Yakıt Hücreleri, Dünya'da Yaşamın Başlangıcını Açıklayabilir!

Yaşamın milyarlarca yıl önce gezegenimizin yaşanması zor olan ve zehirli çevresinden nasıl ortaya çıktığı hala derin bir sır. Araştırmacılar, Dünya’nın önceki zamanlarını yaşamın basit içeriklerini de katarak bir tüpün içinde taklit ettiler. Ancak bu içeriklerin, yaşayan hücreler olarak nasıl toplandığı ve yaşamın enerjiyi ilk olarak nasıl yaratabildiği hala bilinmiyor.

Laurige Barge tarafından Pasadena, California’da NASA’nın Jet İtim Laboratuvar'ında yürütülen yeni bir araştırma, yaşamın kaynağı hakkında çalışmak için değişik bir yol gösteriyor: yakıt hücreleri.

Yakıt hücreleri; özel üretim arabalarda, uçaklarda ve yakın zamanda emekliye ayrılmış uzay mekiği gibi NASA’nın uzay araçlarında bulunuyor. Hücreler, elektrik ve güç üreten pillere benziyorlar; ancak hidrojen gazı gibi yakıtlar da içeriyorlar. Yeni çalışmada yakıt hücreleri, güç üretmek için değil, yaşamın gelişimine önayak olduğu düşünülen kimyasal tepkimeleri test etmek için kullanıldı. Barge şöyle anlatıyor:

Dünya'ya ait bir şeyler yaşama önayak oldu ve bizce önemli faktörlerden biri de, gezegenin deniz tabanlarında elektrik enerjisi üretiyor olması. Bu enerji belki de yaşamın başlangıcına hız kattı ve doğuşundan sonra devam ettirdi. Ve şimdi, elimizde sadece Dünya’da değil, Mars’ta, Jüpiter’in uydusu Europa’da ve Güneş Sistemi'nin diğer yerlerinde yaşamın doğmasına yardım etmiş olabilecek materyalleri ve çevreleri test etmek için bir yol var.”

Barge, Moffett Field, California’daki NASA’nın Ames Araştırma Merkezi’ne bulunan NASA Astrobiyoloji Enstitüsü’nün JPL Buzul Dünyalar takımının bir üyesi. 

Bildiğimiz üzere yaşamın temel işlevlerinden biri de enerji depolayabilmesi ve kullanabilmesi yeteneğidir. Hücreler içerisinde bu bir metabolizmadır ve elektronları bir molekülden diğerine tranferini içerir. Bu süreç, vücudumuzda bize enerji vererek çalışmaktadır.

Yakıt hücreleri, biyolojik hücrelerdeki elektronların da moleküllerden transfer yapması konusunda benzerlik gösterir. İki şekilde de süreç enerji ve elektrik üreterek sonuçlanır. Bir yakıt hücresinin çalışmak için elektronları transfer etmeye yardım eden elektrotlar ve katalizörlerle birlikte,hidrojen gibi bir yakıta ihtiyaç duyar. Elektronlar, bir elektron vericiden (hidrojen gibi) bir elektron alıcısına (oksijen gibi) transfer edilir ve akım üretilir. Sizin hücrelerinizde, metal içeren enzimler -biyolojik katalizörleriniz- elektron transfer ederler ve yaşam için enerji üretirler.

Takımın deneylerinde, yakıt hücrelerinde bulunan elektrotlar ve katalizörler, Dünya’da halihazırda var olduğu düşünülen ilkel jeolojik bir maddeden oluşuyor. Eğer bu madde elektronların transferine yardım ederse, araştırmacılar bir elektrik akımı gözleyecekler. Farklı tiplerde materyalleri denedikleri için, bu deneyler araştırmacıları Dünya’da yaşam ilk olarak ortaya çıktığında orada yer almış kimyasal hakkında yoğunlaşmalarına önayak olacak. Araştırmanın raporunda yardımcı yazarlardan biri olan, İngiltere Leeds Üniversitesi’nden Terry Kee şöyle diyor:

Bizim burada yapmaya çalıştığımız şey, bu gezegendeki biyolojik yaşamın doğuşu ile Dünya’nın erken zamanlardaki jeolojik ilerleyişi arasında köprü olabilecek enerjik süreçlerin modellenmesini sağlamaktır.

Barge ise şöyle aktarıyor: 

Erken Dünya’da yaygın olarak bulunan ve belki de biyolojik metabolizmaya önayak olmuş, demir ve nikel içeren özel mineralleri test etmek için zamanda geri gidiyoruz.

Araştırmacılar ayrıca okyanus yüzeyini astarlayan hidrotermal bacalardan oluşan devasa yapıları taklit ederek küçük, laboratuarda büyütülmüş “bacalar”dan de malzemeler test ettiler. Bu “kimyasal bahçeler” yaşam öncesi kimyasal tepkimelerin gerçekleştiği muhtemel yerlerdir.

Araştırmacılar, yakıt hücrelerinde laboratuarda büyütülmüş bacalardan materyaller kullandığında elektriksel akımlar tespit edildi. Barge bunun erken Dünya’da var olmuş hidrotermal bacaların elektron transfer edebildiğini ve bu nedenle metabolizmaya önayak olan ilk enerjik reaksiyonlara yol açmış olabileceğini gösteren bir ön araştırma olduğunu söylüyor. Deneyler ayrıca yakıt hücrelerinin antik Dünya’mızdan başka materyalleri de test etmek için kullanılabilceğini gösterdi. Ve eğer yaşam diğer gezegenlerde ortaya çıkmışsa bu şartlar da test edilebilir. Barge şöyle diyor:

Biz Mars’ta önceden var olmuş olabilecek bir okyanusu ve mineralleri sadece bir araya getirebiliriz. Yakıt hücreleri modüler (başka parçalarla kolayca yerlerini değiştirmek anlamına gelir) olduğu için, biz bu teknikleri herhangi bir gezegendeki yaşamın tetiklenmiş olma ihtimalini araştırmak için kullanabiliriz.

JPL’de yakıt hücreleri sadece yaşam çalışmaları için değil ayrıca uzun süreli uzay yolculukları için de geliştirilmekte. Hidrojen yakıt hücreleri geri dönüştürülebilir ve tekrar kullanabilir olan suyu üretebilir. Araştırmacılar bu yüksek derecede yararlı ve uzun süren güç sunan tekrar üretilebilir yakıt hücreleriyle deney yapıyorlar. JPL’de tekrar üretilebilir yakıt hücrelerini geliştiren Thomas I. Valdez şöyle diyor: 

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Neden Desteğe İhtiyacımız Var?

Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.

Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.

Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.

Destek Ol

Yakıt hücreleri üzerinde çalışmak için kullanılan teknikleri astrobiyoloji gibi alanlara aktarabilmemiz bence muhteşem.

Teşekkür: Bu yazıyı çeviren Engin Ak'a teşekkür ederiz.