Satürn’ün buzlarla kaplı uydusu Enceladus’ta yaşam bulunabileceği ihtimalini güçlendiren iki yeni araştırma yayımlandı. Bilim insanları, Enceladus’un buz tabakasının altındaki okyanusta bazı mikroorganizmaların yaşayabileceğini ve eğer yaşam varsa, bıraktığı izlerin daha önce düşünülenden daha kolay tespit edilebileceğini ortaya koydu.

Berlin Özgür Üniversitesi (Freie Universität Berlin) ve Münih Ludwig Maximilian Üniversitesi’nden (LMU) bilim insanlarının yer aldığı iki ayrı çalışma, Science Advances dergisinde yayımlandı.

Araştırmalardan biri, Enceladus’un okyanusundan uzaya püsküren su damlacıklarının donarken okyanustaki maddeleri birbirinden ayırdığını ve bunları ayrı buz parçacıklarında yoğunlaştırdığını gösterdi. Bilim insanlarına göre aynı süreç, okyanusta mikroorganizmalara ait materyal bulunması halinde yaşamın kimyasal izlerini de belirli buz parçacıklarında yoğunlaştırabilir.

İkinci araştırmada ise Dünya’da derin deniz hidrotermal bacalarının yakınlarında yaşayan ve metan üreten bir mikroorganizmanın, laboratuvarda oluşturulan Enceladus benzeri son derece alkali koşullarda büyümeye ve metan üretmeye devam ettiği belirlendi.

Araştırmalar Enceladus’ta yaşam bulunduğunu kanıtlamıyor. Sonuçlar, uydunun okyanusundaki koşulların bazı yaşam biçimleri için düşünüldüğünden daha elverişli olabileceğini ve yaşam varsa gelecekteki uzay görevlerinin bunun izlerini tespit etme şansının daha yüksek olabileceğini gösteriyor.

Enceladus neden yaşam arayışının önemli hedeflerinden biri?

Enceladus, Güneş Sistemi’nde Dünya dışı yaşam aramak için en umut vadeden yerlerden biri olarak kabul ediliyor.

Bilim insanları, uydunun buz kabuğunun altında küresel bir sıvı su okyanusu, bunun altında ise kayalık bir çekirdek bulunduğunu düşünüyor.

Enceladus’un güney kutbundaki kriyovolkanik faaliyetler [klasik volkanların sıcak lav püskürtmesinin aksine, çok soğuk gök cisimlerinde su, su buharı, buz ve diğer uçucu maddelerin yüzeye ya da uzaya püskürmesiyle oluşan volkanik benzeri faaliyet] nedeniyle buz kabuğundaki çatlaklardan devasa püskürmeler meydana geliyor. Okyanustan gelen buz parçacıkları yüzlerce kilometre uzağa, uzaya fırlatılıyor.

Görsel: NASA/JPL sanatçı konsepti çalışması ChatGPT yardımıyla Türkçeleştirilerek yeniden düzenlendi.

NASA’nın Cassini uzay aracı bu püskürmelerin arasından birkaç kez geçerek bileşimlerini analiz etti. İncelenen örneklerde çeşitli tuzların ve organik bileşiklerin izleri tespit edildi. Cassini’nin daha önceki analizleri ayrıca okyanus tabanında hidrotermal süreçlerin bulunduğuna ve yaşamı destekleyebilecek başka koşulların varlığına ilişkin işaretler ortaya koydu.

Enceladus’un okyanusu bu özelliğiyle özel bir konuma sahip: Bilim insanlarının örneklerini doğrudan analiz edebildiği Dünya dışındaki tek “su kütlesi”.

Görsel: NASA JPL, sanatçı konsept çalışması

Okyanustan gelen damlacıklar sanıldığı kadar hızlı donmuyor

Frank Postberg liderliğindeki ilk araştırmada bilim insanları Cassini verilerini, uzun süreli laboratuvar deneylerini ve teorik modelleri birlikte kullanarak Enceladus’un okyanusundan uzaya doğru gerçekleşen süreci yeniden oluşturdu.
Araştırmaya göre okyanus yüzeyine yükselen gaz kabarcıkları patladığında küçük su damlacıkları oluşuyor. Su buharı bu damlacıkları buz kabuğundaki çatlaklardan yukarı taşıyarak uzaya çıkarıyor.

Bilim insanları şimdiye kadar damlacıkların anında donduğunu düşünüyordu. Yeni araştırma ise donmanın daha yavaş gerçekleştiğini gösterdi.

Yavaş donma sırasında suda çözünmüş maddeler birbirinden ayrılıyor. Tuzlar ve organik maddeler donmakta olan damlacığın farklı bölgelerinde toplanıyor. Örneğin sodyum klorür ile sodyum karbonat bile birbirinden ayrılabiliyor.

Donmuş damlacıklar çatlaklardan yukarı doğru ilerlerken saatte 1000 kilometreye ulaşan hızlara çıkıyor. Buz duvarlarına çarpmaları halinde yalnızca birkaç mikrometre büyüklüğündeki parçalara ayrılıyor ve ardından uzaya fırlatılıyor.

Bu sürecin sonucunda bazı buz parçacıkları, daha önce okyanusta çözünmüş halde bulunan tek bir maddeyi çok yüksek yoğunlukta içerebiliyor.

