ASTROBIYOLOJI: TARIH, ÇALIŞMANIN AMACI VE ÖNEMI - BIYOLOJI - 2025

Astrobiyolojiyi veya dış dünyalardaki canlıları inceleyen bilim dalı biyoloji dalıdır bu bağlamda hayatın kökeni, dağıtım ve dinamikleriyle fırsatlar ait tüm evrenin hem gezegenimizin. Öyleyse, bir bilim olarak astrobiyolojinin evren için olduğunu, Dünya gezegeni için biyolojinin ne olduğunu söyleyebiliriz.

Astrobiyolojinin geniş etki yelpazesi nedeniyle, diğer bilimler arasında fizik, kimya, astronomi, moleküler biyoloji, biyofizik, biyokimya, kozmoloji, jeoloji, matematik, hesaplama, sosyoloji, antropoloji, arkeoloji gibi diğer bilimler birleşir.

Şekil 1. Yaşam ve uzay keşfi arasındaki bağlantının sanatsal yorumu. Kaynak: NASA / Cheryse Triano

Astrobiyoloji, yaşamı "evrensel" olabilen bir fenomen olarak görür. Olası bağlamları veya senaryoları ile ilgilenir; gereksinimleri ve asgari koşulları; ilgili süreçler; kapsamlı süreçleri; diğer konular arasında. Zeki yaşamla sınırlı değil, mümkün olan her tür yaşamı araştırıyor.

Astrobiyoloji tarihi

Astrobiyolojinin tarihi belki de insanlığın bir tür olarak başlangıcına ve gezegenimizdeki evren ve yaşam hakkında kendisini sorgulama yeteneğine dayanmaktadır. Oradan, bugün pek çok halkın mitlerinde hala mevcut olan ilk vizyonlar ve açıklamalar ortaya çıkıyor.

Aristotelesçi vizyon

Aristotelesçi vizyon, Güneş'i, Ay'ı, gezegenlerin ve yıldızların geri kalanını, etrafımızda eşmerkezli daireler çizen, çevremizde dolanan mükemmel küreler olarak görüyordu.

Bu vizyon, evrenin jeosantrik modelini oluşturdu ve Orta Çağ boyunca insanlığı belirleyen kavramdı. Muhtemelen o zamanlar, gezegenimizin dışındaki "sakinlerin" varlığı sorusu bir anlam ifade edemezdi.

Kopernik görünümü

Orta Çağ'da, Nicolás Copernicus, Dünya'yı güneşin etrafında dönen bir gezegen olarak yerleştiren güneş merkezli modelini önerdi.

Bu yaklaşım, bizi belki de düşündüğümüz kadar "özel" olmayan bir yere koyduğu için, evrenin geri kalanına ve hatta kendimize bakma şeklimizi derinden etkiledi. O zaman bizimkine benzer başka gezegenlerin var olma olasılığı ve bununla birlikte bildiğimizden farklı bir yaşam.

Şekil 2. Kopernik'in Helyosentrik sistemi. Kaynak: Kamu malı, Wikimedia Commons aracılığıyla

Dünya dışı yaşamın ilk fikirleri

Fransız yazar ve filozof Bernard le Bovier de Fontenelle, 17. yüzyılın sonunda, yaşamın başka gezegenlerde de var olabileceğini öne sürdü.

18. yüzyılın ortalarında, Aydınlanma ile bağlantılı akademisyenlerin çoğu dünya dışı yaşam hakkında yazıyordu. Wright, Kant, Lambert ve Herschel gibi zamanın önde gelen gökbilimcileri bile gezegenlerin, ayların ve hatta kuyruklu yıldızların yaşanabileceğini varsaydılar.

Bu, on dokuzuncu yüzyılın neredeyse tüm gezegenlerde dünya dışı yaşamın varlığına olan inancını paylaşan akademik bilim adamlarının, filozofların ve teologların çoğunluğuyla nasıl başladığıdır. Bu, o zamanlar, kozmosun artan bilimsel anlayışına dayanan sağlam bir varsayım olarak kabul edildi.

Güneş sisteminin gök cisimleri arasındaki ezici farklılıklar (kimyasal bileşimleri, atmosferleri, yerçekimleri, ışıkları ve ısısıyla ilgili olarak) göz ardı edildi.

Bununla birlikte, teleskopların gücü arttıkça ve spektroskopinin gelişiyle birlikte gökbilimciler, yakındaki gezegen atmosferlerinin kimyasını anlamaya başladılar. Bu nedenle, yakındaki gezegenlerde karasal olanlara benzer organizmaların yaşadığı göz ardı edilebilir.

