Astrobiyoloji

Astrobiyoloji

Astrobiyoloji ya da egzobiyoloji, disiplinler-arası bir bilim olup, özellikle evrende yaşamın ortaya çıkmasını ve evrimini sağlayan jeokimyasal ve biyokimyasal etken ve süreçleri konu alır; bir başka deyişle, evrende biyolojik kökenin, evrimin, dağılımın ve canlıların geleceğinin incelenmesidir. Bu bilimsel disiplinler-arası alan, kısaca, Güneş Sistemi’miz içinde ve dışında kalan "yaşanabilir gezegen"lerdeki yaşanabilir ortamların araştırılmasını, abiyogenez (prebiyotik kimya) kanıtlarının araştırılmasını, Mars’ta ve Güneş Sistemi’mizde yaşamı, Dünya’daki yaşamın evriminin kökenleri ve erken dönemleri üzerine laboratuvar çalışmalarını ve alan araştırmalarını ve yaşam potansiyelinin Dünya ve uzaydaki zorluklara uyarlanması çalışmalarını kapsar.

Astrobiyolojinin bu tanımı, doğal olarak, yaşamın, yeryüzünde ortaya çıktığı gibi, Güneş Sistemi’miz içinde veya dışında bulunan başka yerlerde, başka gezegenlerde de ortaya çıkmış olabileceği kabulünü içerir. Bizimkinden "kökten farklı ortamlar" içeren diğer kozmik cisimler üzerinde de yaşam izleri mevcut olabileceğinden, astrobiyolojide "basit organik madde"den (biyomoleküller, peptidik, nükleik ya da lipidik zincirler) daha karmaşık yapılara (ilk hücreler, ilk genetik sistemler) doğru uzanan evrime hükmeden olası süreçlerin araştırılması sözkonusudur. Dolayısıyla bu süreçlerin araştırılmasında, organik kimya, inorganik kimya, biyokimya, hücre biyolojisi, iklimbilim, jeokimya, gezegenbilim ve enformatik modelizasyon gibi çeşitli bilimsel alanların, bir bütünü tamamlayacak tarzda, derin bir etkileşim içinde olmaları kaçınılmaz hale gelir. Örneğin, astrobiyologlar yeni gezegenler keşfetmek ve bunların yaşanabilirliğini saptamak üzere astronomlarla, moleküler etkileşimlerden yaşama geçişi anlamak üzere kimyacılarla, diğer gezegenler üzerindeki anahtar mineraller ve suya ilişkin kanıtları incelemek üzere jeologlarla, en erken yaşam türlerini araştırmak ve anlamak üzere paleontologlar ve moleküler biyologlarla ve bunların yanı sıra, iklimbilimcilerle, gezegenbilimcilerle ve diğer çeşitli bilim dallarındaki bilim insanlarıyla iş birliği içinde çalışırlar. Günümüzde gitgide genişleyen astrobiyoloji aynı zamanda, hangi türde olursa olsun Dünya-dışı yaşama ve varsa Dünya-dışı zeki yaşama ilişkin araştırmayla da (Dünya Dışı Akıllı Yaşam Araştırması) da ilgilenmektedir. Fakat olası gelişmeleri beklemekte olan bu son değinilen araştırma sahası (Dünya Dışı Akıllı Yaşam Araştırması) şimdilik çok marjinal durumdadır.

Astrobiyoloji diğer dünyalardaki yaşamın mahiyeti hakkında kuramsal tahminlerde bulunabilmek ve Dünya’nınkinden çok farklı olabilecek biyosferleri tanımlayabilmek ve ayırt edebilmek amacıyla, fizikten, kimyadan, astronomiden, moleküler biyolojiden, ekolojiden, gezegenbilimden ve jeolojiden yararlanır.Astrobiyoloji daha çok bilimsel verilerin yorumlanmasına, yani evrenin diğer ortamları hakkında diğer bilimlerce ortaya koyulmuş ayrıntılı ve güvenilir verilerin yorumlanmasına yoğunlaşır ve öncelikle, mevcut bilimsel kuramlarla çelişmeyen varsayımlarla ilgilenir.

Genel bakış

Astrobiyoloji terimi, eski Yunanca’daki “yıldız, takımyıldız” anlamına gelen astron (ἄστρον), “yaşam” anlamına gelen bios (βίος) ve “çalışma, inceleme” anlamına gelen -logia (-λογία ) sözcüklerinin birleştirilmesinden oluşmuştur. Astrobiyoloji nispeten kısa zaman önce ortaya çıkmış ve halen gelişmekte olan bir alandır. Evrenin başka yerlerinde yaşamın olup olmadığı meselesi, doğrulanabilir bir varsayım içerdiğinden, bilimsel sorgulamanın geçerli olduğu bir konudur. Bir gezegenbilimci olan David Grinspoon astrobiyolojiye, bilinen bilimsel kuramlar dahilinde “bilinmeyen” hakkında spekülasyonlarda bulunan bir tür doğal felsefe alanı gözüyle bakar. Bununla birlikte astrobiyoloji, bilimsel sorgulamanın ana-akımı dışında tutulması halinde, başlıbaşına yöntemli bir inceleme alanıdır. NASA ilk astrobiyolojik projesini 1959’da hazırlamış, astrobiyolojik programını da 1960’da belirlemiştir.NASA’nın 1976 ‘da uygulamaya koyduğu Viking missions projesi, mümkün yaşam belirtilerini araştırmaya ilişkin üç biyoloji deneyi içeriyordu. NASA 1971’de kısa adı SETI olan Dünya Dışı Akıllı Yaşam Araştırması Projesi’ni (Search for Extra-Terrestrial Intelligence) başlattı. Projenin amacı Dünya-dışı bir uygarlıktan veya uzak bir gezegenden gelen mesajların varlığının saptanması ve var olduklarının saptanması halinde bunların incelenmesiydi. Projede olası Dünya-dışı zeki yaşamı özellikle radyoelektrik sinyalleri dinleme yoluyla araştırmaya ağırlık verilmiştir.

