Uzaydan Dünya'ya Baksak, Dünya'daki Biyolojik İmzayı Tespit Edebilir miydik? Yeni Bir Teknoloji, Bunu ve Daha Fazlasını Mümkün Kılabilir!

Sol eliniz ve sağ eliniz, birbirlerinin neredeyse mükemmel bir ayna görüntüsüdür. Ancak her ne şekilde bükerseniz bükün ve döndürürseniz döndürün, hiçbir şekilde bir elinizi diğer elinizin üzerine birebir aynı gözükecek şekilde bindiremezsiniz. Zaten bu nedenle bir sol eldiven, hiçbir zaman sol ele olduğu kadar rahat bir şekilde sağ elinize uymayacaktır. Bilimde bu özelliğe kiralite denir.

Tıpkı elleriniz gibi, moleküller de kiral olabilir. Aslında DNA gibi canlı organizmaların hücrelerindeki çoğu molekül kiraldir. Bununla birlikte, çoğu zaman sol ve sağ el olacak biçimde 1 çift halinde gelen ellerin aksine, yaşam molekülleri neredeyse yalnızca "solak" veya "sağlak" olacak biçimde meydana gelir. Araştırmacıların buna homokiralite derler. Bu neden böyle, hala net değildir. Ancak bu moleküler homokiralite, yaşamın karakteristik bir özelliğidir ve bu nedenle bir çeşit biyo-imza olarak görülür.

Burada, MERMOZ projesinden bahsetmek faydalı olacaktır: MERMOZ (Modern Polarimetrik Karakterizasyon ile Gezegen Yüzeylerini İzleme) projesi, uzaktan ölçülen tam-Stokes spektro-polarimetresi ile yüzey özellik imzalarından oluşan bir kıyaslama kütüphanesi oluşturarak, Dünya'daki yaşamı uzaydan tanımlayıp tanımlayamayacağımızı araştırmayı amaçlamaktadır. Yani bu araştırmada sorulan soru şudur: Eğer Dünya'da yaşam olduğunu bilmeseydik, Dünya'yı uzaydan analiz ederek üzerinde yaşam olduğunu bilebilir miydik? Bu araştırma gezegenimiz, Güneş Sistemi'ndeki diğer cisimler ve ötegezegenler için bir vekil olarak kabul edilmektedir. Eğer Dünya için bunu yapabilirsek, diğer gezegenlerde de aynısını yapabiliriz! Ancak henüz gitmemiz gereken çok yol var; çünkü bırakın yüz binlerce ışık yılı öteden ve hatta bir gezegenin dışından tespit etmeyi, sadece birkaç yüz metre öteden bile yaşam izlerini tespit edecek teknolojiden yoksunuz.

MERMOZ projesinin bir parçası olarak, Bern Üniversitesi ve Ulusal Araştırma Yetkinlik Merkezi NCCR PlanetS liderliğindeki uluslararası bir ekip, şimdi bu imzayı 2 kilometrelik bir mesafeden ve saatte 70 kilometre hızla giden bir araç kullanarak hızında tespit etmeyi başardı.^[1] Bern Üniversitesi'nden MERMOZ proje yöneticisi ve Astronomy and Astrophysics dergisinde yeni yayınlanan çalışmanın ortak yazarı Jonas Kühn, şöyle diyor:

Bu çalışmada başardığımız en önemli ilerleme, bu ölçümlerin hareket eden bir platformda yapılmış olması. Bu araç titreşiyor olmasına rağmen, bu biyolojik imzaları birkaç saniye içinde tespit edebiliyoruz.

Çalışmanın baş yazarı, Bern Üniversitesi'nde MERMOZ doktora sonrası araştırmacısı ve NCCR PlanetS üyesi olan Lucas Patty ise şöyle anlatıyor:

Spektropolarimetre: Yaşamı Tespit Eden Bir Cihaz!

Işık, biyolojik madde tarafından yansıtıldığında, ışığın elektromanyetik dalgalarının bir kısmı saat yönünde veya saat yönünün tersine spiraller halinde hareket edecektir. Bu fenomene dairesel polarizasyon denir ve bu yön, biyolojik maddenin homokiralitesiyle belirlenir. Benzer ışık spiralleri, abiyotik (cansız) cisimler tarafından üretilmez.

Ancak bu dairesel polarizasyonu ölçmek zordur. Sinyal oldukça zayıftır ve tipik olarak yansıyan ışığın %1'inden daha azını oluşturur. Bunu ölçmek için ekip, spektropolarimetre adı verilen özel bir cihaz geliştirdi. Bu cihaz, dairesel polarizasyonu ışığın geri kalanından ayırabilen özel lensler ve alıcılarla donatılmış bir kameradan oluşur.

Yine de bu ayrıntılı cihazla bile, elde edilen sonuçları almak, yakın zamana kadar imkansızdı. Patty, şöyle diyor:

Sadece 4 yıl önce, sinyali yalnızca çok yakın bir mesafeden, yaklaşık 20 cm'den algılayabiliyorduk ve bunu yapmak için aynı noktayı birkaç dakika gözlemlememiz gerekiyordu.

Ancak kendisinin ve meslektaşlarının yaptığı cihazda yapılan geliştirmeler, çok daha hızlı ve istikrarlı bir algılamaya izin vermeye başladı ve artık dairesel polarizasyondaki imzayı daha yüksek mesafelerde bile ölçmek mümkün oldu. Bu, dairesel polarizasyon ölçümlerinin şimdiye kadar ilk defa havadan da yapılabilmesinin önünü açtı.

FlyPol adı verilen bu gelişmiş aleti kullanarak, hızlı hareket eden bir helikopterden çim alanları, ormanları ve kentsel alanları sadece birkaç saniye içinde ayırt edebildiklerini gösterdiler. Ölçümler, karakteristik polarizasyon sinyallerini sergileyen canlı maddeyi kolayca gösterirken, örneğin yollar gibi cansız maddeler herhangi bir önemli dairesel polarizasyon sinyali göstermez. Mevcut kurulumla, göllerdeki alglerden gelen sinyalleri bile tespit edebiliyorlar.

Başarılı testlerinden sonra, bilim adamları şimdi daha da ileri gitmek istiyor. MERMOZ baş araştırmacısı, Bern Üniversitesi'nde astrofizik profesörü, NCCR PlanetS üyesi ve eş yazar Brice-Olivier Demory şöyle diyor:

Atmayı umduğumuz bir sonraki adım, Uluslararası Uzay İstasyonu'ndan (ISS) Dünya'ya bakarak benzer tespitler yapmaktır. Bu, gezegen ölçeğinde biyo-imzaların tespit edilebilirliğini değerlendirmemize izin verecek. Bu adım, polarizasyon imzasını kullanarak Güneş Sistemi içinde ve ötesinde yaşam arayışını mümkün kılıp kılamayacağımız konusunda belirleyici olacaktır.

Bu dairesel polarizasyon sinyallerinin hassas gözlemi, yalnızca gelecekteki yaşam algılama misyonları için önemli değildir. Lucas Patty şöyle açıklıyor:

Sinyal doğrudan yaşamın moleküler bileşimi ve dolayısıyla işleyişi ile ilgili olduğu için, aynı zamanda Dünya'nın uzaktan algılamasında değerli tamamlayıcı bilgiler sunabilir.

Örneğin, ormansızlaşma veya bitki hastalıkları hakkında bilgi sağlayabilir. Toksik alg patlamalarının, mercan resiflerinin ve bunların üzerindeki asitlenmenin etkilerinin izlenmesinde dairesel polarizasyon uygulamak bile mümkün olabilir.