Nadir Dünya Hipotezi: Ya Çok Özel Bir Gezegende Yaşıyorsak?

Ünlü Drake Denklemi‘ne bakılacak olursa, şu an evrenin pek çok köşesi yaşamla coşup çağlıyor olmalıydı. Öyle ya, ucu bucağı olmayan devasa bir evrende yaşıyoruz. Ancak ufak bir sorun var: Ortada kimse yok! Peki ama neden? İşte bu büyük soru, bilim insanı Enrico Fermi‘nin de aklını kurcaladı ve o meşhur, “Herkes nerede?” sorusunu sorarak bilim dünyasını çözüm üretmeye davet etti. Fermi Paradoksu olarak anılan bu bilmeceye yönelik onlarca hipotez ve düşünce deneyi ortaya atıldı. İşte onlardan biri de Nadir Dünya Hipotezi‘ydi ve yaşamı destekleyen gezegenlerin çok nadir olduğu varsayımına dayanıyordu. Hipotez, evrimin ve dolayısıyla da yaşamın karmaşıklığına vurgu yapıyor, evrenimizde bu kompleks koşulları sağlayabilen çok fazla gezegen olmadığı fikrinden hareket ediyordu. Bu, önemli bilim insanları ve SETI araştırmacıları tarafından dillendirilen Dünya’nın tipik bir kayalık gezegen olduğu görüşüne taban tabana zıttı.

Zeki yaşamın varsayılan yaygınlığı, izotropik bir evren fikriyle uyumludur; yani evren makro ölçekte her yönde aynıdır. Aynı zamanda, rastgele örneklenen bir şeyin büyük olasılıkla çoğunluğu temsil etme eğiliminde olduğunu savunan Kopernik İlkesi ile de uyumludur. Astronomi ve kozmoloji alanında önemli bir yere sahip olan bu ilke, Dünya benzeri gezegenlerin evrende yaygın olduğunu savunur. Ancak durum ya böyle değilse? Ya Dünya aslında bütünü temsil etmiyorsa ve çok az sayıda gezegenin dâhil edilebileceği bir kategoride yer alıyorsa? Ya Dünya bir uç değerse? Ya da hepimizin bildiği ve sevdiği bu “Soluk Mavi Nokta“, aslında sandığımızdan daha nadir ve değerliyse? Henüz evrende herhangi bir dünya dışı zeki yaşam belirtisi bulamamış olmamız düşünüldüğünde bu senaryo daha olası görünmüyor mu?

“Nadir Dünya” terimi, Washington Üniversitesi’nde paleontoloji profesörü olan Peter Ward ve aynı üniversitede astronomi profesörü olan Donald E. Brownlee tarafından yazılan “Nadir Dünya: Gelişmiş Yaşam Evrende Neden Bu Kadar Enderdir?” (2000) adlı kitaptan geliyor. Her ikisi de üniversitenin astrobiyoloji programına üye. Hatta Brownlee, NASA’nın Stardust asteroidinden örnek getirme görevinde baş koordinatörlük yapmıştı. Yazarların kitaplarında da belirttiği üzere, Nadir Dünya argümanı iki temel hipoteze dayanıyor. Birincisi, mikrobiyal yaşamın gezegen sistemlerinde yaygın olduğu, ikincisi ise gelişmiş yaşamın (hayvanlar) evrende nadir bulunduğu. Bu iki hipotez birleştirildiğinde, Dünya benzeri gezegenlerin oldukça nadir bir dizi olay ve koşulun bir araya gelmesiyle oluştuğu ve bu nedenle de Dünya’nın o çok özel gezegenler arasında yer aldığı sonucuna ulaşmak zor değil.

Argüman, Drake Denklemi’ndeki içsel varsayımlara ve önyargılara yanıt olarak ortaya çıktı. Drake Denklemi, temelde zeki yaşamın bol olması gerektiğini öne sürüyor. Ward ve Brownlee, denklemin kesinlikle etkileyici olduğunu kabul ediyor, fakat güvenilirliğini sorguladıklarını da sözlerine ekliyor.

“Drake Denklemi’nin çözümü, incelenmesi gereken gizli varsayımlar içeriyor. Hepsinden önemlisi, bir gezegende yaşam ortaya çıkınca, onun giderek daha yüksek karmaşıklığa doğru evrildiğini ve gelişiminin birçok gezegende sonuçlandığını varsayıyor. Dünya’mızda olan da kesinlikle bu. Yaşam, Dünya’da yaklaşık 4 milyar yıl önce ortaya çıktı ve ardından tek hücreli organizmalardan doku ve organlara sahip çok hücreli varlıklara, son olarak da karmaşık hayvan ve bitkilere kadar evrildi. Yaşamın bu doğrultuda – basitten karmaşığa – ilerlemesi, evrimin kaçınılmaz ve hatta yaygın bir sonucu mudur? Ya bu çok nadir bir durumsa?”