Astrobiyoloji 21.yy.’da NASA’nın ve ESA’nın (European Space Agency) Güneş Sistemi keşif projelerinde giderek artan bir önemle odak haline gelmiştir. Bu alanda Avrupalılar’ın astrobiyolojiyle ilgili ilk uygulaması Mayıs 2001’de İtalya’da yer almış,ardından Aurora Programı uygulamaya konulmuştur.Halihazırda NASA bünyesinde NASA Astrobiyoloji Enstitüsü bu alanda çalışmalarını sürdürmekte ve gerek ABD üniversitelerinde (University of Arizona, Penn State University) gerekse Britanya (University of Glamorgan Kanada, İrlanda gibi diğer ülkelerin üniversitelerinde okutulan astrobiyoloji, üniversitelerde giderek yaygınlaşmaktadır.

Günümüzde astrobiyolojinin özel bir araştırma alanı da Dünya’ya yakınlığı ve jeolojik tarihi nedeniyle Mars gezegeninde yaşamın araştırılmasıdır. Mars’ın yüzeyinde geçmişte bol miktarda sıvı su bulunduğuna ilişkin olarak günümüzde yeterince kanıt bulunmaktadır. Bilindiği gibi, su, karbon temelli yaşamın oluşmasını haber veren bir ön belirti sayılır.Viking Programı ile Beagle-2 sonda araçlarının her ikisi de özellikle Mars’ta yaşamın araştırılmasına yönelik çalışmalarla görevlendirilmişti. Bu konuda Viking Programının sonuçlarının yetersiz olduğu kabul edilir.Beagle-2 ise arızalanıp parçalanmıştı.Astrobiyolojinin baş rolde olacağı bir başka proje Jüpiter’in su içerdiği sanılan uydularına uzay gemisinin gönderilmesinin planlandığı Jupiter Icy Moons Orbiter Projesi idi. Fakat NASA’nın tercihlerindeki değişmeler ve 2005’te finansmanın kesilmesi sorunu projenin iptalini getirdi. Halihazırda Phoenix, Mars’taki mikrobik yaşamın geçmişteki ve şimdiki durumunun anlaşılması için çevreyi ve gezegendeki suyun tarihini araştırmaktadır. NASA bu araştırmanın daha değişik bilim araçlarıyla sürdürülmesi için 2009’da da Mars Science Laboratory adlı uzay keşif aracını fırlatmayı planlamıştır.

Amaçlar ve araştırma alanları

Astrobiyolojinin NASA tarafından belirlenen 7 temel amacı ve bunların içerdiği, araştırma alanlarının neler olduklarını gösteren konular şunlardır:

* Evrende yaşanabilir ortamların tabiatını ve dağılımını anlamak.
o Yaşanabilir gezegenlerin oluşum ve evrim modellerinin oluşturulması.
o Güneş Sistemi’miz dışındaki yaşanabilir gezegenlerin doğrudan ve dolaylı astronomik gözlemleri.
* Yaşanabilir ortamları, prebiyotik kimyayı ve Güneş Sistemi’mizdeki yaşam belirtilerini şimdiki ve geçmiş halleriyle keşfetmek.
o Mars’ın keşfi
o Güneş Sistemi-dışı’nın keşfi.
* Kozmik ve gezegensel belirtilerden yola çıkarak yaşamın nasıl meydana gelebileceğini anlamak.
o Prebiyotik materyel ve katalizör kaynakları
o Fonksiyonel biyomoleküllerin kökenleri ve evrimi
o Enerjetik aktarımın (İng. transduction) kökenleri
o Hücreselliğin (selülarite) ve protobiyolojik sistemlerin kökenleri
* Dünya’daki yaşamın geçmişte gezegensel sistemdeki ve Güneş Sistemi’ndeki değişimlerle nasıl bir etkileşim içinde bulunmuş olduğunu anlamak.

* Dünya’nın erken biyosferi
* Karmaşık yaşamın oluşması
* Dünya-dışı olayların biyosfer üzerindeki etkileri

Yaşamın çevresel sınırlarını ve evrim mekanizmalarını (işleyişlerini) anlamak.

* Mikroorganizmalardaki moleküler evrim ve çevreye bağımlılık
* Mikrobik toplululukların (İng. community) toplu evrimi
* Aşırılık gösteren sistemlere biyokimyasal adaptasyon.

Dünya’da ve diğer ortamlarda yaşamın geleceğini biçimlendiren ilkeleri anlamak

* Çevresel değişimler, element ve unsurların biyota tarafından çevrimi, topluluklar ve ekosistemler
* Yaşamın Dünya-dışı ortamlarda adaptasyonu ve evrimi

Dünya’daki ve diğer dünyalardaki yaşam işaretlerinin nasıl farkına varılacağını tanımlamak

* Güneş Sistemi materyellerinde aranacak "canlılık işaretleri"
* Yakın gezegen sistemlerinde aranacak canlılık işaretleri.

