Ötegezegenlerdeki Hava Kirliliği, Dünya Dışı Uygarlıkları Bulmanın İyi Bir Yolu Olabilir!

Evren devasa bir büyüklüğe sahip olduğundan dolayı bilim insanları, Dünya dışı akıllı yaşamın varlığına yönelik izlere ulaşabilmek için bazı fikirlere yoğunlaşarak araştırmalar yapıyorlar. Sıklıkla üzerinde durulan fikirlere; radyo sinyalleri, yaşam için gerekli koşullara sahip ötegezegenler veya Dyson Küresi gibi mega yapılar aramak örnek verilebilir. Son zamanlarda ise bilim insanları, yabancı uygarlıkların izlerine ulaşabilmek için hava kirliliği fikri üzerinde daha çok durmaya başladılar.

Eğer Evren'de yabancı uygarlıklar varsa, o zaman onların faaliyetleri ve sanayileri de, tıpkı bizim gezegenimizde olduğu gibi, hava kirliliğine yol açmış olabilir. Bu kirlilik, derin uzay taramalarımızda tespit edebileceğimiz bir şey olabilir. Astrophysical Journal ve arXiv üzerinden yayınlanan yeni bir çalışma, azot dioksit gazı olarak da isimlendirilen nitrojen dioksit gazının (NO2) ötegezegenlerdeki teknolojik akıllı yaşamın göstergesi olabileceğini öne sürüyor.^{[3], [4]}

Nitrojen dioksit gazı, yanma ve fosil yakıt kullanımı gibi endüstriyel faaliyetlerin yanı sıra; volkanizma, yıldırım ve toprak emisyonu gibi doğal veya biyolojik süreçlerin bir sonucu olarak oluşan en yaygın kirleticilerden biridir. Dünya'daki nitrojen dioksit gaz yayılımının %65'i gibi büyük bir çoğunluğu, biyolojik ve doğal olmayan, endüstriyel faaliyetlerden kaynaklanmaktadır.

NASA/Jay Freidlander

İnsanlar olarak, biyolojik ve doğal kaynaklı faaliyetlerin birlikte ürettiğinden üç kat daha fazla nitrojen dioksit üretiyoruz. Öyleyse, Dünya benzeri bir ötegezegenin atmosferinde nitrojen dioksitin işaretlerini görürsek ve mümkün olan tüm biyolojik ve atmosferik kaynaklar için bir model oluşturursak ve halen gezegende gördüğümüz nitrojen dioksit miktarını açıklayamazsak, bu durumda teknolojik bir medeniyetin izine ulaşmış olduğumuzu söyleyebiliriz. NASA'da görevli astrobiyolog ve bu yeni çalışmanın yazarlarından Ravi Kopparapu, şöyle söylüyor:

Dünya'da, nitrojen dioksit gazının çoğunluğu, araç emisyonları ve fosil yakıtlı enerji santralleri gibi insan faaliyeti kaynaklı yanma süreçlerinden salınır. Yaşamın ortaya çıkması için uygun bir gezegende NO₂'yi gözlemlemek, bizimkinden çok farklı olmayan, teknolojik bir devrimi gerçekleştirmek için kendi fosil yakıtlarını kullanan potansiyel olarak sanayileşmiş bir medeniyetin varlığına işaret edebilir.

Diğer yıldız sistemlerindeki bir ötegezegende bir teknoloji işaretinin gözlemlenmesi durumunda, elde edilen bu bulguya "teknoimza" denmektedir. Eğer yaşanabilir bir ötegezegende NO₂'nin varlığına rastlarsak, bu işareti teknoimza olarak adlandırabiliriz. Bu gezegenler, araştırma sondaları gönderemeyecek kadar uzakta olsalar da, James Webb Uzay Teleskobu gibi teknolojisi giderek gelişen güçlü teleskoplarımızla bu ötegezegenlerin atmosferlerini ve barındırdıkları gazları inceleyebiliriz.