Astrobiyoloji çalışmasının amacı

Astrobiyoloji, aşağıdaki temel soruların incelenmesine odaklanır:

• Hayat nedir?
• Dünyada yaşam nasıl ortaya çıktı?
• Hayat nasıl evrilir ve gelişir?
• Evrenin başka bir yerinde yaşam var mı?
• Varsa, Dünya'daki ve evrenin başka yerlerindeki yaşamın geleceği nedir?

Bu sorulardan, hepsi astrobiyoloji çalışmasının amacı ile ilgili birçok başka soru ortaya çıkıyor.

Çalışma ve uzay araştırmaları için bir model olarak Mars

Kızıl gezegen Mars, güneş sistemindeki dünya dışı yaşam hipotezlerinin son kalesi oldu. Bu gezegende yaşamın varlığı fikri ilk olarak, 19. yüzyılın sonlarında ve 20. yüzyılın başlarında gökbilimciler tarafından yapılan gözlemlerden geldi.

Mars yüzeyindeki izlerin aslında bir akıllı organizma popülasyonu tarafından inşa edilen kanallar olduğunu savundular. Bu modeller artık rüzgarın ürünü olarak kabul ediliyor.

Görevler

Mariner uzay sondaları, 1950'lerin sonlarında başlayan uzay çağının bir örneğidir.Bu dönem, güneş sistemi içindeki gezegensel ve ay yüzeylerini doğrudan görselleştirmeyi ve incelemeyi mümkün kılmıştır; böylece güneş sistemindeki çok hücreli ve kolayca tanınabilir dünya dışı yaşam formlarının iddialarını dışlıyor.

1964'te NASA'nın Mariner 4 görevi, temelde bir çöl gezegenini gösteren Mars yüzeyinin ilk yakın plan fotoğraflarını gönderdi.

Bununla birlikte, Mars'a ve dış gezegenlere yapılan sonraki görevler, bu cisimlerin ve uydularının ayrıntılı bir görüntüsüne ve özellikle Mars durumunda, erken tarihlerinin kısmi bir anlayışına izin verdi.

Çeşitli dünya dışı ortamlarda, bilim adamları, Dünya'daki yerleşik ortamlardan çok farklı olmayan ortamlar buldular.

Bu ilk uzay görevlerinin en önemli sonucu, spekülatif varsayımların nesnel olarak incelenmesine ve analiz edilmesine izin veren kimyasal ve biyolojik kanıtlarla değiştirilmesiydi.

Mars'ta hayat var mı? Görev

İlk olarak, Mariner misyonlarının sonuçları, Mars'ta yaşamın olmadığı hipotezini destekliyor. Bununla birlikte, makroskopik yaşamın arandığını dikkate almalıyız. Sonraki görevler mikroskobik yaşamın yokluğuna şüphe uyandırdı.

Şekil 3. Viking görevinin yörünge ve karasal sondası. Kaynak: Don Davis, Wikimedia Commons aracılığıyla

Örneğin, Viking misyonunun yer araştırması tarafından gerçekleştirilen, hayatı tespit etmek için tasarlanan üç deneyden ikisi pozitif ve biri negatifti.

Buna rağmen, Viking sondası deneylerine katılan çoğu bilim insanı, Mars'ta bakteri yaşamına dair hiçbir kanıt olmadığı ve sonuçların resmi olarak kesin olmadığı konusunda hemfikir.

Şekil 4. Viking görevinin iniş sondası (Lander). Kaynak: NASA / JPL-Caltech / Arizona Üniversitesi, Wikimedia Commons aracılığıyla

Görevler

Viking görevlerinin tartışmalı sonuçlarının ardından, Avrupa Uzay Ajansı (ESA), özellikle ekzobiyolojik ve jeokimyasal çalışmalar için tasarlanmış olan Mars Express görevini 2003 yılında başlattı.

Bu görev, Mars'ın sığ yüzeyinde yaşam belirtilerini aramak için tasarlanmış Beagle 2 (Charles Darwin'in seyahat ettiği gemiyle aynı adı taşıyan) adlı bir sondayı içeriyordu.

Bu sonda maalesef Dünya ile temasını kaybetti ve görevini tatmin edici bir şekilde yerine getiremedi. Benzer kader, 1999'da NASA'nın "Mars Polar Lander" sondasına da sahipti.

Misyon

Bu başarısız girişimlerden sonra, Mayıs 2008'de NASA'nın Phoenix görevi Mars'a ulaştı ve sadece 5 ayda olağanüstü sonuçlar elde etti. Ana araştırma hedefleri, ekzobiyolojik, iklimsel ve jeolojikti.