Yöntemler Alan daraltma

Diğer gezegenlerdeki yaşamı araştırırken, doğru olup olmadıkları henüz bilinemiyorsa da bazı basitleştirici varsayımlardan yola çıkılması astrobiyoloğun hedefini küçültmesi, yani çalışma alanını daraltması ve yükünü hafifletmesi bakımından yararlıdır. Bu bakımdan astrobiyoloji çalışmalarında şu hususlar gözönünde bulundurulur:

* Galaksimizdeki yaşam türlerinin büyük çoğunluğunun kimyasal yapısının Dünya’da olduğu gibi karbon temelli (İng. carbon-based life) olduğu sanılmaktadır. Karbon temelli olmayan yaşamın mümkün olabileceği kabul edilmekle birlikte, şu nokta gözden uzak tutulmaz: Karbon, istisnai bir özelliğe sahiptir; çevresinde geniş bir molekül çeşitliliği oluşabilmektedir.

* Bu bakımdan sıvı su yaşam için olumlu bir etken olarak kabul edilir; çünkü yaygın bir molekül olup, yaşamın ortaya çıkmasını sağlayan "karbon temelli" karmaşık moleküllerin oluşumu için mükemmel bir çevre sağlar.Bazı araştırmacılar bu bakımdan amonyağın ya da amonyak ile su karışımının daha olumlu bir etken olduğunu belirtirler.

* Bu tür ortamlar gerek karbon temelli yaşam, gerekse "karbon temelli olmayan yaşam" için elverişli ortamlar olarak kabul edilirler.

* Üçüncüsü, gezegensel yaşanabilirlik kavramından hareketle, yaşamın geliştiği gezegenlerin çevresinde dolandıkları yıldızların Güneş-benzeri yıldızlar olması hususudur.Çok büyük yıldızlar nispeten kısa ömürlü olurlar, yani çevrelerinde dolanan gezegenlere, üzerlerinde yaşamın gelişebilmesi için yeterince zaman tanımayabilirler. Çok küçük yıldızlar da gezegenlere çok az ısı verirler.Bir gezegenin yeterince kalın bir atmosferi olmaması, gezegenin bir tarafının “fırında kızarmış” gibi bir hal almasına karşılık, diğer tarafının buzlaşmış bir hale gelmesi sonucunu doğurur. Fakat 2005’te bu husus (gezegensel yaşanabilirlik için yıldızın Güneş-benzeri bir yıldız olması şartı) yeniden gözden geçirilmek üzere bilimsel topluluğun dikkatine sunulmuştur. Çünkü Kızıl cüce tipindeki yıldızlar da uzun ömürlü olduklarından, kalın atmosferli gezegenlerinde yaşamın gelişebilmiş olması gayet mümkündür. Bu nokta son derece anlamlıdır, çünkü kızıl cüceler son derece yaygındır.

Galaksimizdeki yıldızların % 10’unun “Güneş-benzeri” yıldızlar olduğu sanılmaktadır. Güneş’imizden yaklaşık 100 ışık yılı uzaklık içinde böyle 1000 kadar “Güneş-benzeri” güneş bulunmaktadır. Bu yıldızlar ya da güneşlerin Dünya Dışı Akıllı Yaşam Araştırması kapsamındaki “yıldızlar-arası dinleme”de öncelikli hedefler olmasında yarar görülmektedir.

Astrobiyolojiye yardımcı dallar Astronomi

Astronomiye ilişkin astrobiyolojik araştırmaların çoğu, “yaşam Dünya’da ortaya çıktığına göre, Güneş Sistemi’miz dışındaki Dünya’ya benzer özellikler taşıyan gezegenlerde de ortaya çıkabilir” varsayımından hareketle, Güneş Sistemi-dışı gezegenlerin keşfi kategorisinde yer alır. Bu yüzden, olanakların bir kısmı Güneş Sistemi dışındaki Dünya-benzeri gezegenlerin keşfine tahsis edilmiştir. Bu araştırmalar özellikle NASA’nın Terrestrial Planet Finder ve ESA’nın Darwin adlı programlarında yer almaktadır. Ayrıca Güneş Sistemi’miz dışındaki gezegenleri araştırmak üzere NASA “Kepler Mission” uzay gemisini Mart 2009’da fırlatmayı planlamıştır, Fransızlar’ın kısa adı CNES olan Uzay İncelemeleri Ulusal Merkezi (The Centre National d'Études Spatiales) ise COROT adlı uzay teleskobu aracını 2006’da fırlatmıştır.Güneş Sistemi dışındaki Dünya-benzeri gezegenlerin keşfi konusunda, uzay araçlarıyla sürdürülen çalışmaların yanı sıra, bunlar kadar önemli tutulmamakla birlikte, yerde sürdürülen çalışmalar da bulunmaktadır.

