Genel Uzay Yıldızlararası

Goldilock Nadir Dünyalar Hipotezi

Sosyal Medya Hesabında Paylaş

Astrobiyolojide ”Goldilocks bölgesi”, diğer adıyla ”yaşanabilir sınır”, yüzeyinde sıvı su tutabilmek adına yeterli atmosferik basınca sahip bir gezegen için, yıldız etrafında teorik olarak mümkün olan bölgeyi niteleyen, bilimsel bir terimdir. Kavramın önemi, sıvı suyun, yaşamın bilinen tüm formları için gerekli olmasından ve yeryüzündeki hayat için elverişli koşulların, uzaydaki benzerlerini keşfetmemiz şansını bize tanımasından gelir. Yıldızlararası yaşam bölgesi, yıldızın etrafındaki uzayı çevreleyen hayali bir küre olarak düşünülebilir. Bu kürenin içinde bulunan bir gezegenin yüzey sıcaklığı, üzerindeki suyu sıvı halde kalmasına izin vermektedir.

Kübalı astronom, Guillermo Gonzalez’in 1995 yılında ortaya attığı hipotezi, Dünya’nın Samanyolu Galaksisi içindeki konumu itibariyle (sadece Dünya için değil; diğer olası gezegenler için de) bir ”galaktik yaşanabilir bölge” olduğunu söyler. ”Goldilocks”, ”düğün çiçeği” demektir ve bu ismin kaynağı ise orijinal adı ”Goldilocks and Three Bears” olan ”Üç Ayı” masalı. Masalda, bir küçük kız, her şeyi ”çok büyük/çok küçük, çok sıcak/çok soğuk, vs.” kriterlerle sınıflandırır ve sürekli bir ”orta yollu”sunu bulmaya meyleder. Goldilocks bölgesinin cazibesi de burada ”ortalama” şartlarda bulunmasıdır. Hikayede ormanda gezerken kaybolan Goldilocks adlı sarı saçlı küçük bir kız çocuğunun boş sanıp girdiği bir evde başından geçenler anlatılır. Goldilocks eve girince masadaki üç farklı kahvaltı tabağından tadar ve küçük tabağı silip süpürür, çeşitli boydaki sandalyelere oturup kalkarken küçük olanı kırar. Yataklarda yuvarlanırken birden uykusu gelir ve küçük yatakta uyuya kalır. Aslında ev bir ayı ailesine aittir; Goldilocks’ın afiyetle yediği kahvaltı, kırdığı sandalye ve yattığı yatak da yavru ayınındır. Evdeki eğlenceli saatlerin ardından “tatlı bir rüyaya”dalan Goldilocks uyanıp karşısında üç ayı (anne, baba ve yavru) görünce çığlık atarak ardına bile bakmadan ormana geri kaçar

”Goldilocks gezegeni” terimi ise ”gezegensel bölgenin yaşanabilirliği” anlamında kullanıldığında, Dünya ile kabaca karşılaştırılabilecek koşullardaki gezegenleri betimleyebilir. 

Bir gezegenin yörüngesinin yarıçapı, ana yıldızının Goldilocks bölgesinde olup olmadığını belirlemek için kullanılır. Diğer faktörler kütlesi ve yıldızın ışınım akısıdır. Goldilocks bölgesindeki gezegenler dağıldı. Bu nedenle Goldilocks bölgesi iki bölgeye ayrılmıştır. Bunlar muhafazakar yaşanabilir bölge ve genişletilmiş yaşanabilir bölgedir. Muhafazakar yaşanabilir bölge, Dünya gibi daha düşük kütleli gezegenlerin yaşanabilir kalacağı bölgedir. Öte yandan, yaşanabilir bölge genişlemesi, Süper Dünya gezegenlerinin, suyun sıvı halde olması için doğru sıcaklık aralığına sahip olabileceği bölgedir.

