Nadir Dünya hipotezi

Nadir Dünya hipotezi, gezegen bilimi, astronomi ve astrobiyolojide, hayatın kaynağının ve dünyadaki gibi üremenin, çok çekirdekli organizmaların evriminin biyolojik bir kompleksliğe ulaşmasında, astrofiziksel ve jeolojik durumların ve olayların umulmadık bir birleşimi ile mümkün olabileceğini söyler. Aynı hipotez, dünya dışı akıllı yaşam formlarının varlığının da oldukça az olması gerektiğini ileri sürer. "Nadir Dünya" teriminin özü, Nadir Dünya: Evrende Karmaşık Yaşam Neden Yaygın Değil? (2000) isimli, Peter Ward tarafından yazılan kitaba (kendisi bir paleontolojist ve jeologdur) ve bir astronot ve astrobiyolog olan Donal E. Brownlee'nin (ikisi de Washington Üniversitesi üyesidir) yazılarına dayanır.

Carl Sagan ve Frank Drake, alternatif bir bakış açısı sunmuştur. Bu bakış açısında, dünya, tipik bir kayaç gezegendir ve istisnai olmayan bir bölgede bulunmaktadır. Sıradanlık prensibine göre, evren pek çok karmaşık yaşamla dolu olabilir. Ward ve Brownlee ise bunun aksini iddia eder: gezegen sistemlerinde de galaktik bölgelerde yer alan gezegenlere karmaşık yaşamı başlatmaları için gerekli olan uygun şartları sağlayabilecek, Güneş Sisteminde ve Samanyolu Galaksisinde çok nadir bölgeler vardır.

Karmaşık yaşam için gereklilikler 

Nadir Dünya hipotezi, biyolojik yaşamın gelişmesi için bir dizi rastlantısal olaylar olması gerektiğini söyler. Örneğin galaktik yaşanabilir bir bölge, habitatsal yaşanabilir bölge, merkezde bir yıldız, uygun boyutlara sahip kayaç bir gezegen, Jüpiter boyutlarında koruyucu bir gaz devi ve büyük bir doğal uydu. Dahası, bir manyetik alana, tektonik levhalara, litosfer, atmosfer ve okyanuslara ihtiyaç duyar. Bu şartlar sağlandığında ökaryot hücreler, üreme ve bitki, fungi ve basit hayvan organizmalarının oluşumu mümkün olabilir. İnsan zekâsının gelişimi çok daha fazla şarta gereksinim duyabilir. 66 milyon yıl önce, omurgalıların baskın türlerinden olan dinozorları yok eden bu evrede, bu şartların var olması çok da olası görünmüyordu.

Küçük kayaç bir gezegenin, karmaşık yaşamı desteklemesi için, Ward ve Brownlee'nin savına göre, pek çok değişken durumun, dar bir aralıkta birbirine rastlaması gerekmektedir. Evren, bu tarz gezegenlere sahip olabilecek kadar geniş ise, ancak eğer böyle gezegenler varsa, muhtemelen birbirlerinden binlerce yıl uzakta olurlar. Böyle bir uzaklık, bu gezegenlerde var olan akıllı yaşam formlarının birbirleri ile iletişim haline geçmesini neredeyse imkânsız bir hale getirmektedir. Bu Fermi paradoksu olarak bilinir: "Eğer akıllı yaşam formları bu kadar yaygınsa, neden göz önünde değiller?"