Bu araştırma aşağıdakilerin varlığını gösterebilmiştir:

• Mars atmosferinde kar.
• Bu gezegenin üst katmanlarının altında buz şeklinde su.
• PH'ı 8 ile 9 arasında olan temel topraklar (en azından inişe yakın alanda).
• Geçmişte Mars yüzeyinde sıvı su

Mars'ın keşfi devam ediyor

Mars'ın keşfi bugün yüksek teknolojili robotik aletlerle devam ediyor. Rovers misyonları (MER-A ve MER-B), Mars'ta su aktivitesi olduğuna dair etkileyici kanıtlar sağladı.

Örneğin, tatlı su, kaynayan kaynaklar, yoğun bir atmosfer ve aktif bir su döngüsüne dair kanıtlar bulunmuştur.

Şekil 5. Rover MER-B'nin (Fırsat) Mars yüzeyindeki çizimi. Kaynak: NASA / JPL / Cornell Üniversitesi, Maas Digital LLC, Wikimedia Commons aracılığıyla

Mars'ta, 2004'ten 2018'e kadar aktif olan MER-B (Fırsat) Gezgini tarafından tespit edilen Jarosite gibi bazı kayaların sıvı su varlığında kalıplandığına dair kanıtlar elde edildi.

Rover MER-A (Curiosity), her zaman biyolojik aktiviteyle ilişkili olan metandaki mevsimsel dalgalanmaları ölçmüştür (2018'de Science dergisinde yayınlanan veriler). Ayrıca tiyofen, benzen, toluen, propan ve bütan gibi organik moleküller de buldu.

Şekil 6. Rover MER-A (Curiosity) ile ölçülen, Mars'taki metan seviyelerinin mevsimsel dalgalanması. Kaynak: NASA / JPL-Caltech

Mars'ta su vardı

Mars'ın yüzeyi şu anda misafirperver olmasa da, uzak geçmişte Mars ikliminin, bildiğimiz kadarıyla yaşam için gerekli bir bileşen olan sıvı suyun yüzeyde birikmesine izin verdiğine dair açık kanıtlar var.

Rover MER-A (Curiosity) verileri milyarlarca yıl önce, Gale krateri içindeki bir gölün, kimyasal bileşenler ve enerji kaynakları da dahil olmak üzere yaşam için gerekli tüm bileşenleri içerdiğini ortaya koymaktadır.

Marslı göktaşları

Bazı araştırmacılar, Mars'taki göktaşlarını gezegen hakkında iyi bilgi kaynakları olarak görüyor, hatta doğal organik moleküller ve hatta bakteri mikrofosilleri olduğunu gösteriyor. Bu yaklaşımlar, bilimsel tartışma konusudur.

Şekil 7. ALH84001 göktaşının iç yapısının, basile benzer yapıları gösteren mikroskobik görüntüsü. Kaynak: NASA, Wikimedia Commons aracılığıyla

Mars'tan gelen bu göktaşları çok nadirdir ve kırmızı gezegenin doğrudan analiz edilebilen tek örneğini temsil eder.

Panspermi, göktaşları ve kuyruklu yıldızlar

Meteorların (ve ayrıca kuyruklu yıldızların) incelenmesini destekleyen hipotezlerden biri panspermi olarak adlandırıldı. Bu, geçmişte Dünya'nın kolonizasyonunun, bu meteorların içine giren mikroorganizmalar tarafından meydana geldiği varsayımından oluşur.

Bugün, karasal suyun geçmişte gezegenimizi bombalayan kuyruklu yıldızlardan geldiğini öne süren hipotezler de var. Ek olarak, bu kuyruklu yıldızların kendileriyle birlikte yaşamın gelişmesine ve hatta içlerinde yerleşik halihazırda gelişmiş yaşamın gelişmesine izin veren ilk molekülleri getirmiş olabileceğine inanılıyor.

Son zamanlarda, Eylül 2017'de, Avrupa Uzay Ajansı (ESA), 2004'te başlatılan Rosseta görevini başarıyla tamamladı. Bu görev, 67P / Churyumov-Gerasimenko kuyruklu yıldızının kendisine ulaşıp yörüngede dolanan Philae sondası ile keşfinden oluşuyordu. sonra alçal. Bu görevin sonuçları hala inceleniyor.

Astrobiyolojinin önemi

Fermi paradoksu

Aastrobiyoloji çalışmalarını motive eden asıl sorunun şu olduğu söylenebilir: Evrende yalnız mıyız?

