Dış gezegenlerde yaşam kanıtı bulmak için, insanlar "mor gezegenleri" aramalı mı?
Güneş sistemi dışındaki potansiyel yaşanabilir gezegenleri bulmak kolay bir iş değil. Doğrulanan güneş dışı gezegenlerin sayısı son on yıllarda sıçramalar ve sınırlarla artmış olsa da (3791, hala artıyor!), Çoğu dolaylı yöntemlerle tespit edildi. Bu, bu gezegenlerin atmosfer ve yüzey koşullarının her zaman bir tahmin ve eğitimli tahmin meselesi olduğu anlamına gelir.
Benzer şekilde, bilim adamları Dünya'da var olanlara benzer koşullar ararlar, çünkü Dünya, yaşamı desteklediğini bildiğimiz tek gezegendir. Bununla birlikte, birçok bilim adamının da belirttiği gibi, dünyanın durumu zaman içinde önemli ölçüde değişti. Yakın zamanda yapılan bir çalışmada, bir çift araştırmacı, daha basit bir fotosentetik yaşam formunun klorofile dayananlardan daha erken olabileceğine inanıyor ve bu yaşanabilir dış gezegen arayışında büyük bir etkiye sahip olabilir.
"International Journal of Astronomy" de yayınlanan yakın tarihli bir çalışmada da belirttikleri gibi, yaşamın kökeni hala tam olarak anlaşılmamış olsa da, genellikle yaşamın 3.7 ila 4.1 milyar yıl önce (Paleozoik'in sonlarında veya erken Archean'da) ortaya çıktığına inanılmaktadır. ). Şu anda atmosfer, bugün bildiğimiz ve güvendiğimiz atmosferden tamamen farklı.
Arkaik
Dünyanın ilk atmosferi esas olarak nitrojen ve oksijenden oluşmuyordu (şu anda dünyanın sırasıyla% 78 ve% 21'ini oluşturuyorlardı ve geri kalanı iz gazlarıydı), karbondioksit ve metanın bir kombinasyonuydu. Ardından, yaklaşık 2,9 milyar ila 3 milyar yıl önce fotosentetik bakteriler ortaya çıktı ve atmosferi oksijenle zenginleştirmeye başladılar.
Dünya birçok faktörden dolayı yaklaşık 2.3 milyar yıl önce gezegenimizin atmosferini kalıcı olarak değiştiren sözde "Büyük Oksidasyon Olayı" nı yaşadı. Bu genel fikir birliğine rağmen, biyolojik evrimin güneş ışığını kimyasal enerjiye dönüştürmek için klorofil kullanma süreci ve zamanlaması hala birçok spekülasyonun konusudur.
Bununla birlikte, Shiladitya DasSarma ve Dr. Edward Schwieterman tarafından yapılan araştırmaya göre, farklı bir fotosentez türü klorofilden önce gelebilir. Teorilerine "Mor Dünya" denir, yani fotosentez için retinal (mor bir pigment) kullanan organizmalar, klorofil kullananlardan önce yeryüzünde görünür.
Bu fotosentez şekli bugün dünyada hala yaygındır ve yüksek tuzlu ortamlarda (yani, özellikle yüksek tuz konsantrasyonlarına sahip yerlerde) hakim olma eğilimindedir. Ayrıca retinaya dayanan fotosentez daha basit ve daha az verimli bir süreçtir. Bu nedenlerden dolayı Dasamara ve Schwetman, retinaya dayalı fotosentezin daha erken evrimleşme olasılığını değerlendirdiler.
Bitki hücrelerinin kloroplastlarında bulunan makineler, güneş ışığını enerjiye dönüştürür ve işlem sırasında floresan yayar. Bilim adamları uydu verilerindeki floresan imzalarını tespit edebilirler.
Klorofil ile karşılaştırıldığında retina nispeten basit bir kimyasal maddedir. İzoprenoid bir yapıya sahiptir.2,5-3,7 milyar yıl kadar erken bir tarihte, bu bileşiklerin dünyanın erken dönemlerinde var olduğuna dair kanıtlar vardır. Retinal absorpsiyonu, spektrumun her iki tarafındaki mavi ve kırmızı bölgelerdeki klorofilin absorpsiyonunu tamamlayan, büyük miktarda güneş enerjisinin bulunduğu görünür spektrumun sarı-yeşil kısmında meydana gelir. Retinal bazlı foton beslenme, klorofile dayanan fotosentezden çok daha basittir.Işık enerjisini kimyasal enerjiye (ATP) dönüştürmek için sadece retina proteini, membran vezikülleri ve ATP sentazına ihtiyaç duyar. Daha basit olan retinal bağımlı fotosentezin, daha karmaşık klorofile bağlı fotosentezden daha erken evrimleştiği makul görünüyor.
Bu organizmaların ortaya çıkışı, hücre enerjisi üretmenin erken bir yolu olarak hücre yaşamının gelişmesinden kısa bir süre sonra olabilir. Bu nedenle, klorofil fotosentezinin evrimi, her ikisi de belirli nişleri dolduran selefleriyle birlikte gelişen sonraki bir gelişme olarak görülebilir.
Dasamara şunları söyledi: "Retinal bağımlı optik pompalar, transmembran proton dinamik potansiyeline yol açan ışıkla çalışan proton pompaları için kullanılır. Proton dinamik potansiyeli, ATP sentez süreciyle kimyasal olarak ozmotik olarak birleştirilebilir. Bununla birlikte, mevcutta ( Bitkiler ve siyanobakteriler gibi modern organizmalarda, oksijen üretimi ile ilişkili olduğu bulunamamıştır.Bu organizmalar, fotosentezin her iki aşamasında da klorofil pigmentleri kullanır.