Kompleks Yaşam İçin Nadir Dünya Gereklilikleri

Nadir dünya hipotezleri, biyolojik yaşamın gelişmesi için bir dizi rastlantısal olaylar olması gerektiğini söyler. Örneğin galaktik yaşanabilir bir bölge, habitatsal yaşanabilir bölge, merkezde bir yıldız, uygun boyutlara sahip kayaç bir Gezegen, Jüpiter boyutlarında koruyucu bir Gaz devi ve büyük bir doğal uydu. Dahası, bir Manyetik alana, Tektonik platolara, Litosfer, Atmosfer ve okyanuslara ihtiyaç duyar. Bu şartlar sağlandığında Ökaryot hücreler , üreme ve bitki, Fungi ve basit hayvan organizmalarının oluşumu mümkün olabilir. İnsan zekasının gelişimi çok daha fazla şarta gereksinim duyabilir. 

Küçük kayaç bir gezegenin, kompleks yaşamı desteklemesi için, Ward ve Brownlee ‘ nin savına göre, pek çok değişken durumun, dar bir aralıkta birbirine rastlaması gerekmektedir. Evren, bu tarz gezegenlere sahip olabilecek kadar geniş ancak eğer böyle gezegenler varsa, muhtemelen birbirlerinden binlerce yıl uzakta olurlar. Böyle bir uzaklık, bu gezegenlerde var olan akıllı yaşam formlarının birbirleri ile iletişim haline geçmesini neredeyse imkansız bir hale getirmektedir. 

Doğru Galakside Doğru Yere Yerleşmek

Evrenin bilinen kısmı, kendi galaksimizdeki büyük gezegenler de dahil, kompleks hayat için elverişsizdir : Ward ve Brownlee bu tarz alanlara ” ölü bölgeler” demiştir. Galaktik merkezden uzaklık arttıkça:

Yıldızların metalliği azalır. Metaller (astronomide hidrojen ve helyum hariç geri kalan bütün elementlerdir) kayaç gezegenlerin oluşması için gereklidir.

Galaktik merkezde bulunan kara delikten gelen X-ray ve Gamma Ray radyasyonu ve nötron yıldızlarının yakınından gelen radyasyonun yoğunluğu düşer. Radyasyon, kompleks hayatın oluşumu için tehlikeli görünmektedir.

Gezegenlerdeki kütle çekimsel kararsızlık, yıldız yoğunluğu düştükçe artar. Bu nedenle, galaktik merkezden uzakta olan Gezegenler, yoğunlaşma konusunda başarısız olabilirler ve büyük kayaç gezegenler oluşamaz. Bu nedenle yeteri kadar büyük bir etki, gezegendeki bütün hayatı yok edebilir.

Eğer merkez yıldızın yörüngesi eliptik ya da hiperbolik ise, bazı spiral kollardan geçer. Ancak, eğer bu yörünge kusursuz bir çember ise, spiral kollardaki orbital hızla rotasyon hızı aynı olacaktır. Bu durumda yıldız, spiral kolların bölgesine sürüklenecektir. Bu nedenle, nadir Dünya hipotezi, eğer bir yıldız yaşamsal bir galaksi oluşturacaksa, galaksisinin neredeyse çembersel bir yörüngeye olması gerektiğini söyler. Merkezdeki yıldızın orbital hızı için gerekli senkronizasyon ancak Galaktik merkezden çok dar bir alana kadar uzanan spiral kollarda oluşabilir. Bu bölgeye, Galaktik Yaşanabilir Bölge denir. Samanyolundaki yıldızlardan yaklaşık %5’inin bu bölgede yer aldığı düşünülmektedir.

Gözlemlenmiş galaksilerin yaklaşık %77’si spiral galaksilerdir ve spiral galaksilerin üçte ikisi Samanyolu gibi, çoklu kollu davranış gösterir. Galaksimizin eşsiz olarak nadir dünya hipotezinde yer almasının nedeni ise, diğer galaksilere nazaran geçmiş 10 milyar yılda, çok daha az çarpışma yaşanmış olmasıdır. Bu barış dolu geçmiş, galaksimizi kompleks bir yaşam barındırması için çok daha elverişli bir hale getirmiştir. Samanyolu’nun merkezinde yer alan kara deliğin aktiflik derecesi de, önemli bir neden olmuş olabilir : çok fazla ya da çok az etkenler, yaşamı daha nadir hale getirir. Samanyolundaki karadelik, olabilecek en düzgün şekilde var olmaktadır. Samanyolu etrafında Güneşin yörüngesi neredeyse tamamen mükemmel bir çemberdir (226 MA periyot , 1Ma = 1 milyon yıl ) . 

