Arizona Üniversitesi ve Paris Bilim & Edebiyat Üniversitesi’nde çalışan araştırmacıların bugün Nature Astronomy bülteninde yayımlanan yeni çalışmalarında, Satürn’ün uydusu Enceladus’un buzlu kabuğunun altında gizlenen okyanusta bilinmeyen, metan üreten bir sürecin iş başında olabileceği ileri sürülüyor.
Encedalus’tan çıkan dev su bulutları, bilim insanlarını olduğu kadar halkı da uzun bir süredir büyülemiş ve uydunun kayalık çekirdeği ile buzlu kabuğunun arasında bulunduğuna inanılan devasa okyanusa ilişkin tahmin ve araştırmalara ilham olmuştu. Söz konusu bulutların içinden uçan ve bunların kimyasal bileşiminden numune alan Cassini uzay aracı, Dünya’daki okyanusların dibindeki hidrotermal bacalarla ilişkilendirilen belirli moleküllerin; özellikle de dihidrojen, metan ve karbondioksitin nispeten yüksek yoğunlukta olduğunu tespit etmişti. Bulutlarda bulunan metan miktarı, beklenmedik derecede yüksekti.
Çalışmanın iki baş yazarından biri ve Arizona Üniversitesi Ekoloji ve Evrimsel Biyoloji Bölümü’nde yardımcı profesör olan Regis Ferriere şöyle aktarıyor: “Dihidrojen ‘yiyen’ ve metan üreten Dünya’dakilere benzer mikropların, Cassini’nin tespit ettiği ve şaşırtıcı derecede yüksek miktarda olan bu metanı açıklayıp açıklayamayacağını bilmek istedik. Encedalus’un deniz yüzeyinde metanojenler şeklinde bilinen bu gibi mikropların aranması için daha onlarca yıldır göremeyeceğimiz, son derece zor derin dalış görevleri gerekiyor.”
Ferriere ve takımı, bunun yerine farklı ve daha kolay bir güzergâh seçmiş: Biyolojik metanogenezin de içerisinde bulunduğu farklı süreçlerin, Cassini’den elde edilen verileri açıklayabilme ihtimalini hesaplamak üzere matematiksel modeller geliştirmişler.
Jeokimya ve mikrobiyal ekolojiyi birleştirerek Cassini’nin bulut verisini analiz eden araştırmacılar, söz konusu gözlemleri en iyi şekilde açıklayabilecek muhtemel süreçleri modelleyen yeni matematik modelleri uygulamışlar. Araştırmacılar Cassini verilerinin ya mikrobiyal hidrotermal baca faaliyetiyle, ya da yaşam şekillerini kapsamayan fakat Dünya’da meydana geldiği bilinen süreçlerden farklı olan süreçlerle tutarlılık sergilediğine karar vermişler.
Dünya’daki hidrotermal faaliyet, soğuk deniz suyunun okyanus yüzeyine sızması ve alt kısımdaki kayalardan dolaşıp, magma odası gibi bir ısı kaynağının yakınından geçerek hidrotermal bacalardan tekrar suya fışkırmasıyla meydana geliyor. Dünya’daki metan hidrotermal faaliyet ile oluşabilse de, bu yavaş bir hızda meydana geliyor. Üretimin büyük bir kısmı, hidrotermal şekilde üretilen dihidrojenin kimyasal denge açığını enerji kaynağı şeklinde kullanan ve metanogenez adı verilen bir süreç ile karbondioksitten metan üreten mikroorganizmalardan kaynaklanıyor.
Araştırmacılar Enceladus’un bulut bileşimine, uydunun iç kısmında meydana gelen birkaç kimyasal ve fiziksel sürecin nihai sonucu olarak bakıyor. Araştırmacılar ilk olarak, hangi hidrotermal dihidrojen üretiminin Cassini gözlemlerine en iyi şekilde uyacağını ve bu üretimin, Dünya’dakilere benzer hidrogenotropik bir metanojen popülasyonunu sürdürecek kadar “yiyecek” sağlayıp sağlamayacağını değerlendirmişler. Bunu yapmak için ise termal ve enerjik nişleri Dünya’da bilinen suşlara göre modellenen varsayımsal bir hidrogenotropik metanojenin popülasyon dinamiklerine yönelik model geliştirmişler.