Bu fırlatma çalışmalarının amacı yalnızca Dünya büyüklüğündeki gezegenleri saptamak değil, aynı zamanda gezegenlerden çıkan ışıkları spektroskopla doğrudan doğruya (Dünya atmosferi gibi çeşitli etkileyici faktörlere maruz kalmadan) analiz edebilmektir. Bu tayf analizlerinin incelenmesiyle Güneş Sistemi’nin dışındaki bir gezegenin temel içeriği, atmosferi ve yüzeyi saptanabilir ki, bu da gezegen üzerinde yaşam olasılığının belirlenmesinde son derece yararlı bilgiler sağlar. NASA’nın bir araştırma grubu olan Virtual Planet Laboratory adlı grup.Terrestrial Planet Finder ve Darwin projeleri kapsamında fırlatılan ve fırlatılacak uzay araçları tarafından saptanacak gezegenlerin neye benzediğini anlamak ve daha sağlıklı yorumlar yapabilmek üzere, bu gezegenlerin kapsamlı bilgisayar modellemeleri üzerinde çalışmaktadır. Umulan odur ki, uzay araçlarının saptayacağı tayf analizleriyle bu grubun vardığı sonuçlar, bir gün bu gezegenlerde yaşamın varlığını gösterecek şekilde çakışırlar. Güneş Sistemi’miz dışındaki gezegenlerin yüzey ve atmosfer özelliklerinin anlaşılmasında ışımalarının fotometrik incelenmesi de ipucu niteliğinde veriler sağlamaktadır."Dünya-dışı zeki yaşam"ın bulunduğu gezegenlerin tahmini sayısı “Drake denklemi” yoluyla hesaplanır. Bu hesaplamada güneşlerine uygun uzaklıkta olan gezegenlerin sayısı, bunlar içinden koşulları yaşamın oluşmasına elverişli gezegenlerin sayısı vb. gibi parametreler kullanılır.Hesap sonucunda evrenin gözlemleyebildiğimiz kısmında (100 milyar galakside) yaşamın oluşmasına elverişli bir gezegene sahip yıldızların sayısı 7×1022 olarak çıkmaktadır. Bu hesaplamayla yalnızca 300 milyar yıldız içeren Samanyolu galaksimizde olması mümkün Dünya-dışı uygarlıkların sayısı yirmi ile birkaç milyon arasındadır. Bu denklemle, iletişim kurulabilecek Dünya-dışı uygarlıkların sayısı da hesaplanabilmektedir. Denklem şudur:




Denklemdeki matematiksel sembollerin anlamları şöyledir:

* N= İletişim kurabilecek Dünya-dışı uygarlıkların sayısı
* R*= Güneş’imiz gibi uygun yıldızların oluşum oranı
* fp = Bu yıldızlardan gezegenli olanların ayrılma değeri (Kanıtlar Güneş’imiz gibi yıldızların gezegen sistemleri olduğunu göstermektedir)
* fl = Bu gezegenlerden yaşamın oluşmasına elverişli Dünya-benzeri gezegenlerin ayrılma değeri
* fi= Yaşamın oluşabileceği Dünya-benzeri gezegenlerden zekanın gelişebileceği gezegenlerin ayrılma değeri
* fc = Zekanın gelişebileceği gezegenlerden iletişim kurulmasına olanak sağlayanların ayrılma değeri (üzerinde elektromanyetik iletişim teknolojisinin geliştiği gezegenlerin ayrılma değeri)
* L = Bütün bu olanaklara sahip uygarlıkların varlıklarını sürdürebilme süresi (ömrü)

Denklemdeki mantık doğru olmakla birlikte, birçok bakımdan hata payı olduğu bilinmektedir ve bu, gözden uzak tutulmamalıdır. Dünya dışı yaşamın varlığıyla ilgili bu tür hesaplamaların sonuçlarına karşı çıkan bir varsayım “Fermi paradoksu” adıyla bilinir. Fermi paradoksuna göre eğer evrende zeki yaşam yaygınsa, onun kendini belli eden işaretlerinin olması gerekir. SETI gibi projelerin de amacı budur, yani Dünya-dışı zeki uygarlıkların yayınlamış olabileceği radyo yayınlarını yakalamaya çalışmaktır.

Astrobiyolojide bir başka etkin araştırma alanı gezegensel sistemlerin oluşumudur. Kimileri Güneş Sistemi’mizin oluşum özelliklerinin gezegenimizdeki zeki yaşamın oluşumunu takviye ettiğini ileri sürmektedir.Ancak bugüne kadar hiçbir kesin sonuca ulaşılamamıştır.

Biyoloji

Ekstremofiller (en aşırı özelliklerdeki ortamlarda yaşayabilen organizmalar) astrobiyologlar için esaslı bir araştırma unsuru oluşturmaktadır. Biyota içeren böyle organizmalar okyanus yüzeyinden kilometrelerce aşağıda (hidrotermal bacalar yakınında) yaşayabilmekte, hatta ekstremofil mikroplar yüksek ölçüde asitli ortamlarda yaşayabilmektedir.Son zamanlarda, ekstremofillerin yaşama hiç de elverişli olmayan koşulllarda yaşayabiliyor olmalarının keşfi astrobiyologlara ilham kaynağı olmuştur. Bu organizmaların karakteristik özelliklerinin, çevrelerinin ve evrimsel yollarının tanımlanmasının evrenin başka yerlerinde yaşamın nasıl gelişebileceğinin anlaşılmasında çok önemli bir husus olduğu düşünülmektedir. Bu bakteriler Dünya’da aşırı sıcak ortamlarda (termofil organizması), aşırı basınçlı ortamlarda (piezofil), asitli ortamlarda (asidofil, alkalofil) ve ışınımlı ortamlarda (radyorezistan organizma) yaşayabildiğine göre, bu koşulları içeren gezegenlerde yaşamamaları için hiçbir neden yoktur. Kısa zaman önce bir astrobiyolog ekibi okyanus diplerindeki hidrotermal bacalar yakınında yaşayan ekstremofilleri incelemek üzere hidrobiyologlar ve deniz jeologlarıyla işbirliğinde bulunmuştur. Bilim insanları bu incelemede edinecekleri bulguları Güneş Sistemi’mizdeki Europa gibi doğal uydularda mevcut olabilecek yaşam üzerine geliştirecekleri hipotezlerde kullanmayı ummaktadırlar.