Astrobiyolog Ravi Kopparapu, Evren'de arayabileceğimiz teknoimzaları tespit etmeyi amaçlayan, astronomide yeni ortaya çıkan bir alanın ön saflarında yer alıyor. Artık kavramsal olarak radyo sinyalleriyle sınırlı kalmayan gökbilimciler, atmosferik gazlar, lazerler ve hatta Dyson Küreleri adı verilen bir yıldızı çevreleyen varsayımsal mega yapılar gibi teknolojik akıllı yaşamın izlerini arayarak gezegenleri veya diğer uzay yolculuğu yapan nesneleri tanımlayabileceğimiz yollar arıyorlar. Bu teknoimzalar, Dünya'dan gözlemlenebilir veya teorik olarak en yakın yıldız sistemi Alpha Centauri'ye 20 yılda ulaşabilecek olan lazerle çalışan Starshot gibi daha iddialı insansız sondalar tarafından gözlemlenebilir. Çalışma ekibi, Dünya benzeri bir gezegende tek bir atmosfer sütununu taklit eden bir bilgisayar modeli kullanarak, galaktik komşularımızdan birinde NO₂ izlerini bulabileceğimiz olasılıkları hesapladılar.

Anonim

Model, atmosferik moleküllerin; Güneş'ten, turuncu bir cüce yıldızdan ve Proxima Centauri gibi iki M-tipi yıldızdan kaynaklanan özellikle dört farklı yıldız ışığına maruz kalmasını simüle ediyor. Her yıldız, yörüngesindeki gezegenlerin atmosferleriyle etkileşime giren ve fotokimyasal tepkimelere neden olan benzersiz bir ışık spektrumu yayar. Dünya'da, bize ozon veren bu tepkimelerdir. Güneş'ten gelen radyasyon veya ışık, atmosferdeki molekülleri ısıttığında, geçici olarak uyarılmış bir duruma girerler ve bu durumda şunlar gerçekleşebilir: atmosferik moleküller, ayrılabilirler veya birbirlerine bağlanabilirler ve yerde bitki besinleri haline gelebilirler. Diğer yıldız türlerinden kaynaklı farklı radyasyon türleri bir NO₂ işaretini engelleyebilir veya uyarabilir.

Azot Dioksiti Nasıl Gözleyebiliriz?

Uzak bir atmosferde meydana gelen fotokimyasal tepkimeleri belirlemek, bir spektrograf ile gelişmiş ve son derece ince ayarlanmış bir teleskop gerektirir. Gökbilimciler, bu teleskobu nispeten küçük ve hızlı hareket eden bir ötegezegene, ev sahibi yıldızının önünden geçerken odaklamak zorundadır. Bu kısa süreli açık pencere sırasında teleskop, öte gezegenin atmosferinden gelen ışığı yakalayabilir ve ışığı bir prizma yardımı ile parçalara ayırabilir. Teleskobun bir parçası olan prizmanın bantları, neredeyse bir parmak izi gibi, her bir elementin sergilediği benzersiz bir spektral imza aracılığıyla bize atmosferin bileşimini gösterir. Yabancı bir medeniyet, atmosferlerini bizim gibi NO2 ile kirletmiş olsaydı, bu bulgu bize onların varlığına dair bir ipucu verirdi.

Kopparapu ve Haqq Misra, Güneş benzeri yıldızların sıvı haldeki suyu destekleyen "yaşanabilir bölge" olarak isimlendirilen yörüngesinde dolanan Dünya benzeri ötegezegenler arasında, eğer varsa, bu NO₂ teknoimzasını yeni nesil gelişmiş teleskopları kullanarak bulabileceğimiz sonucuna ulaştı. Duyarlılık ve mekansal çözünürlükteki önemli iyileştirmelerle tasarlanan, merakla beklenen iki NASA teleskop konsepti LUVOIR ve HabEx ile aynı anda birden fazla nesneye odaklanabilen spektrograflar, bu tür gözlemleri gerçekleştirebilir.