Frank Drake, adını taşıyan denklemi 1961’deki Green Bank tesisindeki bir toplantıda paylaştı. Bu toplantının konusu, o zamanlar yeni yeni ortaya çıkan Dünya Dışı Akıllı Yaşam Araştırması (SETI)‘ydı. Drake’e göre denklemin amacı, SETI araştırmacılarının bilmesi gereken her şeyi sağlamaktı. Drake Denklemi üzerine yapılan kapsamlı araştırmalar ve iyileştirmeler, astronomların denklemi daha güvenilir hâle getirme çabasının bir sonucuydu, ancak çoğu değişkeni hâlâ tahmin ve belirsizliğe tabiydi. Örneğin, astronomlar şu anda galaksimizde 250 ile 500 milyar arasında yıldız olduğunu tahmin ediyor. Galaksimizde her sene yaklaşık olarak üç Güneş kütleli yeni yıldız doğuyor. Gözünüze az görünmüş olabilir, ancak kırmızı ve sarı cücelerin uzun bir yaşam süreleri var. Bu da çevrelerine milyarlarca, hatta trilyonlarca yıl enerji saçabilecekleri anlamına geliyor. Yaşam için bulunmaz nimet.

Geçmiş yıllarda 4000’den fazla ötegezegenin keşfi, astronomlara yıldızların kaçının gezegenlere sahip olduğu ve bu gezegenlerden kaç tanesinin yaşanabilir bölgede yer aldığı konusunda geniş bir inceleme sahası açtı. Aslına bakarsanız, 2013 yılında Kepler verilerine dayanarak yapılan bir çalışmaya göre, yıldızların yaşanabilir bölgelerinde yer alan 40 milyar kadar Dünya-benzeri gezegen olabileceği ve bunlardan 11 milyarının Güneş-benzeri yıldızların etrafında döndüğü tahmin ediyor. Buna rağmen, Drake Denklemi’nde hâlâ çok büyük bir belirsizlik var. Özellikle yaşamın ortaya çıkmasında, söz konusu yaşamın zeki yaşama evrilme hızında ve bunlara bağlı diğer her konuda… Tabii ki bu denklem, olasılıksal bir argüman olarak işlev görmesi ve araştırmacıların özellikle bilinmeyen değişkenleri tespit etmede karşılaştığı zorlukları yansıtması amacıyla oluşturuldu.

Ward ve Brownlee, kitaplarında Drake Denklemi’nin yeni bir versiyonunu da sundu.

N= N* X NE X FG X FP X FPM X FI X FC X FL X FM X FJ X FME

N^∗: Samanyolu’ndaki yıldız sayısı

NE: bir yıldızın yaşanabilir bölgesindeki ortalama gezegen sayısı

FG: galaktik yaşanabilir bölgedeki yıldızların oranı

FP : Samanyolu’nda gezegenlere sahip yıldızların oranı

FPM: kayalık gezegenlerin oranı

FI: mikrobiyal yaşamın ortaya çıktığı yaşanabilir gezegenlerin oranı

FC: kompleks yaşamın evrildiği gezegenlerin oranı

FL: kompleks yaşamın bulunduğu bir gezegenin ömrünün oranı

FM: büyük bir uydusu olan yaşanabilir gezegenlerin oranı

FJ: büyük gaz devlerine sahip sistemlerin oranı

FME: düşük sayıda yok olma olayı gerçekleşen gezegenlerin oranı

Bu yeni revizyonla birlikte tüm kriterlere uyan gezegenlerin sayısı da bir anda düştü. Görüldüğü üzere Ward ve Brownlee, Drake Denklemi’ne Dünya’ya özgü olan ve yaşamın ortaya çıkmasına ve evrimine katkıda bulunduğuna inanılan başka faktörler de eklemişti. Bunlardan biri de Dünya’nın iklim kararlılığı için çok önemli olan levha tektoniğiydi. Dünya kabuğunun altındaki radyoaktif izotopların bolluğu sayesinde, manto tabakasını akışkan olmayan bir yapıda tutmak ve levha tektoniğini sürdürmek için yeterli ısı bulunuyordu. Bu süreç, karbonun biriktirilmesine (karbonat kayaları şeklinde) ve volkanik aktivite aracılığıyla periyodik olarak CO₂‘nin salınmasına izin veriyordu. Böylece, zaman içinde atmosferimizde nispeten sabit bir CO₂  seviyesi korunmuş oluyor ve iklim istikrarı sağlanarak ortalama sıcaklıklar tolere edilebilir aralıklarda kalıyordu.