Yaşamın evriminden ayrı olarak “yaşamın kökeni” halen devam eden bir başka araştırma alanıdır. Güneş ışığının etkisinde oksijensiz bir atmosfer ortamında organik moleküllerden bir “ilkel çorba” oluşabileceğini iddia eden Aleksandr İvanoviç Oparin ve J. B. S. Haldane tarafından ortaya atılan varsayıma göre, ilk zamanlarda Dünya’da öyle elverişli koşullar hüküm sürüyordu ki, bu koşullar inorganik maddelerden organik bileşimlerin oluşmasını sağlayıcı, yani bu sürece sevk edici bir nitelikteydi ve böylece, oluşan bazı ortak kimyasal ürünlerin günümüzde gördüğümüz tüm yaşam türlerinde bulunmasını sağlamış oldular. Bu sürecin incelenmesi olan "prebiyotik kimya" (abiyogenez), az çok ilerleme kaydetmiş olmakla birlikte, yaşamın Dünya’da bu şekilde oluşup oluşmadığı konusunda halen pek açık değildir. Bu varsayıma alternatif teori olan panspermia teorisine göre ise yaşamın ilk unsurları Dünya’nınkinden daha elverişli koşullara sahip bir başka gezegen ya da kozmik cisimde oluşmuş ve herhangi bir yolla Dünya’ya aktarılmış olmalıydı.


Astrojeoloji

Astrojeoloji gezegenler, doğal uydular, asteroitler, kuyrukluyıldızlar, meteorlar gibi gök cisimlerinin jeolojisine ilişkin bir gezegenbilim disiplinidir. Astrojeolojinin sağladığı veriler, üzerinde yaşamın başlayabilmesi ve gelişebilmesi konusunda bir gezegen ya da uydunun sahip olduğu elverişli potansiyeli, yani gezegensel yaşanabilirliğini ölçebilmemizi sağlamaktadır. Astrojeolojinin bir ek disiplini jeokimyadır. Jeokimya ya da yerkimyası Dünya'nın ve diğer gezegenlerin kimyasal bileşimlerini, kaya ve toprakları etki altında tutan kimyasal süreç ve tepkileri, Dünya’nın kimyasal bileşenlerine ilişkin maddi ve enerjetik döngüleri ve bunların atmosfer ve hidrosfer ile etkileşimlerini yer ve zaman bakımından konu alan bir daldır. Bu daldaki bazı uzmanlık alanları kozmokimyayı, biyokimyayı ve organik jeokimyayı içerirler.

Fosiller Dünya’daki yaşamın bilinen en eski kanıtlarını sağlarlar.Bu buluntuların incelenmesiyle palentologlar Dünya’nın erken dönemlerinde ortaya çıkan organizma tiplerini daha iyi anlama olanağını bulurlar. Batı Avustralya’daki Pilbara ve Antarktika’daki McMurdo gibi Dünya’daki bazı bölgeler, Mars’taki bölgelere jeolojik olarak eş tutulmaktadır ve böylece bu bölgeler, Mars’ta geçmişte var olmuş yaşamı nasıl araştırabileceğimiz konusunda bizlere ipuçları sağlamaktadır.
Yaşamın oluşabileceği kozmik cisimler Yaşamın oluşabilmesi için koşullar

Bugünkü çoğunluk kabulüne göre, bir gezegen üzerinde yaşamın ortaya çıkabilmesi için zaruri koşullar olarak, genellikle sıvı suyun, azotun, karbonun ve muhtemelen silisyumun varlığı gerekmektedir. Ayrıca gezegenin yörüngesinin, ait olduğu güneş sistemindeki yerinin “yaşanabilir kuşak”ta (sistemin merkezindeki yıldızdan Güneş’in Dünya’ya uzaklığı kadar bir uzaklıkta olan kuşak) sabit olması gerekmektedir. Bugünkü genel kabule göre, Dünya’dakine benzer bir atmosferden ve sudan yoksun bir gezegende yaşamın var olabilmesi son derece spekülatif bir fikirdir. Sonuç olarak, evrende yaşamı araştırma programları gezegenimizdeki bu yaşam standartlarından yola çıkan güncel bilimsel bilgilerden hareketle yapılmaktadır.

Güneş Sistemi'nde yaşam

Güneş Sistemi’mizde Jüpiter gibi gaz devi olan bazı gezegenlerin sıvı sudan oluşmuş okyanuslara sahip, katı yüzeyli ve yaşama elverişli uydularının olması gayet mümkündür. Güneş Sistemi’mizde sıcak, kayalık, bol maden içeren, Dünya gibi bir gezegen olup olmadığı henüz bilinmemektedir. Eldeki verilere göre, Güneş Sistemi’mizde Dünya haricinde yaşam barındırmaya en elverişli üç aday Mars gezegeni, Jüpiter’in uydusu Europa ve Satürn’ün uydusu Titan’dır.Bu düşünce hücreler için çözücü (İng. solvent) olduğundan yaşam için temel bir molekül sayılan sıvı suyu Mars ve Europa’nın yeryuvarının içeriyor olması olgusuna ve Titan’ın da içerme olasılığı üzerine kuruludur. 1970’li yıllardan itibaren Mars, Europa, Titan, Enceladus gibi birçok gök cisminde su buzu bulunduğunun keşfi astronomların suyun yaygın bir kimyasal bileşim olmadığı yönündeki önceki kanaatini değiştirmeye başlamıştır.