Yapılan hesaplamalar sonucunda araştırmacılar, bu tarz görevler için ayrılan enstrümantasyonla, James Webb Uzay Teleskobu gibi büyük ve gelişmiş bir teleskobun, 30 ışık yılı kadar uzaklıktaki Güneş benzeri bir yıldızın etrafında dolanan, gezegenimizdeki miktara yakın NO₂ barındıran Dünya benzeri bir ötegezegeni tespit etmek için yaklaşık 400 saatlik gözlem süresine ihtiyaç duyacağını keşfettiler. Kabaca 400 saatlik bir gözlemden sonra, 30 ışık yılı kadar uzaklıktaki ötegezegenden kaynaklanan bir teknoimzayı güvenle onaylayabiliriz.

Bu kulağa uzun bir süre gibi gelebilir, ancak olasılık sınırlarının dışında da değildir. Kopparapu, Hubble Uzay Teleskobu'nun, şimdiye kadar 13 milyar yıllık Evren'in karanlık genişliğinde binlerce galaksinin elde edilmiş en ayrıntılı fotoğraflarını çeken Frontier Fields gözlemlerini yürütmek için üç yıllık bir süre içinde 400 saatlik sürenin en az iki katı kadar gözlem yaptığına dikkat çekiyor. Kopparapu, şöyle söylüyor:

Güneş benzeri bir yıldızın etrafında dolanan ve yaşanabilir bölgede yer alan gerçekten iyi bir ötegezegen adayımız varsa, o zaman bu gezegene odaklanarak daha fazla gözlem yapabiliriz. Sayı büyük görünüyor olsa da, daha önce yaptıklarımızı düşündüğümüzde öyle olmadığı anlaşılmaktadır.

Ayrıca çalışma ekibi, NO₂'nin daha önce dikkate alınan kloroflorokarbonlardan (CFC'ler) daha iyi bir teknoimza olacağını öne sürüyor. Blue Marble Uzay Bilimleri Enstitüsü'nden astrobiyolog Jacob Haqq-Misra, şöyle söylüyor:

Bildiğimiz kadarıyla CFC'ler biyolojik varlıklar tarafından hiç üretilmiyorlar, bundan dolayı NO₂'den daha açık bir teknoimzadırlar. Bununla birlikte, CFC'ler çok özel imal edilen kimyasallardır. Dolayısıyla, diğer gezegenlerde CFC üretimi yaygın olmayabilir. NO₂, CFC ile kıyaslandığında, herhangi bir yanma işleminin genel bir yan ürünüdür.

Yeterli gözlem süresine rağmen, yine de bir takım komplikasyonlar bulunuyor olabilir. Bir gezegenin atmosferindeki bulutlar ve aerosoller, NO₂ ile aynı dalga boyu bölgesindeki ışığı emer ve bu da sinyali tamamen taklit edebilmelerini mümkün hale getirebilir. Aynı zamanda, Güneş'ten biraz daha küçük, soğuk olan ve Güneş'e kıyasla daha yaygın bulunan K ve M-tipi yıldızların etrafındaki ötegezegenler daha güçlü ve kolay tespit edilen bir NO₂ teknoimzası üretebilir, çünkü bu yıldızlar atmosferdeki bu gazı parçalayabilen daha az parazitli ultraviyole ışık üretirler. Bu durum, NO₂ yaygınlığının fazla tahmin edilmesine ve yanlış bir medeniyet göstergesine yol açabilir.

Bir Ötegezegende Azot Dioksit Bulmak, Başka Anlamlara Gelebilir mi?

Yazının başlarında da belirttiğimiz üzere toprak emisyonu, orman yangınları ve yıldırım gibi doğal ve biyolojik süreçler de NO₂ üretimine yol açar. Ancak Dünya üzerindeki araştırmalar, bu faaliyetler sonucu oluşan genel NO₂ toplamının, antropojenik yani insan kaynaklı endüstriyel faaliyetlerden (fosil yakıt kullanımı gibi) çok daha az olduğunu göstermektedir. Bununla birlikte, karşılaştırma için yararlı bir temel oluşturacak herhangi bir ayrıntıyla çalışabildiğimiz tek atmosfer, Dünya'nın atmosferidir.

