Bir sayının içinde ne var?
Biyologlardan ve jeologlardan oluşan bir ekibin yakın zamanda yaptığı bir hesaplamaya göre, Dünya’da evrendeki yıldızlardan ve tahıllardan daha fazla canlı hücre var (bir milyon trilyon trilyon veya matematiksel gösterimde 10^30, 1 ve ardından 30 sıfır). Gezegenimizdeki kum.
Bu çok mantıklı. Bu hücrelerin büyük çoğunluğu çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük olan mikroplardır. Birçoğu, bitkilerin ve okyanusların etrafında dönen, bildiğimiz şekliyle yaşamı oluşturan ve nefes almamız gereken oksijeni sağlamak için güneş ışığını parçalayan küçük enerji ve kimya kabarcıkları olan siyanobakterilerdir.
Yine de böyle bir hesaplamanın yapılabilmesi bile beni şaşırttı. Son zamanlarda bunun ne anlama geldiği konusunda astrobiyologları rahatsız ediyorum. Dünya daha fazla yaşamı barındırabilir mi? Daha az olabilir mi? Hayatın ne kadarı çok fazla?
Ottawa’daki Carleton Üniversitesi’nden jeobiyolog ve geçen ay Current Biology dergisinde yayınlanan raporun baş yazarı Peter Crockford, bir e-postada, “Buradan çıkarılacak en büyük sonuç, Dünya’yı karşılaştırmalı planetoloji için gerçekten bir referans noktası haline getirmesidir” dedi. Posta. Bulgu, “Dünyadaki alternatif yaşam biçimleri ve gezegenimizde yaşamın ne kadar mümkün olabileceği hakkında daha niceliksel sorular sormamıza olanak tanıyor.”
Örneğin şunları söyledi: Ya fotosentez (güneş ışığının yiyecek ve oksijene mucizevi dönüşümü) hiç gelişmemiş olsaydı?
Soru, jeofizik ve biyoloji arasındaki uzun süredir yeterince takdir edilmeyen ilişkiyi vurguluyor.
Araştırmada yer almayan Duke Üniversitesi’nden Michael Kipp’in Current Biology Dispatches’ta yazdığı gibi: “Geniş kozmik arenada, hızlı yaşayıp genç ölen gezegenler olabilir, diğerleri ise yavaş ve istikrarlıdır.” NASA’nın Mountain View, California’daki Ames Araştırma Merkezi’nden astrobiyolog Caleb Scharf, “Dünya bu spektrumda mı?” diye sordu. Crockford. Bir e-postada şöyle yazdı: “Son bir veya iki yılda, insanların bir gezegende yaşamın kendisini nasıl şekillendirdiği hakkında gerçekten düşünmek için bir adım geri attığı pek çok ilginç çalışma oldu.”
Dr.’u aradı. Crockford’un “bir tür neo-Gaian görüşü” makalesi, 1970’lerde James Lovelock tarafından ileri sürülen, yaşam ve çevrenin yaşanabilir bir gezegeni sürdürmek için birlikte çalıştığı hipotezine atıfta bulunuyor.
Fosil kayıtlarına göre, gezegenimiz henüz 700 milyon yaşında olduğundan, jeoloji ve evrim 3,8 milyar yıldır dans etmektedir. İşte o zaman, belki de deniz altındaki volkanik menfezlerde etraflarındaki kimyasal enerjiyle beslenen ilk tek hücreli yaratıklar ortaya çıktı.
Hücre popülasyonu, evrime yeni yollar açan jeolojik felaketler ve yok oluşlara rağmen o zamandan bu yana katlanarak arttı.
Hayvan yaşamının tohumları uzun zaman önce, bir bakterinin su moleküllerini parçalayıp oksijen ve şeker üretmek için güneş ışığını kullanmayı öğrenmesiyle ekildi. 2,4 milyar yıl önce fotosentez iyice yerleştiğinde atmosferdeki oksijen miktarı çarpıcı biçimde artmaya başladı. Washington Üniversitesi’nden paleontolog Peter Ward, büyük oksidasyon olayının “biyosfer tarihindeki en büyük olay olduğu açık” dedi.