Mars’ta yaşam

Mars’ın geçmişindeki sıvı su akışları Mars’ın yaşanabilirlik potansiyeli taşıdığını ortaya koymaktadır. Mars’ta su kutup bölgelerinde bulunur. Mars yüzeyinde sıvı suyun bulunmadığı konusunda günümüze dek çok tartışmalar olmuşsa da, kısa zaman önceki son saptamalara göre, su akışının aşındırmasıyla açılabilecek yeni yollar oluşmaktadır ki, bu gözlemler Mars yüzeyinde, geçici de olsa, sıvı suyun olabileceğini ve muhtemelen yeraltında da geniş sıvı su rezervlerinin bulunduğunu ortaya koymaktadır. Merih yüzeyindeki düşük ısısı ve düşük basınç altında yüzeye çıkan suyun çok tuzlu olduğu sanılmaktadır.Verilere göre, Mars’ın atmosferi ince olup, Mars yüzeyindeki sular yaşam için gerekenden çok daha tuzlu ve çok daha asitlidir;Gezegen geçmişte günümüzdeki haline kıyasla daha yaşanabilir haldeydi. Fakat, tartışmalı olmakla birlikte, 1970’lerdeki Viking Programı sırasında Mars toprağındaki mikroorganizmaların saptanması amacıyla Mars’tan getirilen örneklerde bazı pozitif görünen sonuçlar elde edilmiştir. Viking Programı’yla edinilen verilerden yararlanan profesör Gilbert Levin, Rafaël Navarro-González ve Ronalds Paepe yeni bir taksonomik sistem hazırladılar ve bu sistemde Mars’taki yaşam türü Gillevinia straata adı altında ele alındı. Sonraki yıllarda Phoenix Mars Lander tarafından yürütülen deneyler Mars toprağında sodyum, potasyum ve klorür içeren bir alkali bulunduğunu gösterdi.Bu besleyici toprak yaşamı taşımaya gayet elverişliydi. Öte yandan 2004’te iki yer teleskobu Merih atmosferinde metanın varlığını gösteren tayf işareti saptadılar. Kısa zaman önce Mars yörüngesindeki uzay gemileri Mars atmosferindemetan ve formaldehit olduğunu doğruladılar. Bu saptamalar Mars'ta yaşamın varlığını ima eden işaretler olarak yorumlandı; zira bu kimyasal bileşikler Mars atmosferinde hızla çözünmektedir.2011’de Mars’ta olması planlanan Mars Science Laboratory adlı sonda aracı, burada jeokimyasal mı yoksa biyolojik bir kökenin mi sözkonusu olduğunu anlamak üzere Mars atmosferinde metan (CH4) ve karbondioksitteki (CO2) karbon izotop oranlarıyla ve oksijenle ilgili ölçümlerde bulunacaktır.

Mars’ta biyolojik kökenli oldukları ileri sürülen oluşumlardan en tanınmışları “koyu kumul lekeleri” adıyla bilinen oluşumlardır.
İlk kez Mars Global Surveyor tarafından 1998-1999 yıllarında gönderilen fotoğraflarla keşfedilen “koyu kumul lekeleri” Mars’ın özellikle güney kutup bölgesinde (60°-80°enlemleri arasında) görülebilen, buz tabakasının üzerinde veya altında beliren, mahiyeti henüz anlaşılamamış oluşumlardır. Mars ilkbaharının başlarında belirmekte ve kış başlarında yok olmaktadırlar. Bunların kış boyunca buz tabakasının altında kalan fotosentetik koloniler, yani fotosentez yapan ve yakın çevrelerini ısıtan mikroorganizmalar oldukları ileri sürülmektedir.

Europa’da yaşam

Jüpiter’in doğal uydularından Europa’nın dış yüzeydeki buz tabakasının altında sıvı su okyanusunun bulunduğu, bir başka deyişle, Europa uydusunun dışı buz tutmuş bir okyanusla kaplı olduğu sanılmaktadır. Bu sıvı su, esas olarak gelgit etkisiyle ısınmaya maruz kalmakla birlikte, ayrıca okyanus tabanındaki volkanik çatlaklar (hidrotermal bacalar) tarafından da ısıtılıyor olabilir. Kalınlığı 10 km. olduğu tahmin edilen bu buz tabakasının altındaki sıvı su okyanusunda güneş ışığı olmasa da büyük basınçlara dayanıklı piezofil türü organizmaların gelişebileceği düşünülmektedir. Bilim insanları bu okyanusun koşullarını çözebilmek üzere, çalışmalarında Dünya’daki, buzlar altında kalmış bir göl olan Vostok Gölü’nü (Antarktika) model olarak ele almaktadırlar.

Titan’da yaşam

Yaşam içerme potansiyeline sahip bir diğer gök cismi Satürn’ün en büyük uydusu Titan’dır. Titan’ın Dünya’nın ilk zamanlardaki koşullarına sahip bulunduğu anlaşılmıştır. Titan’daki göller Dünya dışındaki ilk keşfedilen göllerdir. Bu göllerdeki sıvının su olmadığı, etan ya da metan olduğu düşünülmektedir. Bununla birlikte, Satürn ve uyduları hakkındabilgi toplamak üzere gönderilen, NASA ve ESA’nın ( European Space Agency) ortak yapımı olan robotik uzay gemisi Cassini–Huygens ‘ın Mart 2008’de sağladığı veriler ,Titan’ın sıvı ve amonyak içerdiğini ortaya koymuştur. (ABD sonda aracı Cassini’nin indirdiği Avrupa sonda aracı Huygens Ocak 2005’te yüzeye konan ilk araç olmuştur.) 17 janvier 2005 Astrobiyologların Titan’a ilgi göstermelerinin bir başka nedeni, azot, metan ve başka bileşimler içeren, basıncı Dünya’dakinin 1,5 misli olan atmosferidir. Atmosferi Dünya’da yaşamın başladığı dönemde sahip olduğu atmosferle aynı özelliklere sahiptir. Ayrıca Satürn’ün bir başka uydusu olan Enceladus’un buzlu yüzeyi altında bir okyanusun uzandığı sanılmaktadır.
Titan atmosferinin puslu tabakalarının gerçek renkleriyle fotoğrafı

Ksenobiyoloji

Dünya-dışı yaşama ilişkin sistemli araştırma, çokdisiplinli muteber bir bilimsel çalışma olup İngiltere, ABD ve Kanada gibi birçok ülkenin üniversitelerinde okutulmaktadır; Amerikan hükümeti ise bu alanda NASA Astrobiyoloji Enstitüsü’nü kurmuştur. Bununla birlikte Dünya-dışı yaşamın nitelenmesinin yerine oturmuş olduğu pek söylenemez. Muhtemel Dünya-dışı yaşamın nasıl bir şey olduğu, türleri ve mahiyeti hakkında bir konsensüs yoktur. Bu alandaki hipotezler ve tahminler büyük bir çeşitlilik göstermektedir.

