Ne kadar Oksijenimiz Kaldı?

Oksijen açısından zengin bir atmosfer, havanın yaklaşık yüzde 20’sini oluşturan bu hayati gaz, Dünya’nın belirleyici özelliklerindendir.

Peki oksijen açısından zengin bir atmosfer ne kadar süre kalabilir? Nature’da yayımlanan yeni çalışma için Georgia Tech ve Toho Üniversitesi’nden araştırmacılar, Dünya’nın atmosferik oksijeninin uzun vadeli kararlılığını araştırmak için yola çıktı.

Ekip iklim, biyolojik ve jeolojik süreçler ve hatta Güneş’in parlaklığı dahil olmak üzere Dünya’nın sistemlerinin simülasyonlarını gerçekleştirdi ve hava, su ve kaya arasında gidip gelirken oksijen seviyelerinin nasıl değiştiğini gözlemledi. Geçmişte diğer çalışmalar bu sistemlerden bazılarını simüle ederken, bu yeni modeller, öncekilerden daha karmaşıktı.

Dünya’nın gelecekteki süreçlerini modellemede jeolojik ve biyolojik evrimler açısından belirsizlikler olduğundan, bilim insanları stokastik (tesadüfi değişkenlerin göz önüne alındığı) bir yaklaşım benimsedi. Bu, araştırmacıların oksijenli bir atmosferin ömrünün, olasılıksal değerlendirmesini yapmalarına izin verdi.

Modeli değişken parametrelerle 400 binden fazla kez çalıştıran araştırmacılar, Dünya atmosferinin oksijen seviyesinin nispeten hızlı bir şekilde düşmeden önce büyük olasılıkla 1 milyar yıl daha dayanacağını keşfettiler. Ekip, bundan yaklaşık 1,1 milyar yıl sonra, oksijen seviyelerinin muhtemelen mevcut atmosferik seviyenin sadece % 1’ine düşeceğini söylüyor.

Gelecekteki bu atmosfer, geçmişle çarpıcı bir benzerlik taşıyacak; çünkü Dünya her zaman bu kadar hoş bir yer değildi. Bugünkü konuksever haline, sadece 2,4 milyar yıl önce, fotosentez yapan mikroplar ve daha sonra bitkiler yüksek miktarlarda oksijen pompalamaya başladığında dönüştü. Bu da, çok hücreli yaşamın ortaya çıkmasının önünü açtı.

Modellere göre gelecekteki bu oksijensizleşmenin önde gelen nedeni Güneş. Yaşlandıkça, ana yıldızımızın parlaklığının artması ve ısınması beklenir, bu da Dünya’nın yüzey sıcaklığını artıracak ve atmosferdeki karbondioksiti parçalayacaktır. Bu iki faktör, bitki yaşamını öldürecek ve gezegeni ana oksijen kaynağından mahrum bırakacaktır.

Çalışma, Dünya’nın oksijenli atmosferinin kalıcı bir özellik olmayacağını öne sürüyor. Oksijen açısından zengin atmosfer, yerleşik bir gezegen olarak Dünya’nın tüm tarihinin ancak %20-30’u için mümkün olabilir.

Çalışmanın Astrobiyolojik önemi

Dünya’nın oksijen açısından zengin atmosferinin gelecekteki yaşam süresinin bilinmesi, Dünya’nın biyosferinin geleceği ve güneş sisteminin ötesindeki Dünya benzeri gezegenlerde yaşam arayışı için büyük sonuçlar doğurur.

Öte gezegenlerde yaşam belirtilerinin araştırılması, büyük ölçüde, belirli bir gezegenin atmosferindeki önemli biyo-imzaları tespit etme yeteneğimize dayanır. Dış gezegen atmosferlerindeki potansiyel yaşam belirteçleri arasında, moleküler oksijen (O₂) ve ozon (Dünya’nın stratosferindeki fotokimyasal süreçlerin bir yan ürünü olan O₃), birçok uzay ve yer tabanlı spektroskopik çalışmanın odak noktasıdır; çünkü Dünya atmosferindeki bollukları güçlü bir şekilde biyoloji ile bağlantılıdır. Dünya dışı yaşam arayışında oksijen bazlı biyo-imzaların uygun şekilde kullanılmasında önemli faktörler, Dünya’nın oksijen açısından zengin atmosferinin nasıl oluştuğu ve gelecekte nasıl gelişip bozulacağının araştırılmasına bağlıdır.