Fotosentez olmasaydı yaratılışın geri kalanının yiyeceği çok az olurdu. Ancak bu, havanın, okyanusların, mikropların ve volkanların temel olarak dünyayı sabit ve sıcak tutmak ve yaşamın büyümesini sağlamak için etkileşime girdiği jeolojik geri bildirim döngüleri ağının yalnızca bir koludur.
Örneğin karbonat-silikat döngüsü atmosferdeki karbondioksit miktarını düzenler; Gaz ısıyı depoluyor ve gezegendeki sıcaklığın büyük ölçüde sabit kalmasını sağlıyor. Yağmur havadaki karbondioksiti okyanusa yıkar; Volkanlar onu yeraltı dünyasından dışarı püskürtüyor. Sonuç olarak Dr. Crockford ve meslektaşlarına göre, binlerce yıl boyunca bir trilyon gigaton karbon gazdan hayata ve tekrar gazdan hayata geçti. Bu, Dünya’daki karbonun yaklaşık 100 katı kadardır; bu da prensipte her karbon atomunun 100 kez geri dönüştürüldüğünü akla getirir.
Siyanobakterilerin yükselişi, yaklaşık 550 milyon yıl önce, çok hücreli organizmaların (hayvanların) fosil kayıtlarında aniden muhteşem bir bollukla ortaya çıkmasıyla, Kambriyen patlamasını tetikledi. Darwinci ırklara doğru yola çıktık.
Dr. Crockford ve meslektaşları, antik kayalardaki mineral izotoplarını ve oksijen miktarını ölçerek hücrelerin zaman içindeki nüfus artışını takip edebileceklerini fark ettiler. Bu onların, Dünya’nın başlangıcından bu yana ürettiği tüm yaşamı tahmin etmelerine olanak sağladı; yaklaşık 10^40 hücre, yani şu anda var olandan yaklaşık 10 milyar daha fazla.
Bu sayı kulağa çok büyük gelse de, bir milyar yıl sonra Dünya’daki yaşamın önüne perde çekildiğinde oluşacak hücrelerin yalnızca yüzde 10’unu temsil ediyor. Gökbilimcilere göre, güneş yaşlandıkça daha parlak hale geliyor, hava koşullarının etkisi artıyor ve karbondioksit sızıntısı artıyor. Aynı zamanda, Dünya’nın iç kısmı yavaş yavaş soğudukça volkanik aktivite azalacak ve sera gazı takviyesi kesintiye uğrayacak.
Bu nedenle Dr. Crockford, “Dünyanın biyosferinin, gezegenin tüm yaşanabilir ömrü boyunca zamanla bütünleşmiş hücre sayısının (∼10^41) ötesine geçmesi pek olası değil.”
Ama şimdilik Dr. Crockford ve meslektaşları makalelerinde şöyle diyor: “Günümüzün nispeten yüksek birincil üretkenlik oranlarının arttırılması, muhtemelen daha fazla yaşamı daha kısa bir süreye sıkıştıracaktır.” Dr. Crockford. Biz, Dünya biyosferinin sakinleri olarak, önümüzde milyarlarca yıllık sürprizler var.
Diğer gezegenlere gelince, fikirlerimizin yanı sıra boyutları ve yaşanabilirlikleri hakkında hâlâ yalnızca temel bilgilere sahip olduğumuzu söyledi. Dünya dışı yaşama ev sahipliği yapma olasılığı en yüksek adaylardan bazıları, yakında yeni bir robot kaşif olan Europa Clipper tarafından ziyaret edilecek olan Europa gibi Satürn ve Jüpiter’in uyduları olan buzla kaplı okyanus dünyalarıdır.
Bu okyanuslarda yaşam varsa muhtemelen ilkeldir, Dr. Crockford’a göre bu soğuk ortamlar evrimi harekete geçirecek yeterli enerjiye sahip değil.
“Ancak” dedi, “Güneş daha parlak hale geldikçe bu tür buzlu ayların biyosferinin nasıl değişeceğini düşünmek son derece ilginç olacak.”