Doğru Yıldızın Etrafında Doğru Yörüngede Dönmek

Topraksal örnekler, kompleks bir yaşamın var olabilmesi için, suyun sıvı formda bulunması gerektiğini ve bu nedenle merkez yıldızın uzaklığının uygun bir değerde olması gerektiğini savunur. Bu “Yaşamsal Bölge” ya da “Goldilocks Prensibi” nin özünü oluşturur. Yaşanabilir bölge, Merkez yıldızın etrafında bir çember oluşturur. Eğer bir gezegenin yörüngesi, güneşine çok yakınsa ya da çok uzaksa, gezegenin yüzey sıcaklığı , suyun sıvı formda bulunması için uygun olmaz.

Yaşanabilir bölge, merkez yıldızın tipine ve yaşına göre değişiklik gösterir. Gelişmiş bir yaşam için, yıldızın belli bir sabitlik derecesi olması gerekir. Sırasını takip eden bir yıldızın yaşanabilir bölgesi, yıldız Beyaz cüceye dönene kadar zamanla yok olur, en sonunda da tamamen yok olur. Yaşanabilir bölge, Sera etkisi ile yakından alakalıdır. Dünya’nın atmosferi bile, %0 ile %4 arasında bir su buharı içerir. Son dönemlerde CO2 miktarındaki artış, dünyanın derecesini yaklaşık 40 C yükseltmiştir.

Karasal gezegenler, hayatın oluşması için yaşamsal bölgenin içinde bulunmalıdır. Yıldızına çok yakın gezegenler, yaşamsal bölgede bulunsa bile hayat barındıramazlar. Sıcak yıldızlar, çok daha fazla ultraviyole ışın yayarlar ve bu atmosferi iyonize eder. Sıcak yıldızlar, yukarda belirtildiği gibi, diğer gezegenlerde gelişmiş bir yaşam formu oluşmasına izin vermeden kırmızı cücelere dönebilirler. Bu varsayımlar, F6 tipi çok ağır ve kuvvetli yıldızları kapsamaz, bu tip yıldızlar hayvansal yaşama elverişlidir.

Küçük Kırmızı cüceler daha küçük yaşamsal bölgelere sahiplerdir. Gezegenlerin aynı yüzü sürekli yıldıza bakar bu nedenle bu kısım oldukça sıcak olur ve diğer yüzey oldukça soğuk olur. Güneş fişeklerinin de atmosferi iyonize etme riski vardır ve bu nedenle kompleks bir yaşamın oluşmasına muhalif olur. Bu nedenle nadir dünya hipotezlerine göre, bu tarz sistemlerde ve merkez yıldızları F7, K1 sınıfında yer alan yıldızların sistemlerinde, yaşam var olamaz. G tipindeki yıldızlar nadir bulunur ( Güneş gibi ) : ( F yıldızları çok sıcak, K yıldızları çok soğuktur G bunların arasında bulunur ) . Samanyolunda hidrojeni yakıt olarak kullanan gezegenlerden %9’u bu özelliğe sahiptir.

Kırmızı devler ve Beyaz cüceler gibi yaşa sahip olan gezegenlerin yaşamı destekleme ihtimalleri çok düşüktür. Kırmızı devler, küresel galaksilerde ve eliptik galaksilerde yaygındır. Beyaz cüceler, kırmızı dev fazlarını çoktan geçmiş ve ölmeye çok yakın olan yıldızlardır. Kırmızı deve dönüşen yıldızlar, yaşamsal bölgelerini içlerine alacak boyutta genişler ya da bu bölgeyi çok yüksek sıcaklıklara çıkartacak kadar ısı yayarlar.

Yıldızın ömrü ile değişiklik gösteren enerji salınımı, yaşamı büyük oranda engeller. Ani bir iniş, çok kısa bile olsa, yörüngedeki gezegenlerde suyu dondurabilir. Hatta, büyük bir yükseliş, her şeyi buharlaştırabilir ve bu da sera etkisine neden olur. Bu etki okyanusların yeniden oluşmasına engel olabilir.

