Sistemimize en yakın gezegende bir okyanus olabilir

Matt Williams

Avrupa Güney Gözlemevi’nden (ESO) gökbilimciler, 2016 yılının Ağustos ayında, Güneş Sistemi’ne en yakın yıldız olan Proxima Centauri yörüngesinde dönen ve Dünya’ya benzeyen bir gezegenin varlığını teyit ettiler. Ayrıca, (‘Proxima b’ adlı) bu gezegenin, yıldızının yaşanabilir bölgesi içindeki bir yörüngede döndüğünü de doğruladılar. O günden bu yana, Proxima b’nin gerçekten de yaşanabilir olup olmadığını anlamak amacıyla birçok çalışma gerçekleştirildi.

Maalesef, bu araştırmaların büyük kısmı pek de cesaret verici türden değildi. Mesela, çalışmaların çoğu Proxima b’nin bağlı olduğu yıldızın, gezegenin yüzeyinde bir atmosfer ve sıvı su oluşumuna olanak vermeyen aşırı düzeyde bir parlama faaliyeti yaşadığını gösteriyor. Bununla birlikte bir bilim ekibi, NASA yönetimindeki yeni bir çalışmada Proxima b’nin yaşamı desteklemek için yeterli suya sahip olabileceğini gösteren farklı iklim senaryolarını araştırdı.

“Dinamik bir okyanusa sahip Proxima Centauri b için yaşanabilir iklim senaryoları” başlıklı çalışma, yakın bir tarihte "Astrobiology" adlı bilimsel bir dergide yayınlandı. Çalışma, NASA’nın Goddard Uzay Araştırmaları Enstitüsü’nden (GISS) Anthony D. Del Genio tarafından yönetildi ve Goddard Uzay Uçuş Merkezi (GSFC), Columbia Üniversitesi ve GSFC’ye kurumsal ve misyon desteği sağlayan bir bilgi teknolojileri şirketi olan Trinnovim LLC’den üyeler tarafından yürütüldü.

YAŞAMIN ÖNÜNDE BİRÇOK GÜÇLÜK VAR

Biraz hayal kırıcı biçimde, M-tipi (kırmızı cüce) yıldızları olan Proxima b benzeri gezegenler, yaşanabilirlik söz konusu olduğunda birçok güçlükle karşı karşıya. Öncelikle, yıldızına yakın olan yörüngesi, büyük olasılıkla oluşumunun başlarında bir kaçak sera etkisine* yol açacaktır. Yanı sıra, yoğun bir radyasyona (X-ışını ve aşırı mor-ötesi akışları) ve güneş rüzgârına maruz kalacaktır ve bu da fırtınalı bir atmosfere ve gezegende su kaybına neden olacaktır.

Diğer yandan, Proxima b’nin evrimsel tarihine dair bilmediğimiz birçok şey var ve yaşanabilirliğin az da olsa mümkün olduğu senaryolar da mevcut. Anthony D. Del Genio, "Universe Today"e gönderdiği bir elektronik postada şunları söylüyor:

“Her şeyden önce, Prox b’de bir atmosferin var olup olmadığını bilmiyoruz; şayet varsa da suyun olup olmadığını bilmiyoruz. Bu öğeler olmadan, bildiğimiz türden bir yaşam var olamaz. Prox b, başlangıçta bir atmosferi olmaksızın ya da su açısından fakir bir olan bir yıldız sisteminde, bir atmosferle oluşmuş olabilir. Yahut mütevazı bir atmosfer ve bol su ile oluşmuş olabilir. Veya çok kalın bir atmosferle oluşmuş da olabilir. Bunları şimdilik bilmiyoruz. İkincisi, Proxima Centauri bir ‘M tipi yıldız’ ya da başka bir ifadeyle ‘kırmızı cüce.’ Bu yıldızlar Güneş’ten çok daha küçük ve daha soğuktur; bu nedenle, bir gezegenin yaşanabilir bir iklime sahip olması için, yani ihtiyaç duyduğu yıldız ışığını alabilmesi için bu türden bir yıldıza çok yakın olması gerekir. Buna ilişkin sorun, M tipi yıldızların yaşam süreleri içinde oldukça aktif olma eğilimi göstermesi. Üçüncüsü, erken yaşlarda M tipi yıldızlar çok parlak ve sıcak olur; yani eğer Prox b yaşanabilir bir duruma geldiyse, yaşamı ortaya çıkarma şansını yakalamadan önce (aşırı) ısınmış ve suyunu erken dönemde yitirmiş olabilir.”