Doğru galakside doğru yer 

Nadir Dünya hipotezi, evrenin bilinen kısmı, kendi galaksimizdeki büyük gezegenler de dâhil, karmaşık yaşam için elverişsizdir der: Ward ve Brownlee bu tarz alanlara "ölü bölgeler" demiştir. Galaktik merkezden uzaklaşmak bu bölgeyi belirler. Uzaklık arttıkça: 
Yıldızların metalikliği azalır. Metaller (astronomide hidrojen ve helyum hariç geri kalan bütün elementlerdir) kayaç gezegenlerin oluşması için gereklidir. 
Galaktik merkezde bulunan kara delikten gelen X ışını ve Gamma ışını radyasyonu ve nötron yıldızlarının yakınından gelen radyasyonun yoğunluğu düşer. Radyasyon, karmaşık yaşamın oluşumu için tehlikeli görünmektedir. Nadir Dünya hipotezi, erken evrende, galaktik bölgelerde yıldızsal yoğunluğun fazla olduğunu ve süpernovaların yaygın olduğunu, bu nedenle de karmaşık yaşamın oluşumu için, durumun elverişsiz olduğunu söyler. 
Gezegenlerdeki kütleçekimsel kararsızlık, yıldız yoğunluğu düştükçe artar. Bu nedenle, galaktik merkezden uzakta olan gezegenler, yoğunlaşma konusunda başarısız olabilirler ve büyük kayaç gezegenler oluşamaz. Bu nedenle yeteri kadar büyük bir etki, gezegendeki bütün hayatı yok edebilir. 
#2 ve #3 numaralar, galaktik içsel bölgede meydana gelirken, #1 numara galaksinin dış sınırlarında meydana gelir. Galaksinin dış sınırından iç sınırına yaklaşırken, hayatın meydana gelme olasılığı önce artar sonra azalır. Bu nedenle, galaktik bölge, çember şeklinde, dış ve iç sınırları arasında kalan bölgede yaşam barındırarak sınırlandırılmış olabilir.

Bir gezegen sistemi, karmaşık yaşamın oluşumunu destekleyebilecek şartlara sahipken, aynı zamanda bu karmaşık yaşamın sürekliliği için gereken şartları da belli bir süre için sağlayabilmelidir. Eğer merkez yıldızın yörüngesi eliptik ya da hiperbolik ise, bazı spiral kollardan geçer. Ancak, eğer bu yörünge kusursuz bir çember ise, sarmal kollardaki yörüngesel hızla dönüş hızı aynı olacaktır. Bu durumda yıldız, sarmal kolların bölgesine sürüklenecektir. Bu nedenle, nadir Dünya hipotezi, eğer bir yıldız, yaşamsal bir galaksi oluşturacaksa, yıldızın galaksisinin neredeyse çembersel bir yörüngeye sahip olması gerektiğini söyler. Merkezdeki yıldızın yörüngesel hızı için gerekli senkronizasyon, ancak galaktik merkezden çok dar bir alana kadar uzanan sarmal kollarda oluşabilir. Bu bölgeye, galaktik yaşanabilir bölge denir. Galaksideki yıldız sayısı tahminine dayanarak, toplam sayının, 20-40 milyar civarı olduğu düşünülmektedir. Samanyolundaki yıldızlardan yaklaşık %5'inin bu bölgede yer aldığı düşünülmektedir.

Gözlemlenmiş galaksilerin yaklaşık %77'si sarmal galaksilerdir ve sarmal galaksilerin üçte ikisi, Samanyolu gibi, çoklu kollu sarmal galaksi davranışı gösterir. Nadir Dünya hipotezi'ne göre, galaksimizi farklı kılan şey, kendi türünün %7'sinde var olan bir sakinliktir. Bu durumda bile bu, bilinen evrende, 200 milyardan fazla galaksiye karşılık gelen bir sayıdır.

Galaksimizin, eşsiz olarak nadir Dünya hipotezinde yer almasının nedeni ise, diğer galaksilere nazaran geçmiş 10 milyar yılda, çok daha az çarpışma yaşamış olmasıdır. Bu barış dolu geçmiş, galaksimizi, karmaşık bir yaşam barındırması için çok daha elverişli bir yer haline getirmiştir. Samanyolu'nun merkezinde yer alan kara deliğin etkinlik derecesi de, önemli bir neden olmuş olabilir: çok fazla ya da çok az olan etkenler, yaşamı daha nadir hale getirir. Samanyolundaki kara delik, olabilecek en düzgün şekilde var olmaktadır. Samanyolu etrafında Güneşin yörüngesi neredeyse tamamen mükemmel bir çemberdir (226 MA periyot, 1Ma = 1 milyon yıl). Nadir Dünya hipotezi, Güneş'in de nadir olduğunu söylerken, oluşumundan kaynaklı (eğer geçiyorsa) bu süre, Astronom Karen Masters'ın hesaplarına göre, yaklaşık 100 milyon yıl almaktadır.