Hidrojen ve helyum harici diğer elementler, metaller, yaşamın oluşabilmesi için gereklidir. Bu tarz metallerin oluşabilmesi için bilinen tek yol bir süpernova patlaması. Düşük metal oranı, erken evrenin karakteridir: düğümsel kümeler ve diğer yıldızlar, evrenin erken evrelerinde oluştu. Bol miktarda metale sahip merkez yıldızlar kompleks hayatı desteklemek için elverişliydi. Bu yerlerin, spiral galaksilerin dış kollarında olduğu düşünülmektedir. Aynı zamanda bu bölgelerde radyasyon oranının da düşük olması gerekmektedir.

Gezegenlerin Düzgün Sıralanması

Nadir Dünya hipotezi, gezegen sistemlerinin kompleks bir yaşamı destekleyebilmesi için, bir şekilde Güneş Sistemi’ne benzer bir dizilimde olması gerektiğini söyler. İç gezegenler küçük ve kayaç, dış gezegenler büyük ve gaz olmalıdır. Bu gaz kütlelerinin koruması olmadan ( yerçekimleri oldukça güçlüdür ) asteroitlerle yaşanan çarpışmaların sayısı çok daha fazla olacaktır ve daha büyük bir oranda kütle kaybı yaşanacaktır.

Ek olarak, Güneş Sistemi’nin dizilimi yalnızca nadir değildir, aynı zamanda olabilecek en uygun dizilimdir çünkü büyük kütlede ve yer çekimine sahip gaz devleri, asteroitlerin, sistemde yer alan kayaç küçük gezegenlere çarpmasını engelleyebilmektedir.

Devamlı Sabit Yörünge

Nadir dünya hipotezleri, büyük gaz kütlelerinin, yaşamın geliştiği gezegenlere , uydusu olmadığı müddetçe , çok da yakın olamaması gerektiğini söyler. Gaz devlerine yakın bir konum, yaşamın oluşma ihtimalini, doğrudan ya da yaşamsal bölgeyle oynamak kaydıyla altüst edebilir.

Newton dinamikleri, büyük gezegenleri, yüksek dış merkezliklerinde bulunduran sistemler için kaotik gezegensel yörüngeler yaratır.

Devamlı sabit yörünge kuralı, konak yıldıza ( bunlara sıcak Jupiterler denir ) yakın büyük gezegenler barındıran yıldız sistemlerini bu kuralın dışında tutar. Sıcak Jupiterler’in, konakçı yıldızlarında çok uzakta var olduğuna inanılır.

Doğru Boyutlardaki Karasal Gezegen

Yaşamın oluşması için karasal bir gezegen gereklidir. Büyük gaz devleri, bu tarz bir yüzeye sahip olmadığı için, kompleks yaşamı destekleyemezler.

Çok küçük boyutlardaki bir gezegen, atmosferini tutamaz. Bu nedenle, yüzey sıcaklığı çok değişkenlik gösterir ve ortalama sıcaklık sürekli değişir, düşer. Uzun süre var olacak okyanusların oluşması imkansız olur. Küçük bir gezegen aynı zamanda pürüzlü bir yüzeye sahip olur, büyük dağlar ve çok derin kanyonlar barındırır. Çekirdek çok hızlı soğur bu nedenle plato tektonikleri ya hayatın oluşamayacağı kadar uzun sürede olur ya da hiç meydana gelmez. Çok geniş bir gezegen ise, atmosferinin çok fazlasını tutar ve Venüs gibi olur. Venüs, Dünya ile çok benzer boyutlara sahip olmasına rağmen, atmosfer basıncı dünyanınkini 92 katıdır. Venüs’ün yüzey sıcaklığı 735 Kelvindir. Bu derece Venüs’ü , Güneş Sistemindeki en sıcak gezegen yapar.