Yalnızca Samanyolu'nda yüz milyarlarca yıldız sistemi vardır. Bu gerçek, evrenin yaşı ile birleştiğinde, yaşamın galaksimizde ortak bir fenomen olması gerektiğini öne sürüyor.

Bu konu etrafında Nobel ödüllü fizikçi Enrico Fermi'nin sorduğu soru meşhurdur: "Herkes nerede?" hayatın.

Soru, onun adını taşıyan ve şu şekilde ifade edilen Paradoksa yol açtı:

SETI Programı ve Dünya Dışı Zeka Arayışı

Fermi paradoksuna verilebilecek olası bir cevap, düşündüğümüz medeniyetlerin aslında orada olması olabilir, ancak onları aramadık.

1960 yılında, Frank Drake diğer gökbilimcilerle birlikte Dünya Dışı İstihbarat Arama (SETI) programını başlattı.

Bu program, radyo ve mikrodalga sinyalleri gibi dünya dışı yaşam belirtilerini aramak için NASA ile ortak çaba sarf etti. Bu sinyallerin nasıl ve nerede aranacağına dair sorular birçok bilim dalında büyük ilerlemelere yol açmıştır.

Şekil 8. SETI tarafından Porto Riko, Arecibo'da kullanılan radyo teleskopu. Kaynak: JidoBG, Wikimedia Commons'tan

1993'te ABD Kongresi, araştırmanın ne anlama geldiğine ilişkin yanlış anlamaların bir sonucu olarak, bu amaç için NASA'ya fon sağlamayı iptal etti. Bugün SETI projesi özel fonlarla finanse edilmektedir.

SETI projesi, aktris Jodie Foster'ın oynadığı ve dünyaca ünlü gökbilimci Carl Sagan'ın yazdığı aynı adlı romandan ilham alan Contact gibi Hollywood filmlerini bile ortaya çıkardı.

Drake denklemi

Frank Drake, kendi adını taşıyan ifadeyi kullanarak iletişim becerilerine sahip medeniyetlerin sayısını tahmin etti:

N = R * xf _p xn _e xf _l xf _ben xf _c x L

N, Dünya ile iletişim kurma yeteneğine sahip medeniyetlerin sayısını temsil eder ve aşağıdaki gibi diğer değişkenlerin bir işlevi olarak ifade edilir:

• R *: Güneşimize benzer yıldızların oluşum hızı
• f _p : bu yıldız sistemlerinin gezegenlerle kesri
• n _e : gezegen sistemi başına Dünya benzeri gezegenlerin sayısı
• f _l : yaşamın geliştiği bu gezegenlerin oranı
• f _i : zekanın ortaya çıktığı kısım
• f _c : iletişimsel olarak uyumlu gezegenlerin oranı
• L: Bu medeniyetlerin “yaşam” beklentisi.

Drake, bu denklemi somut tahminler yapmak için bir öğe olarak değil, sorunu "boyutlandırmak" için bir araç olarak formüle etti, çünkü terimlerinin çoğunu tahmin etmek son derece zor. Ancak, atma eğiliminde olduğu sayının büyük olduğu konusunda fikir birliği var.

Yeni senaryolar

Drake denklemi formüle edildiğinde, güneş sistemimizin (dış gezegenler) dışındaki gezegenlere ve uydulara dair çok az kanıt olduğunu not etmeliyiz. Dış gezegenlerin ilk kanıtı 1990'larda ortaya çıktı.

Şekil 9. Kepler teleskopu. Kaynak: NASA, Wikimedia Commons aracılığıyla

Örneğin, NASA'nın Kepler görevi, 3.538 dış gezegen adayı tespit etti, bunlardan en az 1.000'inin söz konusu sistemin "yaşanabilir bölgesinde" olduğu kabul edildi (sıvı suyun varlığına izin veren mesafe).

Astrobiyoloji ve Dünya'nın uçlarının keşfi

Astrobiyolojinin değerlerinden biri, büyük ölçüde kendi gezegenimizi keşfetme arzusuna ilham vermesidir. Bu, diğer ortamlardaki yaşamın işleyişini analoji yoluyla anlama umuduyla.

Örneğin, okyanus tabanındaki hidrotermal menfezlerin incelenmesi, fotosentezle ilişkili olmayan yaşamı ilk kez gözlemlememize izin verdi. Yani bu çalışmalar, her zaman vazgeçilmez bir gereklilik olarak görülen, yaşamın güneş ışığına bağlı olmadığı sistemler olabileceğini bize göstermiştir.