Doğru yıldızın etrafında doğru yörünge uzaklığında bulunmak 

Karasal örnekler, karmaşık bir yaşamın var olabilmesi için, suyun sıvı biçimde bulunması gerektiğini ve bu nedenle merkez yıldızın uzaklığının uygun bir değerde olması gerektiğini savunur. Bu, "Yaşamsal Bölge" ya da "Goldilocks Prensibi"'nin özünü oluşturur. Yaşanabilir bölge, Merkez yıldızın etrafında bir çember oluşturur. Eğer bir gezegenin yörüngesi güneşine çok yakınsa ya da çok uzaksa, gezegenin yüzey sıcaklığı suyun sıvı formda bulunması için uygun olmaz.

Yaşanabilir bölge, merkez yıldızın tipine ve yaşına göre değişiklik gösterir. Gelişmiş bir yaşam için, yıldızın belli bir sabitlik derecesi olması gerekir. Sırasını takip eden bir yıldızın yaşanabilir bölgesi, yıldız beyaz cüceye dönene kadar zamanla azalırken, en sonunda da tamamen yok olur. Yaşanabilir bölge, sera etkisi ile yakından alâkalıdır. Dünya'nın atmosferi bile, %0 ile %4 arasında bir su buharı içerir. Son dönemlerde CO2 miktarındaki artış, dünyanın derecesini yaklaşık 40 °C yükseltmiştir.

Karasal gezegenler, hayatın oluşması için yaşamsal bölgenin içinde bulunmalıdır. Her ne kadar Sirius ve Vega gibi sıcak yıldızların, yaşamsal bölgeleri geniş olsa da: 
Yıldızına çok yakın gezegenler, yaşanabilir bölgede bulunsa bile hayat barındıramazlar. Sıcak yıldızlar, çok daha fazla ultraviyole ışın yayarlar ve bu atmosferi iyonize eder. 
Sıcak yıldızlar, yukarıda belirtildiği gibi, diğer gezegenlerde gelişmiş bir yaşam formu oluşmasına izin vermeden kırmızı cücelere dönüşebilirler. 
Bu varsayımlar, F6 tipi çok ağır ve kuvvetli yıldızları kapsamaz, bu tip yıldızlar hayvansal yaşama elverişlidir.

Küçük kırmızı cüceler daha küçük yaşanabilir bölgelere sahipdirler. Gezegenlerin aynı yüzü sürekli yıldıza bakar bu nedenle bu kısım oldukça sıcak olur ve diğer yüzey oldukça soğuk olur. Güneş fışkırmalarının da atmosferi iyonize etme riski vardır ve bu nedenle karmaşık bir yaşamın oluşmasına muhalif olur. Bu nedenle Nadir Dünya hipotezi göre, bu tarz sistemlerde ve merkez yıldızları F7, K1 sınıfında yer alan yıldızların sistemlerinde, yaşam var olamaz. G tipindeki yıldızlar nadir bulunur (Güneş gibi): (F tipi yıldızlar çok sıcak, K tipi yıldızlar çok soğuktur. G tipi yıldızlar bunların arasında bulunur). Samanyolunda hidrojeni yakıt olarak kullanan gezegenlerden %9'u bu özelliğe sahiptir.

Kırmızı devler ve beyaz cüceler gibi yaşa sahip olan yıldızların yaşamı destekleme ihtimâlleri çok düşüktür. Kırmızı devler, küresel galaksilerde ve eliptik galaksilerde yaygındır. Beyaz cüceler, kırmızı dev fazlarını çoktan geçmiş ve ölmeye çok yakın olan yıldızlardır. Kırmızı deve dönüşen yıldızlar, yaşanabilir bölgelerini içlerine alacak boyutta genişler ya da bu bölgeyi çok yüksek sıcaklıklara çıkartacak kadar ısı yayarlar (bu nedenle önceki yaşanabilir bölgeden çok daha uzakta yer alan gezegenler, yaşam barındırmaya elverişli hale gelebilir).