NASA'dan ötegezegen atmosferlerinde uzman olan bir gezegen bilimci Renyu Hu, NO₂'yi bir teknoimza olarak tanımlamada gördüğü en büyük zorluğun, gazın Dünya'nın atmosferindeki kimyasal ömrü ile ilgisi olduğunu söylüyor. Dünya atmosferindeki NO2'nin çoğu, üretildikten sonraki 5 ila 10 gün içinde, nitrik aside veya HNO₃'e dönüşerek Güneş tarafından parçalanır veya yağmur olarak yağar. Ancak, diğer gezegenlerde bu durum farklılık gösterebilir. Hu, şöyle söylüyor:

Ötegezegenlerin atmosferik koşulları, Dünya'dakinden oldukça farklı olabileceğinden, belki de oradaki NO₂ daha uzun bir ömre sahip olacak ve bu nedenle daha yüksek bir bollukta birikecektir.

NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC-Caltech)

Son 25 yılda keşfedilen 4.000'den fazla ötegezegenle, gökbilimcilerin keşfedecek pek çok seçeneği var ve yabancı medeniyetlerin bulunabileceği en olası yerleri belirlemek için kullanılabilecek herhangi bir güvenilir yöntem araştırmalarda yardımcı olacaktır. Bununla beraber, ışık yansımalarını ve elde edilen verileri bu kadar büyük bir mesafeden yorumlamak kolay bir iş değildir. Eğer bir ötegezegenin atmosferi, Dünya'nın atmosferiyle oldukça benzer koşullara sahip değilse, teorik olarak bir hava kirlilik işareti ve dolayısıyla endüstriyel bir toplumun işaretçisi gibi görünecek güçlü NO₂ taklidine yol açabilir.

Gelecekte, atmosferdeki bulutların ve aerosollerin varlığını hesaba katabilen veya aslında teknoimza olmayan taklitçi NO₂ gazlarını ayırt edebilen daha gelişmiş modellere ihtiyacımız olacak. Kopparapu ve ekibi, başka bir gezegende bulmayı umduğumuz atmosferik dinamikleri daha doğru bir şekilde simüle edebilecek daha gelişmiş bir 3 boyutlu model kullanmayı planlıyor. Bu 3 boyutlu model, tek bir atmosfer sütunu yerine, bulut yükseklikleri ve hareketleri de dahil olmak üzere atmosferi fiziksel olarak daha doğru bir bütün olarak simüle edecek ve bu model, araştırmacıların böyle bir NO₂ sinyalinin bulutlar tarafından taklit edilip edilemeyeceğini incelemesine olanak sağlayacak. NASA'da görevli astrobiyolog Giada Arney, şöyle söylüyor:

Endüstriyel olmayan kaynaklardan modellerimizin önerdiğinden daha fazla NO₂ gözlemlersek, NO₂'nin geri kalanı endüstriyel faaliyete dayandırılabilir. Yine de, Dünya'nın ötesindeki yaşam arayışında her zaman hatalı bir pozitif olasılığı vardır ve gerçek pozitifleri, hatalı pozitiflerden ayırt etmede iyileşmek için gelecekteki çalışmalara ihtiyaç duyulacaktır.

Uzayda Yaşam Arayışı İçin Fon Gerekiyor!

Bunlardan herhangi biri mümkün olmadan önce, NASA'nın LUVOIR veya HabEX gibi birkaç yeni nesil teleskop konseptinden en az birini önceliklendirmesi ve finanse etmesi gerekiyor. Her ikisi de, NASA'ya ve ABD Kongresi'ne araştırma ve yatırım tavsiyeleri sağlayacak ve 2022 ilkbaharında piyasaya çıktığında daha geniş bilimsel topluluğun çabalarına rehberlik edeceği sonucuna ulaşan bir ankete tabi tutuldu. Ancak, ankette her ikisine de öncelik verilmiş olsa da, bu görevlerin 2030'dan önce başladığını muhtemelen göremeyeceğiz.