Kimilerine göre ksenobiyoloji (xenobiology) ve astrobiyoloji yanlışlıkla eşanlamlı olarak kullanılan iki terimdir. Böyle düşünenlerden biyolog Jack Cohen ve matematikçi Ian Stewart ksenobiyojiyi astrobiyolojiden ayırt ederler. Onlara göre, astrobiyoloji yalnızca Güneş Sistemi dışında Dünya-benzeri yaşam araştırmasıdır. Evrende yaşam konusuna daha geniş bir perspektiften bakan ve evrendeki yaşamın Dünya’daki yaşama benzer olmayabileceğinden yola çıkan kseonobiyologlar ise, “karbon şovenizmi “adı verilen yaşamın muhakkak karbon temelli olduğu görüşüne karşı çıkarlar ve çalışmalarında karbon ve oksijene gerek duymayabilecek canlı türleri de olabileceği olasılığını gözden uzak tutmazlar.

Güneş Sistemi dışında yaşam

Günümüzde Güneş Sistemi’miz dışındaki Dünya-dışı yaşamı saptamamız olanaklı değildir. Bununla birlikte, gündemde bu amaçla hazırlanan birçok proje bulunmaktadır. Gelişen keşif ve gözlem yöntemleri sayesinde giderek daha fazla yeni gezegen sistemleri keşfedilmektedir ve bunlardan bazıları hiç kuşku yok ki bizim sistemimizin benzerleri olacaktır. Nitekim NASA’nın Mart 2009’da fırlatılacak olan Kepler Uzay Teleskobu aracının amaçlarından biri de Dünya benzeri gezegenleri saptamaktır. Bunu yıldızların “ışık eğrisi”nde(İn. Light curve) ölçümlerde bulunarak gerçekleştirecektir. Günümüzde “kızılötesi astronomisi”sayesinde uzak yıldız sistemlerinin toz ve asteroit kuşakları gibi çeşitli bileşenleri giderek daha fazla gün ışığına çıkarılmaktadır. Güneş Sistemi’miz dışındaki bir gezegenin 1995’de keşfedilmesinden beri, Güneş Sistemi dışındaki yaşamın, varsa, atmosferlerin spektroskopi yoluyla incelenmesi sayesinde saptanabileceği düşünülmektedir. Kısa adı ESA (European Space Agency) olan Avrupa Uzay Dairesi ‘nin bu alandaki bir projesi 2025 yılına uzanmakta olup Darwin Uzay Projesi adını taşır. Darwin Projesi’nin 2020 yılına doğru Güneş Sistemi’miz dışında yeni gezegenleri gün ışığına çıkarması ve bunlardaki muhtemel ilkel yaşam izlerini keşfetmesi beklenmektedir. Proje kapsamında uzaya yeni bir model easas alınarak hazırlanan 5 teleskopun uzaya yerleştirilmesi sözkonusudur.

Bir güneş sisteminde "yaşanabilir kuşak"ta (güneş sistemlerinde Dünya'nın Güneş'e uzaklığı kadar uzaklıktaki kuşak) yer alan "yaşanabilir gezegen"lere ilişkin meselelere cevap arama çabaları günümüzde hayli yol katetmiş durumdadır ve bazı başarılar elde etmiş bulunmaktadır. Örneğin günümüzde "Doppler spektroskopisi"ve transit yöntemleriyle Güneş Sistemi dışındaki gezegenler keşfedilebilmektedir. Bu sayede, çevrelerinde gezegenlerin dolandığı yıldızların sayısının sanılandan çok daha fazla oldukları anlaşılmaya başlanmıştır. Güneş Sistemi’miz dışındaki, diğer güneş sistemlerinin "yaşanabilir kuşak"larında yer alan gezegenlerden ilk keşfedileni, dikeyhızdan yararlanılarak keşfedilmiş Gliese 581 c adlı gezegendir.[94] Bu gezegen 4 Nisan 2007’de Fransız, Portekiz ve İsviçreli astronomlardan oluşan bir ekip tarafından keşfedilmiş olup, 20 ışık yılı uzaklıkta bulunan kızıl cüce tipindeki Gliese 581 yıldızı çevresinde dolanır. Dolayısıyla bu gezegen yüzey ısısı bakımından Dünya ile büyük benzerlikler taşıyor olmalıdır. Bu gezegenin ortalama sıcaklığının -3°C ile 40°C arasında değiştiği sanılmaktadır ki, bu da yüzeyinde suyun sıvı halde olabileceği anlamına gelmektedir.