PROXIMA CENTAURI FAZLASIYLA DEĞİŞKEN BİR YILDIZ

Kırmızı cüce standartları açısından bile fazlasıyla değişken ve dengesiz olan Proxima Centauri söz konusu olduğunda, özellikle de yıldızın parlama faaliyetleri büyük bir endişe kaynağı. Gerçekten de son yıllarda, sistemden uzaya yayılan iki güçlü ışın fişeği gözlemlendi. İkincisi o denli güçlüydü ki, çıplak gözle bile görülebiliyordu; bu bulgu, Proxima Centauri’nin, yörüngesinde bulunan herhangi bir gezegenin atmosferini zaman içerisinde yok edeceğini düşündürüyor.

Ancak, araştırma grubunun çalışmalarında belirttiği üzere, Proxima b’nin hâlâ yaşamı destekleyebileceğine ilişkin çok sayıda olası senaryo mevcut. Dahası, Proxima b’yi kimi noktalarda esnek kılan ve hayata düşman olan şeyler söz konusu olduğunda, bir miktar belirsizlik mevcut. Del Genio’ya göre bilinmeyenler, Proxima b’nin yıldızından uzakta şekillenip yavaş yavaş içe doğru göç etmiş olma ihtimalini de içeriyor; bu ise önceleri sert koşullara maruz kalmamış olabileceği anlamına geliyor.

İkincisi, Dünya’nın sahip olduğu suyun on katına sahip biçimde oluşması ihtimali; bu durumda, Proxima Centauri’nin yaydığı aşırı radyasyon gezegendeki suyun yüzde 90’ını yok etmiş olsa bile, gezegen, bir okyanusun varlığına yetecek miktarda su barındırabilir. Ayrıca, uzaya kaçan bir atmosfer ‘yaşanabilir çekirdeğini’ geride bırakarak kalın bir hidrojen katmanı oluşturmuş olabilir.

Del Genio “şimdilik bunları bilmiyoruz” diyor. “Bu yolla, gelecekteki gözlemciler için referans noktaları sağlamak amacıyla, onun bir atmosfere ve suya sahip olduğunu hayal ediyoruz ve yıldızının çevresindeki yörüngesine ve yıldızından uzaklığına baktığımızda, birlikte, yüzeyde yaşanabilir koşullar üretebilecek olan (sıvı suyun varlığını korumak için yeterince sıcak olarak tanımlanmış ama suyun tamamını buharlaştıracak derecede sıcak olmayan) bir atmosferin ve okyanusun varlığını hayal etmenin kolay mı zor mu olduğunu kendimize soruyoruz.”

YENİ MODELLER İÇİN YENİ BİR YAZILIM KULLANILIYOR

Del Genio ve meslektaşları, bu olasılıkları ele almak amacıyla, "Dünya ve Dünya Dışı Çevrelerin Yörünge ve İklim Şifreleri Çözümlemesi" (Dynamics / ROCKE -3D) yazılımını kullanarak, bir takım 3 boyutlu simülasyonlar gerçekleştirdiler. NASA’nın "GISS-Model E2 Dünya Küresel İklim Modellemesi" yazılımının özel bir uyarlaması olan ROCKE-3D, Dünya tarihinin geçmiş ve gelecek dönemlerini ve potansiyel olarak yaşama elverişli bir antik Venüs’ü dijital olarak canlandırmak amacıyla kullanılıyor.

Araştırma ekibi bu yazılımı kullanarak, Prox b için, Dünya benzeri (gezegeni ısıtacak biçimde az miktarda karbondioksit ile domine edilen) bir atmosfer ve daha Mars benzeri (saf karbondioksitten oluşan) bir atmosfere sahip olan bir takım farklı potansiyel atmosfer modelleri oluşturdu. Ayrıca, atmosferi Dünya’nınkinden daha ince veya daha kalın, okyanusları daha az ya da daha çok tuzlu (daha derin ya da daha sığ) ve okyanusun tüm gezegeni tamamen kapladığı ya da kaplamadığı farklı modeller üzerinde çalıştılar.