Birkaç on yıl önce, SETI (Dünya Dışı Akıllı Yaşam Araştırması) ve olası radyo sinyalleri için ABD'nin finansmanı tüm zamanların en yüksek seviyesindeydi. SETI Enstitüsü, Evren'de akıllı yaşamın varlığına yönelik izlere ulaşmak amacıyla 1984 yılında kurulmuştur. 1999'da Berkeley SETI Araştırma Merkezi'ndeki araştırmacılar, insanların radyo teleskop verilerindeki kalıpları ayrıştırmada yardımcı olması için kişisel bilgisayarlarını kullanmalarına izin veren SETI@home projesini başlattı. 1992'de Alexander Wolszczan ve Dale Frail, Arecibo Gözlemevi'nin radyo teleskobunu kullanarak, Başak (Virgo) süper kümesinde, bir pulsar yörüngesinde dönen ilk ötegezegenleri keşfettiler. Kepler Uzay Teleskobu'nun 2009'da faaliyete geçmesiyle binlerce ötegezegen daha keşfedildi. Ötegezegenlerin varlığının doğrulanmasının ardından gökbilimciler, yabancı atmosferlerin bileşimi ve özellikle de bir gezegen yaşam barındırırsa atmosferinin nelerden oluşabileceği üzerine çalışmalar yapmaya başladılar.

Bazı ülkelerde ders kitapları, uzak dünyaların atmosferik fiziğine de yer vermeye başladı ve ötegezegen atmosferlerinde gözlemleyebileceğimiz potansiyel kimyasal yaşam işaretleri olan "biyoimza" araştırmaları, en iyi astronomi dergilerinde gözden geçirilmektedir.

Ancak bilim topluluğunun bir kısmı teknoimzalara her zaman şüpheyle yaklaştı. Dışarıda başka medeniyetler olsa bile, radyo sinyalleri göndermelerini ne kadar bekleyebiliriz? Sadece galaksimizin 13,5 milyar yıllık ömrü boyunca, başka bir medeniyetin yaşam sürecini kaçırmamız tamamen olası bir durumdur. Belki de bundan birkaç milyon veya milyar yıl önce galaksimiz, şimdiye kıyasla oldukça hareketliydi ve yine belki de bir sebepten ötürü zamanla akıllı yaşamın izleri söndü.

NASA/JPL-Caltech

Aynı zamanda, Dünya dışı radyo sinyallerinin araştırılması son yıllarda bazı ciddi darbeler aldı. Arecibo Radyo Teleskobu, 2020 yılının Ağustos ayında düşen bir kablo nedeniyle ağır hasar gördü ve yıkılması planlandı. SETI@home projesinin halka açık yönü Mart 2020'de durduruldu, buna rağmen araştırmacılar, yirmi yıllık verileri sıkıştırabilir. Kopparapu, şu anda yapmakta olduğu işi, başka bir uygarlıktan radyo sinyallerini aramaya alternatif olarak "atmosferik SETI" diye adlandırıyor. Kopparapu, şöyle söylüyor:

Atmosferik teknoimzalar sayesinde, bizimle iletişim kurmak için aktif olarak (yabancı uygarlıkların) hiçbir şey yapmaları gerekmiyor. Onlar, yaşamlarına olduğu gibi devam edebilirler ve biz, onların gezegenlerini gözlemlerken var olduğumuzdan hiç haberdar olmayabilirler. Önümüzdeki 20 yıl içinde, çok uzaktaki potansiyel olarak yaşanabilir gezegenleri ve atmosferlerini çok daha iyi gözlemleyebilen ve görüntüsünü alabilen uzay teleskoplarını fırlatabiliriz. Bunu 150 yıllık endüstriyel medeniyet teknolojimiz dahilinde yapabiliyor ve 100 yıldan daha kısa bir süre içinde radyo iletişim yeteneği geliştirebiliyorsak, kim bilir, Dünya'nın milyarlarca yıllık tarihinde şimdiye kadar bu tarz gözlemleri gezegenimize kaç uygarlık yaptı?