Ayrıca Ward ve Brownlee, Dünya’nın tarih boyunca iki kez çok soğuk ve buzla kaplandığını gösteren jeolojik kanıtlara atıfta bulundu. Bu “Kar Topu Dünya” çağları, yaklaşık olarak 2.2 milyar ve 635 milyon yıl önce meydana geldi ve ikisi de karasal yaşamın önemli gelişimiyle aynı zamana rastladı. İlk Kar Topu dönemi, fotosentetik yaşamın evrimi ile aynı zamana denk geldi ve bu da oksijeni metabolize edip salarak atmosferdeki sera gazlarını çok büyük ölçüde azalttı (Büyük Oksidasyon Olayı – yaklaşık 2.4 ila 2.0 milyar yıl önce). İkinci Kar Topu dönemi, türlerin çeşitlenmesinde bir patlama yaratan ve neredeyse bugünkü yaşamın çoğunun ortaya çıkmasına yol açan Kambriyen Patlaması ile çakıştı (yaklaşık 570 ila 530 milyon yıl önce). Başka bir deyişle, Dünya’daki yaşamın evrimindeki iki önemli olayın, Kar Topu Dünya dönemlerini takip ettiği (veya onlarla ilişkili olduğu) görülüyordu.

Öte yandan Ward ve Brownlee, dönemlerinin o zamanki popüler fikrine atıfla bakteriyel yaşamın Dünya’dan önce Mars’ta evrimleşmiş olabileceğini savundu, çünkü Mars daha önce soğumuştu. Mars’ta yerçekimi daha düşük olduğu için asteroid çarpmaları tarafından üretilen moloz, meteoritler şeklinde Dünya’ya ulaşarak gezegenimizde yaşamı filizlendirebilirdi. Gerçekten de böyleyse, yanı başında Mars benzeri bir komşusu olmayan kayaç gezegenlerde yaşamın gelişmesi çok zordu. Kısacası, eğer Dünya’daki yaşam, özellikle de zeki yaşam tüm bu koşul ve çevresel etkenlerin bir sonucu olarak gelişme şansı bulduysa, orada bir yerde bu şanstan mahrum kalan milyonlarca gezegenin olduğunu varsaymak gerekiyordu.

Nadir Dünya Hipotezi her ne kadar birçok yönden çekici olsa da, eleştirmenler bir dizi kusur ortaya koymayı ihmal etmedi. İlk olarak, Ward ve Brownlee’nin teorilerini paylaşmasından bu yana binlerce ötegezegen keşfedildi ve bu da astronomlara uzaklarda hangi türde gezegenlerin bulunduğu konusunda daha iyi bir kavrayış kazandırdı. Örneğin, 3,109 yıldız sisteminde bulunan doğrulanmış 4,197 ötegezegenin 1,456 tanesi kayalık, 1,296 tanesi gaz devi ve 160 tanesi de normal boyutlara sahipti. Kırmızı cüce yıldızları yörüngeleyen kayalık gezegenlerin ise çok yaygın olduğu görüldü. Bunlara Proxima b (Güneş Sistemimize en yakın ötegezegen) ve TRAPPIST-1 adlı kırmızı cüceyi yörüngeleyen yedi kayalık gezegen (bunlardan üçü yıldızın yaşanabilir bölgesinde dönüyor) örnek olarak verilebilir. İkinci olarak ise ötegezegenlerin ve Güneş Sistemi içindeki cisimlerin üstünde yapılan çalışmalar, Ward ve Brownlee’nin levha tektoniği ile ilgili bazı varsayımlarında yanıldıklarını gösteriyor. Örneğin, Güneş Sistemi’ndeki cisimlerde benzer bir aktivitenin kanıtı olmadığını iddia etmelerine rağmen, New Horizons mekiği Plüto ve Charon’da buzul tektonik aktivite göstergeleri ortaya çıkardı.

Bugün jeolojik olarak (büyük ölçüde) inaktif  olduğu düşünülen Mars’ın, geçmişte levha tektoniği faaliyetleri yaşadığını gösteren çok sayıda kanıt bulunuyor. Bu kanıtlar arasında kuzey ve güney yarımküreler arasındaki keskin zıtlığı ifade eden “Mars ikilemi” de var. Europa gibi uyduların da buzlu yüzeylerinde batma ve yenileme yaşadığı keşfedildi. Ayrıca, yaşamın var olması için levha tektoniğinin gerekli olup olmadığı bile belirsiz. Levha tektoniği, 3 milyar yıl önce başladığından bu yana yaşamın evriminde rol oynamış olsa da, bu zamana kadar fotosentetik organizmalar zaten ortaya çıkmıştı. Benzer şekilde son araştırmalar gösteriyor ki, levha tektoniğine sahip olmayan gezegenler (yani “durgun kapak” gezegenler) de yaşanabilir olmak için yeterli miktarda ısı tutabiliyor. Üçüncü olarak, kayalık bir gezegende yaşamın ortaya çıkması için büyük bir uydunun gerekip gerekmediği hâlâ tartışmalı. Yapılan son çalışmalar, büyük uyduların eskiden düşünüldüğü kadar nadir olmayabileceğini gösteriyor.