Son olarak da gezegenin yıldızına gel-gitsel biçimde bağlanıp bağlanmadığını veya gezegenin tamamladığı her iki yörünge başına kendi ekseni etrafında üç kez döndüğü (Merkür gibi) bir 3:2 yörüngesel rezonansa sahip olup olmadığını hesaba kattılar. Del Genio şöyle açıklıyor:

“Tasavvur ettiğimiz her bir yapılandırma için, insanlar tarafından atmosfere salınan ek sera gazları nedeniyle 21'inci yüzyılda gerçekleşen küresel ısınmayı tespit projesinde kullandığımız Dünya iklim modelinden uyarlanan 3 boyutlu bir küresel iklim modeli kullanıyoruz. Bu amaç doğrultusunda iklimimizin sahip olduğu en önemli özellik, ‘dinamik’ bir okyanusu, yani ılık suyu daha serin yerlere taşıyan su akıntılarına sahip bir okyanusu barındırması. Prox b hakkında yürütülen önceki çalışmalarda, ısınan ve soğuyan ama hareket etmeyen bir ‘durağan’ okyanus kullanılmıştı.”

YENİ MODELLER BİR OKYANUSA İŞARET EDİYOR

Bu noktadan hareket eden Del Genio ve meslektaşları, tasarladıkları her ortamın, en azından kısmi olarak yüzey sıvı suyu barındıran bir gezegen ürettiğini keşfettiler. Ayrıca, yörüngesine gel-gitsel biçimde bağlanmış bir gezegenin durumunda, yıldıza bakan tarafla karanlık taraf arasındaki ısı transferinin de bütün gezegenin yaşanabilir olmasına izin verebileceğini buldular.

“Şayet gezegen bir atmosfere ve suya sahipse, Prox b’nin yaşama elverişli olma hususunda oldukça büyük bir şansı var” diyor Del Genio. “Ayrıca okyanus akıntılarının günün ilk ışıklarından gece yarısına dek ılık su taşıdığını ve yıldıza bakmayan tarafın asla ışık göremese bile yaşanabilirliğini koruduğunu gördük. Ve şayet okyanus aşırı tuzluysa ama hemen her yerde bildiğimiz donma noktasının altındaki sıcaklıklar söz konusuysa, neredeyse bütün gezegen sıvıyla kaplanabilir.”

Son zamanlarda Proxima b hakkındaki kötü haberlerin düzenli bir şekilde medyada yer almasıyla umutsuzluğa düşenler için bu son araştırmalar oldukça cesaret verici. Yapılan gözlemler, Proxima Centauri’nin değişken olduğunu ve bazen ürkütücü ışın fişekleri yarattığını gösterse de Proxima b’nin hala yaşanabilir olduğu birçok senaryo söz konusu. Durum böyle olsun ya da olmasın, gelecekte yapılacak gözlemler önemli olacak. Del Genio’nun belirttiği üzere:

“Maalesef, Dünya’dan görüldüğü kadarıyla, Prox b bir atmosferi algılamamızı ve içinde ne olduğunu anlamamızı zorlaştıracak biçimde, geçirgen olmayan bir yapıda. Buna rağmen, oldukça yakın bir gelecekte gökbilimciler, yörüngesinde yol alırken Prox b tarafından uzaya yayılan ısıyı izleyebilecekler. Elde ettiğimiz sonuçlar, atmosferi olan bir gezegeni atmosfersiz olandan, ince ve soğuk bir atmosferi kalın ve sıcak bir atmosferden ayırt etmemizin mümkün olabileceğini gösteriyor.”

Daha da cesaret verici olan şey, araştırmaların, M tipi (kırmızı cüce) yıldızların yörüngesindeki diğer kayalık gezegenlere de uzanabilme ihtimali. Bu yıldızların yalnızca Samanyolu Galaksi’sinde bile yıldızların yüzde 70’inden fazlasını teşkil ettiği düşünüldüğünde, potansiyel açıdan yaşama elverişli gezegenleri desteklemeleri ihtimali, dünya dışı yaşam bulma ihtimalini büyük ölçüde artırıyor.

Önümüzdeki yıllarda, yeni nesil araçların, dış gezegenlerin saptanması ve özelliklerinin belirlenmesinde kritik bir rol oynaması bekleniyor. Bu araçlar arasında James Webb Uzay Teleskobu (JWST), Geniş Alan Kızılötesi Araştırma Teleskobu (WFIRST), Aşırı Büyük Teleskop (ELT) ve Dev Magellan Teleskobu (GMT) gibi yer tabanlı araçlar da bulunuyor. Ve bu araçlarının zamanlarının bir kısmını Dünya’ya en yakın dışsal gezegeni incelemeye adayacaklarına bahse girebilirsiniz.

*Kaçak sera etkisi, yüzey sıcaklığı ile atmosferik katman arasındaki pozitif geri beslemenin, bir gezegendeki sera etkisinin gücünü, okyanusları kaynatana kadar arttırdığı süreçtir.

Yazının aslı Universe Today sitesinde yayınlanmıştır (Çeviren: Tarkan Tufan)