Biyologlardan ve jeologlardan oluşan bir ekibin yakın zamanda yaptığı bir hesaplamaya göre, Dünya’da evrendeki yıldızlardan ve tahıllardan daha fazla canlı hücre var (bir milyon trilyon trilyon veya matematiksel gösterimde 10^30, 1 ve ardından 30 sıfır). Gezegenimizdeki kum.
Bu çok mantıklı. Bu hücrelerin büyük çoğunluğu çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük olan mikroplardır. Birçoğu, bitkilerin ve okyanusların etrafında dönen, bildiğimiz şekliyle yaşamı oluşturan ve nefes almamız gereken oksijeni sağlamak için güneş ışığını parçalayan küçük enerji ve kimya kabarcıkları olan siyanobakterilerdir.
Yine de böyle bir hesaplamanın yapılabilmesi bile beni şaşırttı. Son zamanlarda bunun ne anlama geldiği konusunda astrobiyologları rahatsız ediyorum. Dünya daha fazla yaşamı barındırabilir mi? Daha az olabilir mi? Hayatın ne kadarı çok fazla?
Ottawa’daki Carleton Üniversitesi’nden jeobiyolog ve geçen ay Current Biology dergisinde yayınlanan raporun baş yazarı Peter Crockford, bir e-postada, “Buradan çıkarılacak en büyük sonuç, Dünya’yı karşılaştırmalı planetoloji için gerçekten bir referans noktası haline getirmesidir” dedi. Posta. Bulgu, “Dünyadaki alternatif yaşam biçimleri ve gezegenimizde yaşamın ne kadar mümkün olabileceği hakkında daha niceliksel sorular sormamıza olanak tanıyor.”
Örneğin şunları söyledi: Ya fotosentez (güneş ışığının yiyecek ve oksijene mucizevi dönüşümü) hiç gelişmemiş olsaydı?
Soru, jeofizik ve biyoloji arasındaki uzun süredir yeterince takdir edilmeyen ilişkiyi vurguluyor.
Araştırmada yer almayan Duke Üniversitesi’nden Michael Kipp’in Current Biology Dispatches’ta yazdığı gibi: “Geniş kozmik arenada, hızlı yaşayıp genç ölen gezegenler olabilir, diğerleri ise yavaş ve istikrarlıdır.” NASA’nın Mountain View, California’daki Ames Araştırma Merkezi’nden astrobiyolog Caleb Scharf, “Dünya bu spektrumda mı?” diye sordu. Crockford. Bir e-postada şöyle yazdı: “Son bir veya iki yılda, insanların bir gezegende yaşamın kendisini nasıl şekillendirdiği hakkında gerçekten düşünmek için bir adım geri attığı pek çok ilginç çalışma oldu.”
Dr.’u aradı. Crockford’un “bir tür neo-Gaian görüşü” makalesi, 1970’lerde James Lovelock tarafından ileri sürülen, yaşam ve çevrenin yaşanabilir bir gezegeni sürdürmek için birlikte çalıştığı hipotezine atıfta bulunuyor.
Fosil kayıtlarına göre, gezegenimiz henüz 700 milyon yaşında olduğundan, jeoloji ve evrim 3,8 milyar yıldır dans etmektedir. İşte o zaman, belki de deniz altındaki volkanik menfezlerde etraflarındaki kimyasal enerjiyle beslenen ilk tek hücreli yaratıklar ortaya çıktı.
Hücre popülasyonu, evrime yeni yollar açan jeolojik felaketler ve yok oluşlara rağmen o zamandan bu yana katlanarak arttı.
Hayvan yaşamının tohumları uzun zaman önce, bir bakterinin su moleküllerini parçalayıp oksijen ve şeker üretmek için güneş ışığını kullanmayı öğrenmesiyle ekildi. 2,4 milyar yıl önce fotosentez iyice yerleştiğinde atmosferdeki oksijen miktarı çarpıcı biçimde artmaya başladı. Washington Üniversitesi’nden paleontolog Peter Ward, büyük oksidasyon olayının “biyosfer tarihindeki en büyük olay olduğu açık” dedi.