Uzaydan gelenlerin araştırılması: Meteorlar

Astrobiyolojinin 1970'li yıllardan itibaren ilgi odağı olmasında bazı meteorlar üzerinde aminoasitlerin keşfinin etkisi büyüktür. Bazı meteorlar üzerindeki incelemeler, sonuçları tartışmalı da olsa, Dünya-dışı yaşamın ipuçlarını veriyor gibi görünmektedir. Bu meteorlardan en tanınmışları şunlardır:

* Murchison meteoru: 28 Eylül 1969 tarihinde Avustralya’da adını aldığı yere (Murchison, Victoria) düştüğü gözlemlenmiştir.Organik bileşikleri bolca içeren meteorlar grubunda ve CM karbonlu kondirit grubunda sınıflanır.
100 kg. ağırlığında olup, büyüklüğü sayesinde en fazla incelenen meteorlardan biridir. 1970’li yıllarda bu meteor üzerinde yalnızca üçü doğal olan 70 farklı aminoasit keşfedilmiştir.Meteor sık rastlanan aminoasitlerden glisin, alanin ve glutamik asiti içerdiği gibi, pek sık rastlanmayan isovaline ve pseudoleucine gibi aminoasitleri de içeriyordu.Bu meteor yaşamın kökeni hakkında o zamana dek mevcut kavramların sarsılmasına yol açmış ve Dünya’daki yaşamın kökeninin Dünya-dışı olabilme olasılığının da var olduğunu ortaya koymuştur.Bu organik bileşiklerden ilginç olanlarından ikisi pürinler ve pirimidinlerdir; çünkü bu moleküller DNA ve RNA’nın temelleri sayılırlar.İncelemeler sonucunda oluşturulan ilk rapor, aminoasitlerin rasemik olduğunu ve dünyasal bir bulaşmanın (kontaminasyon) sözkonusu olmayıp, kaynağın Dünya-dışı olduğunu ortaya koydu. Meteorda özel bir aminoasit ailesinde sınıflanan diamino aside de rastlanmıştır.Daha sonra 1997’de yapılan incelemeler enantiyomeraminoasitlerin nitrojenin 15N izotopuyla zenginleşmiş olduğunu gösterdi ki, bu, kaynağın Dünya-dışı olduğunu bir kez daha ortaya koyuyordu.2008’de yapılan son inceleme meteorun nükleobazlar içerdiğini göstermiş olup, karbon testleri bu oluşumların hiçbir dünyasal köken göstermediğini ortaya koydu.


Nakhla meteoru: SNC Grubu’nda[105] sınıflandırılan Mars kökenli bir meteordur. Mars yüzeyine büyük bir cismin çarpmasıyla fırlamış olduğu düşünülen bu meteor, 28 Haziran 1911’de İskenderiye’nin (Mısır) Nakhla bölgesine düşmüştür. Meteordan koparılan bir parça 1998’de NASA'nın Johnson Uzay Merkezi’nden bir ekip tarafından, optik mikroskobun yanı sıra SEM (scanning electron microscope) elektron mikroskobu da kullanılarak incelenmiştir. İncelemede saptanan, biçim ve boyutları bakımından Dünyadaki fosilleşmiş nanobakterileri andıran nesneler ve Dünya’dan bulaşmamış orijinal karbon izleri Mars’ta en -azından bir zamanlar- yaşamın olduğunu ortaya koymuştur. Bu sonuca yapılan Dünya’dan bulaşma olabileceği yönünde yapılan itirazlardan sonra, 2000 yılında bu kez sıvı gaz kromatografisi ve mass spektrometri yöntemleriyle çalışılmış ve incelemeler sonucunda NASA uzmanları Nakhla metorunundaki organik maddenin % 75’inin kesinlikle hiçbir şekilde Dünya’dan bulaşmamış olduğunu açıklamıştır. Bu açıklamayla meteorun ilgi odağı olmasından sonra, 2006’da NASA Londra Doğal Tarih Müzesi’nden meteorun incelenen birinci parçadan daha büyük bir parçasını daha almayı başarmıştır. İkinci parça üzerinde yapılan incelemelerde ayrıca geniş ölçüde dendritik karbona rastlanmıştır. Kesin sonuçlar 2006’da yayımlandığında bazı bağımsız araştırmacılar bu karbon oluşumlarının biyolojik kökenli olması gerektiği sonucuna varmışlardır.

* ALH84001 meteoru (Allan Hills 84001): 1984’te Antarktika’da kısa adı ANSMET (ANtarctic Search for METeorites) olan Antarktika Meteor Araştırma Projesi ekibi tarafından bulunmuştur. Ağırlığı 1,93 kg.’dır. Yapılan hesaplamalara göre, Mars’tan 17 milyon yıl önce fırlamış ve 11.000 yıl süren bir yolculuktan sonra Dünya’ya, Antarktika buzlarına düşmüştür. NASA tarafından yapılan ilk bileşim incelemeleri bazı mikroorganizmalarla ilgili bir tür manyetit olduğunu göstermiştir. Daha sonra Ağustos 2002’de Thomas-Keptra’nın başkanlığındaki bir başka ekip tarafından yapılan incelemeler bu manyetitin % 25’inin yeryüzünde ancak biyolojik faaliyet sonucunda oluşabilen tekbiçimli küçük kristallerden oluşmuş olduğunu ortaya koydu. Taşın geri kalan % 75’lik kısmı normaldi, yani bilinen inorganik maddeden oluşuyordu. Taşta polisiklik aromatik hidrokarbonların saptanması taşın vaktiyle yüzeyden uzakta bulunduğunu göstermektedir. Taşta saptanan bazı yapılar Dünya ‘daki mineralleşmiş bakterileri ve fibrillerini andırmaktadır.

Bu oluşumlar biçim ve boyut bakımından fosilleşmiş nanobakterilere benzemektedir. Varılan sonuca göre bunlar Mars üzerindeki ilk yaşam türleriydi.