Schwertmann şunları ekledi: "Diğer bir büyük fark, klorofil ve (retinal bazlı) rodopsin absorpsiyon spektrumudur. Klorofil, görsel spektrumun mavi ve kırmızı kısımlarında en güçlü şekilde emilirken, bakteriyel rodopsin Bu madde en çok yeşil ve sarı kısımlarda emilir. "
Bu nedenle, klorofil kaynaklı fotosentetik organizmalar kırmızı ve mavi ışığı emer ve yeşil ışığı yansıtırken, retina kaynaklı organizmalar yeşil ve sarı ışığı emer ve mor ışığı yansıtır. Dasamara geçmişte bu tür yaratıkların varlığına işaret etmiş olsa da, kendisi ve Schwertman'ın araştırması, yaşanabilir dış gezegen arayışında "mor toprağın" olası anlamı üzerine odaklandı.
Yıllarca süren dünya gözleminden sonra bilim adamları nihayet, bitki örtüsü kırmızı kenarı (VRE) denilen yeşil bitki örtüsünün uzaydan tanımlanabileceğini fark ettiler. Bu fenomen, yeşil bitkilerin yeşil ışığı yansıtırken kırmızı ve sarı ışığı soğurması ve aynı zamanda kızılötesi dalga boylarında ışık yayması olgusuna işaret eder.
Uzamsal bir bakış açısıyla, geniş bant spektrumu kullanılarak, kızılötesi özelliklerine göre çok sayıda bitki örtüsü tanımlanabilir. Pek çok bilim adamı (Carl Sagan dahil), dış gezegenleri incelemek için aynı yöntemi önerdi. Bununla birlikte, uygulanabilirliği, klorofil güdümlü fotosentetik bitkiler geliştiren ve gezegenin önemli bir bölümüne dağılmış olan gezegenlerle sınırlı olacaktır.
Güneşimiz gibi yıldızların yaşanabilir bölgesinde yer alan süper-Dünya büyüklüğünde bir gezegen olan Kepler-69c'nin, Kuğu takımyıldızında yeryüzünden yaklaşık 2.700 ışıkyılı uzaklıkta yer alan hayali bir resmi
Ek olarak, fotosentetik organizmalar yalnızca dünyanın nispeten yakın tarihinde evrimleşmiştir. Dünya yaklaşık 4,6 milyar yıldır varlığını sürdürüyor ve yeşil damarlı bitkiler ancak 470 milyon yıl önce ortaya çıkmaya başladı. Bu nedenle, yeşil bitki örtüsünü arayan dış gezegenlerin araştırması, yalnızca evrimsel süreçte her zaman var olan yaşanabilir gezegenleri bulabilir. Schwittmann'ın açıkladığı gibi:
Araştırmamız, yaşanabilir olabilecek dış gezegenlerin bir alt kümesi hakkındadır ve bu gezegenlerin spektral özellikleri bir gün yaşam belirtileri için analiz edilebilir. Biyolojik bir sinyal olarak VRE, bitkilerin ve alglerin fotosentezi gibi yalnızca bir tür organizma tarafından üretilir. Bu tür bir yaşam bugün Dünya'da baskındır, ancak her zaman değil ve tüm dış gezegenlerde durum böyle olmayabilir. Başka bir yerdeki yaşamın bazı evrensel özelliklere sahip olmasını beklememize rağmen, başka yerdeki organizmaların sahip olabileceği çeşitli özellikleri göz önünde bulundurarak yaşamı bulmadaki başarı şansımızı maksimize ederiz. "
Bu ve benzeri çalışmalarda bilim adamları, "yaşanabilir bölge" kavramının genişletilebileceğini öne sürdüler çünkü Dünya atmosferinin bir zamanlar bugünkünden çok farklı olduğunu hesaba katıyor.
Bu nedenle araştırma, oksijen, nitrojen ve su belirtilerini aramak yerine, dünyanın ilk koşulları için önemli olan volkanik aktivite (geçmişte Dünya'da daha yaygın olan) ile hidrojen ve metan belirtilerini de arayabilir. Schwittmann, aynı şekilde, dünyadaki bitki örtüsünü izlemeye benzer şekilde mor canlıları arayabileceklerini söyledi:
"Makalede tartıştığımız retina ışık koleksiyonu, VRE'den farklı bir özellik üretecek. Bitkiler, kırmızı ışığın güçlü emilimi ve kızılötesi ışığın yansıması nedeniyle benzersiz bir" kırmızı kenara "sahip olmasına rağmen, mor membran bakterisi rodopsin yeşil ışığı emer. En güçlüsü, "yeşil kenar" oluşturur. Bu özellik, tıpkı sıradan fotosentezleyiciler gibi sudaki veya karadaki organizmalar arasında farklılık gösterecektir. Bir dış gezegende yeterince yüksek bolluk varsa Retinanın fotonutrientine bağlı olarak, bu özellik gezegenin yansıtma spektrumuna yerleştirilecek ve gelecekte gelişmiş uzay teleskopları tarafından görülebilecek (ayrıca VRE, oksijen, metan ve diğer potansiyel biyolojik özellikleri arayacaklar). ".
Önümüzdeki birkaç yıl içinde, gelişmiş uzay teleskopları sayesinde dış gezegenleri tanımlama becerimiz büyük ölçüde gelişecek. Bu yeni özellikler ve daha geniş bir gözetim yelpazesiyle, "potansiyel olarak yaşanabilir" adı yeni bir anlama sahip!
