Bilim İnsanları Yakındaki Bir Uyduda Uzaylı Yaşamını İlk Kez İşte Böyle Tespit Edebilir

NASA, Avrupa Uzay Ajansı ve İtalyan Uzay Ajansı'nın ortak görevi olan Cassini 2004-2017 yılları arasında Satürn'ü, halkalarını ve uydularını inceledi. Cassini muhteşem bulgular elde etti. Sadece 313 mil (504 kilometre) çapındaki Enceladus, buzlu kabuğunun altında tüm uyduyu kaplayan bir sıvı su okyanusu barındırıyor.

Ay'ın güney kutbundaki gayzerler, okyanus suyundan oluşan gaz ve buz tanelerini uzaya fırlatıyor.

Cassini mühendisleri Enceladus'un aktif olarak yaydığı buz tanelerini analiz etmeyi düşünmemiş olsalar da, uzay aracına bir toz analizörü yerleştirdiler. Bu alet yayılan buz tanelerini tek tek ölçerek araştırmacılara yüzey altı okyanusunun bileşimi hakkında bilgi verdi.

Enceladus'tan gelen buz tanelerini inceleyen bir gezegen bilimci ve astrobiyolog olarak, bu uyduda ya da diğer buzlu uydularda yaşam olup olmadığıyla ilgileniyorum. Ayrıca benim gibi bilim insanlarının bunu nasıl tespit edebileceğini de anlamak istiyorum.

 

Yaşam İçin Gerekli Malzemeler

Tıpkı Dünya'nın okyanusları gibi Enceladus'un okyanusu da çoğu sofra tuzu olarak bilinen sodyum klorür olmak üzere tuz içerir. Okyanus ayrıca çeşitli karbon bazlı bileşikler içerir ve Ay içinde enerji üreten gelgit ısıtması adı verilen bir sürece sahiptir. Sıvı su, karbon bazlı kimya ve enerji yaşam için temel bileşenlerdir.

2023 yılında ben ve diğer bilim insanları Enceladus'un okyanusundan kaynaklanan buz tanelerinde yaşamı destekleyen bir başka bileşik olan fosfat bulduk. Fosforun bir formu olan fosfat, Dünya'daki tüm yaşam için hayati önem taşır. DNA'nın, hücre zarlarının ve kemiklerin bir parçasıdır. Bilim insanları bu bileşiği ilk kez dünya dışı bir su okyanusunda tespit etti.

Enceladus'un kayalık çekirdeği muhtemelen hidrotermal bacalar aracılığıyla su okyanusu ile etkileşime giriyor. Bu sıcak, gayzer benzeri yapılar okyanus tabanından çıkıntı yapar. Bilim insanları benzer bir ortamın Dünya'da yaşamın doğduğu yer olabileceğini tahmin ediyor.

 

Potansiyel Yaşamı Tespit Etmek

Şu ana kadar hiç kimse Dünya dışında yaşam tespit edemedi. Ancak bilim insanları Enceladus'un yaşam aramak için çok umut verici bir yer olduğu konusunda hemfikir. Peki, aramaya nasıl devam edeceğiz?

Mart 2024'te yayınlanan bir makalede, meslektaşlarım ve ben, uzay aracındaki toz analiz cihazlarının yayılan buz tanelerindeki yaşam izlerini tespit edip edemeyeceğini simüle eden bir laboratuvar testi gerçekleştirdik.

Buz tanelerinin uzaydaki toz analizörleri tarafından kaydedilirken tespit edilmesini simüle etmek için Dünya'da bir laboratuvar düzeneği kullandık. Bu düzeneği kullanarak, bakteri hücreleri içeren küçük bir su demetini, demetin damlacıklar halinde parçalandığı bir vakuma enjekte ettik. Her damlacık teorik olarak bir bakteri hücresi içeriyordu.

Daha sonra, su ve hücre bileşiklerinden yüklü iyonlar oluşturan bireysel damlacıklara bir lazer vurduk. Yüklü iyonları kütle spektrometrisi adı verilen bir teknik kullanarak ölçtük. Bu ölçümler, bir uzay aracındaki toz analiz cihazlarının bir buz tanesinde bulunan bir bakteri hücresiyle karşılaştıklarında ne bulmaları gerektiğini tahmin etmemize yardımcı oldu.