Eskiden araştırmacılar, Jüpiter’in büyük ölçekli göktaşlarının Dünya’ya ulaşmasını engellediğine ve böylece yok oluşları durdurduğuna inanıyordu. Nadir Dünya Hipotezi’nde bu da bir kriter olarak karşımıza çıkıyor ve dünya dışı yaşamın gelişebilmesi için diğer yıldız sistemlerinde de Jüpiter’e benzer gaz devlerinin gerekliliğine dikkat çekiliyor. Ancak yeni araştırmalar, Jüpiter’in bir yandan Dünya’ya çarpabilecek göktaşlarını kendine çektiğine, diğer yandan da bazı göktaşlarını kütle çekimi ile etkileyerek Dünya ile çarpışma rotasına soktuğuna işaret ediyor. Yani Dünya’daki yaşam açısından Jüpiter’in varlığı hem bir nimet hem de bir lanet! Üstelik çoğu bilim insanı, son yıllarda “yaşanabilir bölge”nin tanımını da sorgulamaya başlamış durumda. Bazıları, bu bölgenin daha önce düşünülenden çok daha dar olabileceğini, bazıları ise yaşanabilir gezegenlerin daha uzun yörüngelerde de bulunabileceğini, yani yaşanabilir bölgelerin daha geniş olabileceğini düşünüyor. Hatta Dünya’nın yaşanabilirliğin zirvesini temsil etmediğini, bir “süper yaşanabilir” gezegen sınıfının da var olabileceği tartışılıyor. Yani belki de Dünya, yaşanabilirlik açısından orta sınıf bir gezegen bile olabilir.

Tıpkı Fermi Paradoksu ve bunları çözmeye yönelik tüm girişimler gibi, Nadir Dünya Hipotezi de belirsizliklere tabi. Bunun nedeni ise basit: Üzerinde yaşamın var olduğu tek bir gezegen biliyoruz! Yalnızca tek bir şablona sahip olmamız, çok farklı ortamlarda ve kimyasal koşullarda ortaya çıkabilecek yaşamı anlama ve arama konusunda dar bir bakış açısına saplanıp kalmamıza yol açıyor. “Çevresinde olanları iyi algılayamamak ya da değerlendirememek” anlamına gelen “at gözlüğü” benzetmesi, bu durumda “Dünya gözlüğü” olarak karşımıza çıkıyor. Buna rağmen, genel skalada (ekstrem yaşam örnekleri de olabileceğini aklımızdan çıkarmadan) yer alan yaşam için bazı temel unsurlar olduğunu da biliyoruz. Öncelikle, Dünya’da olduğu gibi yaşamın gelişmesi için suya ihtiyaç duyacağı çok açık. Çünkü yaşamın kaynağı olan tüm kimyasal reaksiyonların gerçekleşebilmesi için sıvı bir çözücüye gereksinim var. Bu bağlamda sıvı su, belki de evrendeki en işlevsel madde.

Ancak bir de madalyonun öteki yüzü var. Özellikle kırmızı cüce yıldızları yörüngeleyen ötegezegenler üzerindeki araştırmalar, bu gezegenlerin aşırı miktarda suya sahip olabileceğini gösteriyor. Oksijenin birçok yaşam formu için zehirli olduğu düşünüldüğünde, varlığının her zaman yaşamı çağrıştırdığını varsaymak hatalı. Öte yandan Satürn’ün uydusu Titan’ı örnek alan bazı bilim insanları, metanojenik yaşamın evrende yaygın olabileceğini savunuyor. Zaten okyanus tabanındaki hidrotermal bacaların etrafında yaşayan ekstremofiller de yaşamın ekstrem ortamlarda ortaya çıkabileceğini ve gelişebileceğini gösteriyor.

Sonuç olarak, Dünya dışında canlı buluncaya dek yaşamın var olup olmadığını (ve hangi koşullarda var olabileceğini) kesin olarak bilemeyeceğiz. İşin güzel kısmı ise Fermi Paradoksu’nu aşmak için tek bir keşfe imza atmamızın yeterli olması. Bundan sonra keşfedeceğimiz her yaşam formu ve yaşam barındıran ortam, şüphesiz ki yaşam tanımımızı genişletip pekiştirecek. O günlere dek araştırmaya ve hayal kurmaya devam etmekten başka çaremiz yok.

Kaynak: Universe Today