Araştırmayı yöneten Berlin Özgür Üniversitesi’nden gezegen bilimci Frank Postberg, Enceladus’un analiz edilecek örneklerin hazırlanmasında bilim insanlarının işini adeta kendisinin yaptığını belirtti. Okyanusun bileşenleri doğal süreç içerisinde birbirinden ayrılıyor ve ayrı buz parçacıklarında yoğunlaşıyor.

Yaşam varsa izlerini bulmak daha kolay olabilir

Araştırmanın yaşam arayışı açısından en önemli sonuçlarından biri de bu doğal ayrıştırma süreci.

Okyanustan gelen bir damlacık mikroorganizmalara ait materyal içeriyorsa, bu materyal donma sırasında diğer bileşenlerden ayrılabilir. Parçalanmanın ardından mikrobiyal materyal buz parçacıklarının yalnızca küçük bir bölümünde bulunabilir; ancak bulunduğu parçacıklarda yüksek yoğunlukta ve görece saf halde kalabilir.

Bu nedenle gelecekte Enceladus’a gönderilecek uzay araçlarının çok sayıda buz parçacığını tek tek analiz etmesi gerekecek. Mikrobiyal materyal içeren bir parçacığa rastlanması halinde yaşamın ölçülebilir kimyasal izlerinin, yani biyolojik işaretlerin mevcut teknolojilerle tespit edilmesi daha kolay olabilir.

Postberg, bu sonucu yaşam arayışı açısından “harika haber” olarak nitelendirdi.

Dünya’daki bir mikroorganizma Enceladus koşullarında yaşayabildi

Aynı gün Science Advances’ta yayımlanan ikinci araştırmada bilim insanları farklı bir soruya yanıt aradı: Enceladus’un okyanusunda gerçekten bir mikroorganizma yaşayabilir mi?

Araştırmacılar laboratuvarda Enceladus’un okyanusundaki koşulları taklit etti. Uydunun okyanusunun çok düşük oksijen ve yüksek karbonat yoğunluğuna sahip olduğu, ayrıca pH değerinin 10-11 düzeyinde bulunduğu düşünülüyor.
Deneyde okyanus tabanındaki kayalar ile su arasındaki hidrotermal etkileşim de oluşturuldu.

Ardından bu ortama 'Methanothermococcus okinawensis' adlı mikroorganizma yerleştirildi.

Bu mikroorganizma, Dünya’da sıcak derin deniz hidrotermal bacalarının yakınlarında yaşayan ve metan üreten bir arkea. Yaşamını sürdürmek için oksijene ihtiyaç duymuyor; metabolizması için hidrojen ve karbondioksit kullanıyor.
Sonuç bilim insanlarını şaşırttı.

Mikroorganizma, yüksek pH ve çözünmüş karbondioksit eksikliği nedeniyle normal laboratuvar ortamında büyüyemezken, Enceladus’un koşullarını taklit eden ortamda büyümeye devam etti.

Arkea, su ile kaya arasındaki reaksiyonların oluşturduğu hidrojeni kullanarak metan üretti ve metabolizmasını düşük karbondioksit miktarına uyarlayabildi.

Araştırmacılardan Nozair Khawaja, başlangıçta deneyden bu kadar başarılı bir sonuç beklemediklerini belirtti.

Yaşam bulunduğu anlamına gelmiyor

İki araştırmanın sonuçları birlikte değerlendirildiğinde Enceladus’ta Dünya’da bilinen en eski metabolizma sistemlerinden birinin, son derece alkali koşullarda dahi çalışmasının mümkün olabileceği ortaya çıkıyor.

Sonuçlar şu an için Enceladus’ta yaşam bulunduğunu göstermiyor.

Araştırmalar, uydunun jeokimyasal koşullarının belirli mikroorganizmaların yaşamını mümkün kılabileceğini gösteriyor. İlk çalışma ise böyle bir yaşam gerçekten mevcutsa, gelecekteki uzay görevlerinin Enceladus’un uzaya püskürttüğü ayrı ayrı buz parçacıklarını analiz ederek bunun izlerini bulma şansının düşünüldüğünden daha yüksek olabileceğine işaret ediyor.

Gelecekteki uzay görevleri buz parçacıklarında yaşam arayabilir

Yeni bulgular, Enceladus’a yönelik gelecekteki uzay görevleri açısından da önem taşıyor.

Avrupa Uzay Ajansı’nın (ESA) planlama aşamasındaki L4 görevinin hedeflerinden biri Satürn’ün uydusunda yaşam izlerini araştırmak.

Berlin Özgür Üniversitesi’ndeki Postberg laboratuvarında daha önce gerçekleştirilen deneyler de özel ölçüm cihazlarının Enceladus’un püskürmelerinden gelen tek tek buz parçacıkları içerisindeki mikrobiyal hücre materyalini tespit edebileceğini göstermişti.

Yeni çalışmalar, gelecekte bir uzay aracının Enceladus’un kilometrelerce kalınlıktaki buz kabuğunu delerek okyanusa ulaşmasına gerek kalmadan da yaşam izlerini araştırabileceği ihtimalini güçlendiriyor: Uydunun kendisi, okyanusundan gelen materyali buz parçacıkları halinde uzaya taşıyor.

Kaynaklar: Freie Universität Berlin, Great News from Saturn’s Moon Enceladus in the Search for Life in Space
Science Advances, Cassini CDA Observes Compositional Segregation of Enceladus’ Ice Grains from Slow Freezing and Fragmentation of Oceanic Spray
Science Advances, Enceladus-Like Geochemistry Fuels Methanogenesis under Extreme CO₂-Limitation