Bu cihazların hücresel materyali tanımlamada iyi bir iş çıkaracağını gördük. Tek bir buz tanesini analiz etmek üzere tasarlanan cihazlar, Enceladus benzeri bir gayzerden gelen bir buz tanesinde tek bir hücreyi oluşturan bileşenlerin yalnızca yüzde 0,01'i olsa bile bakteri hücrelerini tanımlayabilmelidir.

Analizörler, amino asitler ve yağ asitleri de dahil olmak üzere hücresel materyalden bir dizi potansiyel imza toplayabilir. Tespit edilen amino asitler ya hücrenin proteinlerinin parçalarını ya da hücre içindeki kimyasal reaksiyonlara katılan küçük moleküller olan metabolitleri temsil eder. Yağ asitleri ise hücrenin zarlarını oluşturan lipitlerin parçalarıdır.

Deneylerimizde Sphingopyxis alaskensis adlı bir bakteri kullandık. Bu kültürün hücreleri son derece küçüktür- Enceladus'tan yayılan buz tanelerinin içine sığabilecek hücrelerle aynı boyuttadır. Küçük boyutlarına ek olarak, bu hücreler soğuk ortamları severler ve Enceladus'un okyanusundaki koşullara adapte olmuş yaşamın muhtemelen nasıl olacağına benzer şekilde hayatta kalmak ve büyümek için sadece birkaç besine ihtiyaç duyarlar.

Cassini'deki özel toz analizörü, buz tanelerindeki hücresel materyali tanımlayacak analitik yeteneklere sahip değildi. Ancak bilim insanları şimdiden gelecekteki potansiyel Enceladus görevleri için çok daha büyük yeteneklere sahip aletler tasarlıyorlar. Deneysel sonuçlarımız bu araçların planlanması ve tasarımı konusunda bilgi verecektir.

 

Gelecekteki Görevler

Enceladus, NASA ve Avrupa Uzay Ajansı'nın gelecekteki misyonları için ana hedeflerden biridir. NASA, 2022 yılında Enceladus'a yönelik bir misyonun, bir sonraki büyük misyonlarını seçerken ikinci en yüksek önceliğe sahip olduğunu açıkladı- bir Uranüs misyonu en yüksek önceliğe sahipti.

Avrupa ajansı geçtiğimiz günlerde Enceladus'un bir sonraki büyük görevi için en önemli hedef olduğunu açıkladı. Bu görev muhtemelen buz tanesi analizi için son derece yetenekli bir toz analizörü içerecektir.

Enceladus sıvı su okyanusuna sahip tek uydu değil. Jüpiter'in uydusu Europa da buzlu kabuğunun altında tüm uyduyu kaplayan bir okyanusa sahiptir. Europa'daki buz taneleri yüzeyin üzerinde yüzer ve bazı bilim insanları Europa'nın Enceladus gibi taneleri uzaya fırlatan gayzerlere bile sahip olabileceğini düşünüyor. Araştırmamız Europa'daki buz tanelerinin incelenmesine de yardımcı olacak.

NASA'nın Europa Clipper görevi önümüzdeki yıllarda Europa'yı ziyaret edecek. Clipper'ın Ekim 2024'te fırlatılması ve Nisan 2030'da Jüpiter'e varması planlanıyor. Uzay aracındaki iki kütle spektrometresinden biri olan SUrface Dust Analyzer, tek buz tanesi analizi için tasarlanmıştır.

Çalışmamız, bu aletin, yalnızca birkaç yayılmış buz tanesinde mevcut olması halinde, bir bakteri hücresinin çok küçük fraksiyonlarını bile bulabileceğini göstermektedir.

Bu uzay ajanslarının yakın gelecekteki planları ve çalışmamızın sonuçları göz önüne alındığında, Enceladus veya Europa'yı ziyaret edecek uzay görevlerine ilişkin beklentiler son derece heyecan vericidir. Artık biliyoruz ki, mevcut ve gelecekteki araçlarla bilim insanları bu uydulardan herhangi birinde yaşam olup olmadığını bulabilmelidir.

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.