünden, temelde gel-git aktivitelerinin gücü dikkate alınıyordu. Öte yandan, böylesi bir modelde, Enceladus’un yörüngesine ilişkin değişiklikler yapılmasının gerekmesi gibi sorunlar vardı; dahası, mevcut okyanusun uzun süre varlığını sürdürmeyeceği de kesindi.

Bu durum başka sorulara da yol açıyor: Enceladus’un varlığı açısından bunun anlamı nedir? Birkaç milyar yıllık ömrü olan ılıman bir küresel okyanus, yaşamın sürmesi noktasında kusursuz bir çevre olabilir; Dünya’ya baktığımızda, yalnızca mikroptan memeliye evrimleşmek bile yaklaşık 640 milyon yıl aldı. Ne yazık ki, Enceladus’un kendisi bu süreç için çok genç olabilir: Uydunun yalnızca yaklaşık 100 milyon yıl önce oluşmuş olabileceği yönünde yeni bir araştırma yayınlandı; peki, bu süre yaşamın oluşması için yeterince uzun mu?

Muhtemelen yaşam, çok daha şiddetli bir çarpışma bombardımanı (meteor yağmurları) altında, (Dünya’nın oluşumundan) birkaç yüz milyon yıl sonra oluşmaya başlamış gibi gözüküyor. Yaşamın gezegende dramatik biçimde yayılması için 3,5 milyar yıl geçmesi gerekti. Enceladus’un okyanusunun milyarlarca yıl varlığını sürdürecek bir potansiyele sahip olması gerçeği, uydu açısından parlak görünen gelecekte, okyanusunun karanlık derinliklerinde yeryüzüne benzeyen bir evrim süreci oluşmasına olanak sağlayabilir mi? Belki maymunlar cüce bir gezegende yaşanacak bir geleceğe sahip değiller; ya denizkızlarının olabilir mi?

*Monica Grady, Açık Üniversite’de Gezegen ve Uzay Bilimleri Profesörü’dür.

Yazının aslı The Conversation sitesinde yayınlanmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)