Yıldızın ömrü ile değişiklik gösteren enerji salınımı, yaşamı büyük oranda engeller. Ani bir iniş, çok kısa bile olsa, yörüngedeki gezegenlerde suyu dondurabilir. Hatta, büyük bir yükseliş, her şeyi buharlaştırabilir ve bu da sera etkisine neden olur. Bu etki okyanusların yeniden oluşmasına engel olabilir.

Karmaşık bir kimya olmadan yaşamın olup olamayacağı bilinememektedir. Böyle bir kimya, metalleri gerektirir. Hidrojen ve helyum harici diğer elementler, metaller, yaşamın oluşabilmesi için gereklidir. Bu tarz metallerin oluşabilmesi için bilinen tek yol bir süpernova patlamasıdır. Düşük metal oranı, erken evrenin bir karakteridir: düğümsel kümeler ve diğer yıldızlar, evrenin erken evrelerinde oluşmuştur. Bol miktarda metale sahip merkezî yıldızlar karmaşık yaşamı desteklemek için elverişliydi. Bu yerlerin, sarmal galaksilerin dış kollarında olduğu düşünülmektedir. Aynı zamanda bu bölgelerde radyasyon oranının da düşük olması gerekmektedir.

Gezegenlerin yıldız etrafında doğru sıralanışı 

Nadir Dünya hipotezi, gezegen sistemlerinin karmaşık bir yaşamı destekleyebilmesi için, bir şekilde Güneş Sistemi'ne benzer bir dizilimde olması gerektiğini söyler. İç gezegenler küçük ve kayaç, dış gezegenler büyük ve gaz bileşenli olmalıdır. Bu gaz kütlelerinin koruması olmadan (yerçekimleri oldukça güçlüdür) asteroitlerle yaşanan çarpışmaların sayısı çok daha fazla olacaktır ve daha büyük bir oranda kütle kaybı yaşanacaktır.

Ek olarak, Güneş Sistemi'nin dizilimi yalnızca nadir değildir, aynı zamanda olabilecek en uygun dizilimdir; çünkü büyük kütlede ve yer çekimine sahip gaz devleri, sistemde yer alan küçük kayaç gezegenlere asteroitlerin çarpmasını engelleyebilmektedir.

Sürekli sabit kalan yörünge 
Nadir Dünya hipotezi, büyük gaz kütlelerinin, yaşamın geliştiği gezegenlere, uydusu olmadığı müddetçe, çok da yakın olmaması gerektiğini söyler. Gaz devlerine yakın bir konum, yaşamın oluşma ihtimâlini, doğrudan ya da yaşanabilir bölgeyle oynamak kaydıyla, altüst edebilir.

Newton dinamikleri, büyük gezegenleri, yüksek dış merkezliklerinde bulunduran sistemler için kaotik gezegensel yörüngeler yaratır.

Devamlı sabit yörünge kuralı, konak yıldıza (bunlara Sıcak Jupiterler denir) yakın büyük gezegenler barındıran yıldız sistemlerini bu kuralın dışında tutar. Sıcak Jupiterler'in, konakçı yıldızlarında çok uzakta var olduğuna inanılır.

Doğru boyutlardaki bir karasal gezegen 

Nadir Dünya hipotezine göre yaşamın oluşması için karasal bir gezegen gereklidir. Büyük gaz devleri, bu tarz bir yüzeye sahip olmadığı için, karmaşık yaşamı destekleyemezler.