Ağustos 2020'de, yeni makalenin ortak yazarı Haqq Misra, birçok önde gelen astrobiyolog ve astrofizikçinin de dahil olduğu 50'den fazla katılımcıyı, sunum yapanların teknoimzalarla ilgili en son araştırmalardan bahsettiği, bu tarz araştırmaların odak ve çerçevesini tartıştığı çevrimiçi bir konferans olan Technoclimes için bir araya getirdi. Haqq Misra, şöyle söylüyor:

Şu anda bu soruları sormanın mümkün olduğu ve gökbilimcilerin çoğunluğunun bu konuları artık ciddiye aldığı bir dönemde yaşıyoruz.

Kopparapu ise şöyle söylüyor:

Diğer gezegenlerde yaşam olasılığı ve insanlık olarak o gezegenlerde yaşayabileceğimiz fikri, bilimkurgu olmaktan bilim gerçekliğine daha yakın hale geldi.

Uzayda yaşam arayışının arkasında bir miktar ivme oldu ve bu ivmenin, ABD Kongresi'nden kaynaklandığını söyleyebiliriz. ABD Kongresi, 2018 Ev Tahsisi Yasa Tasarısı'nda, NASA'yı, araştırma portföyünün bir parçası olarak teknoimzaları dahil etmeye yönlendirdi, ki bu onlarca yıldır böyle değildi. 2018'de NASA, Houston'da, alanın mevcut durumunu değerlendirmek ve ileriye dönük bir yol belirlemek için bir dizi bilimsel disiplinin liderlerini bir araya getiren üç günlük bir Teknoimzalar Atölyesi'ne ev sahipliği yaptı.

Yeni Biden yönetimi, tüm finansal desteğini Ay'a bağlı Artemis programına ve Uzay Kuvvetleri'ne verdi, ancak bu desteğin Evren'de yaşam arayışına kadar uzanıp uzanmayacağı henüz belli değil. Yine de Kopparapu, Dünya dışı yaşamı keşfetmeye yönelik multimilyon dolarlık bir uzay programları paketi olan Breakthrough Initiative gibi kuruluşlardan özel para akışı da dahil olmak üzere bu tür araştırmalar için artan finansal destek konusunda gelecek için iyimser düşünüyor.

NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech

Sonuç

Uzaylı basit yaşamın veya hatta teknolojik yaşamın sağlam bir işaretini bulmamız ve bizim bunu kabul etmemiz muhtemelen yakın bir zamanda gerçekleşmeyecektir. Ne olursa olsun, Kopparapu ve Haqq Misra gibi alandaki birçok araştırmacıyı araştırmalarına devam etmeye iten, bir gün akıllı yaşamın izine ulaşma hayalidir. Uzaktaki bir gezegenden gelen güçlü bir sinyalin belirlenmesi durumunda neler hissedeceği sorulduğunda, Kopparapu, başlangıçta diyecek kelime bulamamaktadır. Ancak, bir gün Evren'de yalnız olmadığımızı kanıtlayacak olası keşfin yalnızca bir zaman meselesi olduğundan emin bir şekilde şöyle söylüyor:

Burada soru, bu keşfin bir gün gerçekleşip gerçekleşmeyeceği değil; ne zaman gerçekleşeceğidir.

Bu tarz konulara ilgi duyuyorsanız, "Samanyolu Galaksisi İçinde 36 Aktif Uygarlık Olabilir! Neden Halen Onlarla İletişim Kuramadık?" başlıklı yazımızı da okumanızı tavsiye ederiz.