Bu, sıvı suyun bulunabileceği gezegenlerde, ancak ışığın organizmalara ulaşmasını engelleyecek kalın buz katmanlarının altında olası yaşam senaryolarını varsaymamızı sağlar.

Başka bir örnek, Antarktika'nın kuru vadilerinin incelenmesidir. Orada kayaların içinde korunmuş halde hayatta kalan fotosentetik bakteriler (endolitik bakteriler) elde ettiler.

Bu durumda kaya, mekanın olumsuz koşullarına karşı hem destek hem de koruma görevi görür. Bu strateji, tuz yatakları ve kaplıcalarda da tespit edilmiştir.

Şekil 10. Dünya üzerinde Mars'a en çok benzeyen yerlerden biri olan Antarktika'daki McMurdo Kuru Vadileri. Kaynak: ABD Dışişleri Bakanlığı, Wikimedia Commons aracılığıyla

Astrobiyoloji perspektifleri

Dünya dışı yaşam için bilimsel araştırma şimdiye kadar başarısız oldu. Ancak astrobiyolojik araştırmalar yeni anlayışlar ürettikçe daha da karmaşık hale geliyor. Önümüzdeki on yıllık astrobiyolojik keşif şunları görecek:

• Mars'ı ve Jüpiter ile Satürn'ün buzlu aylarını keşfetmek için daha fazla çaba.
• Güneş dışı gezegenleri gözlemlemek ve analiz etmek için benzeri görülmemiş bir yetenek.
• Laboratuvarda daha basit yaşam formlarını tasarlamak ve incelemek için daha fazla potansiyel.

Tüm bu ilerlemeler, şüphesiz Dünya benzeri gezegenlerde yaşam bulma olasılığımızı artıracaktır. Ama belki de dünya dışı yaşam yok ya da galakside öyle dağılmış durumda ki, onu bulma şansımız neredeyse hiç yok.

İkinci senaryo doğru olsa bile, astrobiyolojideki araştırmalar, Dünya'daki hayata ve onun evrendeki yerine ilişkin perspektifimizi giderek daha fazla genişletiyor.

Referanslar

1. Chela-Flores, J. (1985). Kolektif bir fenomen olarak evrim. Teorik Biyoloji Dergisi, 117 (1), 107-118. doi: 10.1016 / s0022-5193 (85) 80166-1
2. Eigenbrode, JL, Summons, RE, Steele, A., Freissinet, C., Millan, M., Navarro-González, R.,… Coll, P. (2018). Mars, Gale kraterinde 3 milyar yıllık çamurtaşlarında korunmuş organik madde. Science, 360 (6393), 1096-1101. doi: 10.1126 / science.aas9185
3. Goldman, AD (2015). Astrobiyoloji: Genel Bakış. İçinde: Kolb, Vera (editörler). ASTROBİYOLOJİ: Evrimsel Bir Yaklaşım CRC Press
4. Goordial, J., Davila, A., Lacelle, D., Pollard, W., Marinova, MM, Greer, CW,… Whyte, LG (2016). Antarktika'daki kuru bir vadinin permafrostundaki mikrobiyal yaşamın soğuk-kurak sınırlarına yaklaşıyor. ISME Dergisi, 10 (7), 1613–1624. doi: 10.1038 / ismej.2015.239
5. Krasnopolsky, VA (2006). Mars'taki metanın kökeni ile ilgili bazı sorunlar. Icarus, 180 (2), 359–367. doi: 10.1016 / j.icarus.2005.10.015
6. LEVIN, GV ve STRAAT, PA (1976). Viking Etiketli Salım Biyolojisi Deneyi: Ara Sonuçlar. Bilim, 194 (4271), 1322-1329. doi: 10.1126 / science.194.4271.1322
7. On Kate, IL (2018). Mars'taki organik moleküller. Science, 360 (6393), 1068-1069. doi: 10.1126 / science.aat2662
8. Webster, CR, Mahaffy, PR, Atreya, SK, Moores, JE, Flesch, GJ, Malespin, C.,… Vasavada, AR (2018). Mars'ın atmosferindeki arka plandaki metan seviyeleri, güçlü mevsimsel değişiklikler gösteriyor. Science, 360 (6393), 1093-1096. doi: 10.1126 / science.aaq0131
9. Whiteway, JA, Komguem, L., Dickinson, C., Cook, C., Illnicki, M., Seabrook, J.,… Smith, PH (2009). Mars Su-Buz Bulutları ve Yağış. Bilim, 325 (5936), 68-70. doi: 10.1126 / science.1172344