Fotosentez olmasaydı yaratılışın geri kalanının yiyeceği çok az olurdu. Ancak bu, havanın, okyanusların, mikropların ve volkanların temel olarak dünyayı sabit ve sıcak tutmak ve yaşamın büyümesini sağlamak için etkileşime girdiği jeolojik geri bildirim döngüleri ağının yalnızca bir koludur.
Örneğin karbonat-silikat döngüsü atmosferdeki karbondioksit miktarını düzenler; Gaz ısıyı depoluyor ve gezegendeki sıcaklığın büyük ölçüde sabit kalmasını sağlıyor. Yağmur havadaki karbondioksiti okyanusa yıkar; Volkanlar onu yeraltı dünyasından dışarı püskürtüyor. Sonuç olarak Dr. Crockford ve meslektaşlarına göre, binlerce yıl boyunca bir trilyon gigaton karbon gazdan hayata ve tekrar gazdan hayata geçti. Bu, Dünya’daki karbonun yaklaşık 100 katı kadardır; bu da prensipte her karbon atomunun 100 kez geri dönüştürüldüğünü akla getirir.
Siyanobakterilerin yükselişi, yaklaşık 550 milyon yıl önce, çok hücreli organizmaların (hayvanların) fosil kayıtlarında aniden muhteşem bir bollukla ortaya çıkmasıyla, Kambriyen patlamasını tetikledi. Darwinci ırklara doğru yola çıktık.
Dr. Crockford ve meslektaşları, antik kayalardaki mineral izotoplarını ve oksijen miktarını ölçerek hücrelerin zaman içindeki nüfus artışını takip edebileceklerini fark ettiler. Bu onların, Dünya’nın başlangıcından bu yana ürettiği tüm yaşamı tahmin etmelerine olanak sağladı; yaklaşık 10^40 hücre, yani şu anda var olandan yaklaşık 10 milyar daha fazla.
Bu sayı kulağa çok büyük gelse de, bir milyar yıl sonra Dünya’daki yaşamın önüne perde çekildiğinde oluşacak hücrelerin yalnızca yüzde 10’unu temsil ediyor. Gökbilimcilere göre, güneş yaşlandıkça daha parlak hale geliyor, hava koşullarının etkisi artıyor ve karbondioksit sızıntısı artıyor. Aynı zamanda, Dünya’nın iç kısmı yavaş yavaş soğudukça volkanik aktivite azalacak ve sera gazı takviyesi kesintiye uğrayacak.
Bu nedenle Dr. Crockford, “Dünyanın biyosferinin, gezegenin tüm yaşanabilir ömrü boyunca zamanla bütünleşmiş hücre sayısının (∼10^41) ötesine geçmesi pek olası değil.”
Ama şimdilik Dr. Crockford ve meslektaşları makalelerinde şöyle diyor: “Günümüzün nispeten yüksek birincil üretkenlik oranlarının arttırılması, muhtemelen daha fazla yaşamı daha kısa bir süreye sıkıştıracaktır.” Dr. Crockford. Biz, Dünya biyosferinin sakinleri olarak, önümüzde milyarlarca yıllık sürprizler var.
Diğer gezegenlere gelince, fikirlerimizin yanı sıra boyutları ve yaşanabilirlikleri hakkında hâlâ yalnızca temel bilgilere sahip olduğumuzu söyledi. Dünya dışı yaşama ev sahipliği yapma olasılığı en yüksek adaylardan bazıları, yakında yeni bir robot kaşif olan Europa Clipper tarafından ziyaret edilecek olan Europa gibi Satürn ve Jüpiter’in uyduları olan buzla kaplı okyanus dünyalarıdır.
Bu okyanuslarda yaşam varsa muhtemelen ilkeldir, Dr. Crockford’a göre bu soğuk ortamlar evrimi harekete geçirecek yeterli enerjiye sahip değil.
“Ancak” dedi, “Güneş daha parlak hale geldikçe bu tür buzlu ayların biyosferinin nasıl değişeceğini düşünmek son derece ilginç olacak.”