Çok küçük boyutlardaki bir gezegen, atmosferini kendi kütleçekimi ile tutamaz. Bu nedenle, yüzey sıcaklığı çok değişir ve ortalama sıcaklık sürekli değişkenlik gösterir -düşer. Uzun süre var olacak okyanusların oluşması imkânsız olur. Küçük bir gezegen aynı zamanda pürüzlü bir yüzeye sahip olur, büyük dağlar ve çok derin kanyonlar barındırır. Çekirdek çok hızlı soğur, bu nedenle levha tektonikleri ya hayatın oluşamayacağı kadar uzun sürede olur ya da hiç meydana gelmez. Çok geniş bir gezegen ise, kendi kütleçekimi ile atmosferinin çok fazlasını tutar ve Venüs gibi olur. Venüs, Dünya ile çok benzer boyutlara sahip olmasına rağmen, atmosfer basıncı Dünyanınkinin 92 katıdır. Venüs'ün yüzey sıcaklığı 735 Kelvindir. Bu sıcaklık Venüs'ü, Güneş Sistemindeki en sıcak gezegen yapar. Dünyanın erken dönemdeki atmosferi, Venüs'e benzemesine rağmen, dev tesir efektini kaybetmiştir.

Levha tektoniği 

Nadir Dünya hipotezi, levha tektoniklerinin ve manyetik alanların, karmaşık bir yaşam barındırabilmek için gerekli olduğunu söyler. Ward ve Brownlee, biyolojik çeşitliliğin, karbon döngüsünün, küresel sıcaklık değerlerinin ve manyetik alanın, Dünya'nın karmaşık bir yaşam barındırabilmesi için, levha tektoniklerine ihtiyacı olduğunu söyler.

Ward ve Brownlee, sıradağların varlığının Güneş Sisteminden başka yerlerde bulunmamasının bile, tektonik hareketlerin doğrudan kanıtı olduğunu iddia eder ve bu durum yaşamı destekler.

Levha tektonikleri, radyoaktif bozulma esnasında kullanılan kimyasalın içeriğine bağladır. Mafik kayalarının üzerinde yüzecek daha az yoğunlukta kayaların oluşması gerekir.

Ward, Brownlee ve Tima Spohn gibiler, dünya üzerindeki karmaşık yaşamı, levhaların tektonik hareketlerinin, kimyasal bir döngü sağlayarak desteklediğini söyler.

Levha tektonikleri ve kıtaların sürüklenmesi sonucunda, farklı pek çok kıta oluşmuş ve bu kıtalar da pek çok ekosistemin oluşmasına fırsat tanımıştır. Bu durum pek çok türün oluşmasına müsaade etmiş ve böylece, soyun tükenmesi ihtimâline karşı güçlü bir savunma elde edilmiştir.

Türlerin değişimine ve daha sonraları dünyanın kıtaları arasındaki rekabete Büyük Amerika Göçü örnek olarak verilebilir. Bu göç, Kuzey ve Orta Amerika'nın, Güney Afrika ile tektonik hareket sonucu ayrılması ile olmuştur ve yaklaşık 3.5 - 3 Ma kadar sürmüştür. Güney Amerika'nın bozulmamış faunası, 30 milyon yıl boyunca evrimleşmiştir. Pek çok tür, büyük bir kısmı Güney Amerika'dan olmak üzere, Kuzey Amerika'daki hayvanlarla girdikleri rekabet sonucu, yok olmuştur.

Büyük bir uydu 

Ay, sistemde olağandışı bir durumdur; çünkü Güneş Sistemindeki diğer kayaç gezegenler (Merkür ve Venüs) bir uyduya sahip değildir; ya da Mars gibi, ufak asteroitleri yakalayarak elde ettikleri uyduları vardır.

Dev etki teorisi, Ay'ın, Mars boyutlarında bir cisimle çarpışması sonucu oluştuğunu söyler. Theia ve Dünya çarpışmıştır. Bu çarpışma aynı zamanda dünyaya eksen eğikliğini kazandırmış ve dönüş hızı sağlamıştır. Bu ani dönüş, sıcaklıkta değişime neden olmuş ve fotosenteze olanak tanımıştır. Nadir Dünya hipotezi, yörüngedeki gezegene göre, dönüş hızının çok büyük ya da çok küçük olmaması gerektiğini söyler. Büyük bir eksen eğikliğine sahip bir gezegen, mevsimsel değişiklileri çok fazla hissedecektir ve bu karmaşık bir yaşam için uygun değildir. Yavaş veya eksen eğikliğine sahip olmayan bir gezegen ise iklimsel değişikliğin tetikleyeceği olaylardan mahrum olacaktır. Bu bakış açısına göre, Dünya'nın eğikliği tam olarak ideal olarak nitelendirilir. Aynı zamanda, uydusunun kütleçekimi de gezegenin eğikliğini etkiler. Bu eğiklik ve eğikliğin etkileri olmadan, gezegen üzerinde karmaşık bir yaşamın oluşması imkânsıza yakındır.