Sonrasında bu modeli çalıştıran araştırmacılar, hidrotermal sıvıdaki dihidrojen yoğunluğu gibi belli bir dizi kimyasal şart ile sıcaklığın, söz konusu mikropların büyümesi bakımından uygun bir ortam sağlayıp sağlamayacağına bakmışlar. Varsayımsal bir mikrop popülasyonunun içinde bulunduğu ortamı ne şekilde etkileyebileceğine de bakmışlar (ör. buluttaki dihidrojen ve metan kaçış oranları gibi).
Ferriere şöyle açıklıyor: “Özet olarak, Cassini’nin gözlemlerinin yaşama uygun bir ortamla tutarlı olup olmadığını değerlendirmenin yanında, Enceladus’un deniz tabanında gerçekten metanojen yaşanması durumunda yapılması beklenecek gözlemler hakkında da niceliksel tahminler yürüttük.”
Elde edilen sonuçlar, bilinen hidrotermal kimyaya dayalı abiyotik metan üretimine (veya biyolojik yardım olmadan metan üretimine) yönelik en yüksek olasılıklı tahminin bile, bulutlarda ölçülen metan yoğunluğunu açıklamaya yetmediğini göstermiş. Fakat biyolojik metanogenezin karışıma dahil edilmesiyle, Cassini’nin gözlemleriyle uyuşacak kadar metan ortaya çıkabiliyor.
“Belli ki, Enceladus’un okyanusunda yaşam olduğu sonucuna varmıyoruz” diyor Ferriere. “Bunun yerine, Enceladus’un hidrotermal bacalarının Dünya’dakilere benzer mikroorganizmalar için ne kadar yaşanabilir olabileceğini anlamak istedik. Cassini’nin elde ettiği veriler, modellerimize göre bunun çok muhtemel olduğunu söylüyor.
“Ayrıca biyolojik metanogenez, veriler ile uyumlu görünüyor. Diğer bir ifadeyle, ‘yaşam hipotezini’ ihtimal dışı görüp eleyemiyoruz. Yaşam hipotezini reddetmek için gelecekteki uzay görevlerinden daha fazla veri gelmesi gerekiyor” diye ekliyor.
Yazarlar makalelerinin, Cassini’nin yaptığı gözlemleri daha iyi anlamayı hedefleyen çalışmalara rehber olmasını ve verileri açıklayacak kadar metan üretebilecek abiyotik süreçlerin açıklığa kavuşturulması amacıyla yürütülecek araştırmaları teşvik etmesini umuyor.
Örneğin metan, Enceladus’un çekirdeğinde mevcut olabilecek ilkel organik maddenin kimyasal şekilde bozunmasıyla çıkıyor olabilir ve hidrotermal süreç yoluyla kısmen dihidrojen, metan ve karbondioksite dönüşüyor olabilir. Ferriere’nin açıkladığı üzere Enceladus’un organik madde bakımından zengin kuyruklu yıldızların sağladığı birikimle oluştuğunun ortaya çıkması durumunda, bu hipotez çok makul görünüyor.
“Durum kısmen, farklı hipotezlerin başlangıçta ne kadar muhtemel olduğuyla ilgili” diyor. “Örneğin Enceladus’taki yaşam ihtimalinin son derece düşük olduğunu varsayarsak, o zaman bu gibi alternatif abiyotik mekanizmalar çok daha muhtemel hale gelir; Dünya’da bildiklerimize kıyasla çok yabancı olsalar bile…”
Yazarlara göre çalışmada kaydedilen çok umut verici ilerlemelerden biri de çalışmanın yöntembiliminde yatıyor çünkü buzlu uyduların iç okyanusları gibi belli sistemlerle sınırlı olmamanın yanında, Güneş Sistemi’nin dışındaki gezegenlerden gelen ve önümüzdeki onlarca yılda alınabilecek kimyasal verilerle uğraşmaya da zemin hazırlıyor.
Yazar: Daniel Stolte/Arizona Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