Plato Tektonikleri

Nadir dünya hipotezleri, plato tektoniklerini ve manyetik alanların, kompleks bir yaşam barındırabilmek için gerekli olduğunu söyler. Ward ve Brownlee, biyolojik çeşitliliğin, karbon döngüsünün, global sıcaklık değerlerinin ve manyetik alanın, Dünya’nın kompleks bir yaşam barındırabilmesi için, plato tektoniklerine ihtiyacı olduğunu söyler.

Ward& Brownlee, sıradağların varlığının Güneş Sisteminde başka yerde bulunmamasının bile, tektonik hareketlerin direkt kanıtı olduğunu iddia eder ve bu durum yaşamı destekler.

Plato tektonikleri, radyoaktif bozulma esnasında kullanılan kimyasalın içeriğine bağladır. Mafik kayalarının üzerinde yüzecek daha az yoğunlukta kayaları oluşmalıdır.

Ward & Brownlee ve Tima Spohn gibileri , dünya üzerindeki kompleks yaşamı, platoların tektonik hareketlerinin, kimyasal bir döngü sağlayarak desteklediğini söyler.

Plato tektonikleri ve kıtaların sürüklenmesi sonucunda, farklı pek çok kıta yaratılmış ve bu kıtalar da pek çok ekosistemin oluşmasına fırsat tanımıştır. Bu durum pek çok türün oluşmasına müsaade etmiş ve böylece, soyun tükenmesi ihtimaline karşı güçlü bir savunma elde edilmiştir.

Türlerin değişimine ve daha sonraları dünyanın kıtaları arasındaki rekabete örnek olarak Büyük Amerika Göçü verilebilir. Bu göç, Kuzey ve Orta Amerika’nın, Güney Afrika ile tektonik hareket sonucu ayrılması ile olmuştur ve yaklaşık 3,5 – 3 Ma kadar sürmüştür. Güney Amerika’nın bozulmamış faunası, 30 milyon yıl boyunca evrimleşmiştir. Pek çok tür, büyük bir kısmı Güney Amerika’dan olmak üzere, Kuzey Amerika’daki hayvanlarla girdikleri rekabet sonucu, yok olmuşlardır.

Büyük Bir Uydu

Ay, sistemde olağandışı bir durumdur çünkü Güneş Sistemindeki diğer kayaç gezegenler (Merkür ve Venüs ) uyduya sahip değildir. Ya da Mars gibi ,ufak asteroitleri yakalayarak elde ettikleri uyduları vardır.

Dev etki teorisi, Ay’ın , Mars boyutlarında bir şeyle çarpışılması sonucu oluştuğunu söyler. Theia (gezegen) ve Dünya çarpışmıştır. Bu çarpışma aynı zamanda dünyaya eksen eğikliğini kazandırmış ve rotasyon hızı sağlamıştır. Bu ani rotasyon, sıcaklıkta değişime neden olmuş ve Fotosenteze olanak tanımıştır. Nadir dünya hipotezi, yörüngedeki gezegene göre, rotasyon hızının çok büyük ya da çok küçük olmaması gerektiğini söyler. Büyük eğikliğe sahip bir gezegen, mevsimsel değişiklileri çok fazla hissedecektir ve bu kompleks bir yaşam için uygun değildir. Yavaş veya eğikliğe sahip olmayan bir gezegen ise iklimsel değişikliğin tetikleyeceği olaylardan mahrum olacaktır. Bu bakış açısı ile, Dünya’nın eğikliği tam olarak idealdir. Aynı zamanda, uydunun kütle çekimi de gezegenin eğikliğini etkiler. Bu eğiklik ve eğikliğin etkileri olmadan, gezegen üzerinde kompleks bir yaşam yaratmak imkansıza yakındır.

Eğer Dünya, Ay’a sahip olmasaydı, Güneş’in kütle çekimden kaynaklanan okyanus gelgitleri, Ay nedeniyle meydana gelen okyanus gelgitlerinin yalnızca yarısı kadar olabilirdi. Büyük bir uydu, büyük miktarlarda gelgitler yaratır ve bu kompleks bir yaşamın oluşması için gerekli olabilir.

Büyük bir uydu aynı zamanda plato tektoniklerinin olma ihtimalini de, gelgitler sayesinde arttırır. Ay’ı yaratan etkinin aynısı, platoların tektonik hareketlerini de başlatmış olabilir.

Eğer dev bir çarpışma, büyük bir uydu sahibi olmak için tek şartsa, yaşamsal bölgedeki herhangi bir gezegen ikiz gezegen şeklinde var olmalıdır. Ancak bu şekilde, büyük bir etki yaratacak ve büyük bir uydu oluşturacak bir çarpışma yaşanabilir. Doğada böyle bir nesnenin varlığı olasılığı yok olarak görünür.

Kompleks hayat için bir ya da daha fazla etken

Gezegenlerin dünya ile benzer davranışlar sergileyip sergilemediğine bakılmaksızın, bazıları hayatın basit bir bakteriden başladığını iddia eder. Biyokimyacı Nick Lane, basit hücrelerin (Prokaryot) Dünya’nın oluşumundan kısa bir süre sonra ortaya çıktığı, fakat ataların hepsinde ortak bulunan ökaryotların oluşumu için, Dünyanın oluşumundan bu yana geçen sürenin yaklaşık yarının kullanıldığını savunmaktadır. Bazı bakış açılarına göre, prokaryotlar, Ökaryotlara evrimleşmek için gereken hücresel enerjinin binde onuna sahiptir. İki milyar yıl önce, basit bir hücre kendini çoğaltması esnasında kendiyle birleşerek Mitokondriyi oluşturdu ve bu da enerjinin oluşturulmasına olanak sağladı. Karşı cinsle çoğalma da evrimsel biyolojideki ana gizemlerden bir tanesidir. Organizmaların %50’si kendi kendine üreyebilecekken, diğerlerinin dişi ve erkek diye ayrılmasına neyin neden olduğu hala tam olarak belli değildir.

Evrim için Doğru Zaman

Dünya tarihinde, yaşamın denizlerden başlayarak var olduğu düşünülürken, karmaşık organizmaların evrimini tamamlaması yaklaşık 800 milyon yıl aldı. Dünya üzerindeki medeniyet yaklaşık 10.000 yıldır var ve uzayla iletişim 80 yıldan daha az bir süreden beri sağlanabiliyor. Güneş Sistemi’nin yaşı yaklaşık 4,57 Ga ve buna göre ekstrem iklim şartları, süper volkanlar ve büyük meteorların etkileri çok küçük bir dönem olarak kalıyor. Bu tarz olaylar, yaşamın oluşmasına ve akıllı bir yaşama ziyadesiyle zarar verdi. Örneğin, Permian-Triassic kütle yok oluşu, Batı Avrupa’daki bir alanın devamlı olarak volkanik tahribatına maruz kalması nedeniyle oluştu. Bu olay var olduğu bilinen türlerin %95’ini 251.2Ma’da yok etti. Yaklaşık 65 milyon yıl önce, Chicxulub Krateri etkisi, pek çok gelişmiş türün yok olmasına neden olan etkenlerden bir tanesi.

Eğer Dünya dışı zeki varlıklar, Dünya ile iletişim kurabilecek kadar bir uzaklıktalarsa, aynı evrim zaman aralığında yaşamış olmalılar. En yakın Dünya benzeri gezegen 11.9 ışık yılı uzakta, bu gezegen adaylarından Tau Ceti e ve f, Tau Ceti yıldızı etrafındalar, bu yıldızınsa Güneşten 1,23 milyar yıl daha yaşlı olduğu düşünülüyor.

Yaşamın oluşması ve medeniyetin gelişiminin, gezegenin yaşı ile orantılı olduğunun düşünüldüğü bir var sayımda, 723 Ma ve 12,691ka olmaları gerekir. Güneş Sistemi dışındaki bir gezegende eğer hayat oluşmuşsa, medeniyet ve radyo sinyalleri arasında bayağı zaman geçmiş olmalıdır.

Zeki bir yaşamın var olma şansının yüksekliği, sistemde yer alan büyük kütlelere bağlıdır. Örneğin bizim sistemimizde bu görevi Jüpiter ve Ay üstlenmektedir. Bu tarz sistemlerde büyük ölçekli vektör yok oluşu, neredeyse imkansızdır.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.