Eğer Dünya, Ay'a sahip olmasaydı, Güneş'in kütleçekiminden kaynaklanan okyanus gelgitleri, Ay nedeniyle meydana gelen okyanus gelgitlerinin yalnızca yarısı kadar olabilirdi. Büyük bir uydu, büyük miktarlarda gelgitler yaratır ve bu karmaşık bir yaşamın oluşması için gerekli olabilir.

Büyük bir uydu aynı zamanda levha tektoniklerinin olma ihtimâlini de, gelgitler sayesinde arttırır. Ay'ı oluşturan etkinin aynısı, levhaların tektonik hareketlerini de başlatmış olabilir.

Eğer dev bir çarpışma, büyük bir uydu sahibi olmak için tek şartsa, yaşanabilir bölgedeki herhangi bir gezegen, ikiz gezegen şeklinde var olmalıdır. Ancak bu şekilde, büyük bir etki yaratacak ve büyük bir uydu oluşturacak bir çarpışma yaşanabilir. Doğada böyle bir nesnenin varlığının olasılığı yok olarak görünür.

Karmaşık yaşam için bir ya da daha fazla etken 

Gezegenlerin dünya ile benzer davranışlar sergileyip sergilemediğine bakılmaksızın, bazıları hayatın basit bir bakteriden başladığını iddia eder. Biyokimyacı Nick Lane, basit hücrelerin (prokaryot) Dünya'nın oluşumundan kısa bir süre sonra ortaya çıktığı, fakat ataların hepsinde ortak bulunan ökaryotların oluşumu için, Dünyanın oluşumundan bu yana geçen sürenin yaklaşık yarının kullanıldığını savunmaktadır. Bazı bakış açılarına göre, prokaryotlar, ökaryotlara evrimleşmek için gereken hücresel enerjisinin binde onuna sahiptir. İki milyar yıl önce, basit bir hücre kendini çoğaltması esnasında kendiyle birleşerek mitokondriyi oluşturdu ve bu da enerjisinin oluşmasına olanak sağladı. Karşı cinsle çoğalma da evrimsel biyolojideki ana gizemlerden bir tanesidir. Organizmaların %50'si kendi kendine üreyebilirken, diğerlerinin dişi ve erkek diye ayrılmasına neyin neden olduğu hâlâ tam olarak belirginleşmemiştir.

Evrim tarihinde doğru zamanda olmak 

Dünya tarihinde, yaşamın denizlerden başlayarak var olduğu düşünülürken, karmaşık organizmaların evrimini tamamlaması yaklaşık 800 milyon yıl aldı. Dünya üzerindeki medeniyet yaklaşık 10.000 yıldır varolagelmektedir ve uzayla iletişim 80 yıldan daha az bir süreden beri sağlanabilmektedir. Güneş Sistemi'nin yaşı, yaklaşık 4.57 Ga'dır (milyar yıl) ve buna göre aşırı boyutta iklim şartları, süper volkanlar ve büyük meteorların etkileri çok küçük bir dönem kadar sürmüş olarak kalmaktadır. Bu tarz olaylar, yaşamın oluşmasına ve akıllı bir yaşama ziyadesiyle zarar verebilmektedir. Örneğin, Permian-Triassic kütle yok oluşu, Batı Avrupa'daki bir alanın devamlı olarak volkanik tahribata maruz kalması nedeniyle oluşmuştur. Bu olay var olduğu bilinen türlerin %95'ini 251.2Ma'da yok etti. Yaklaşık 65 milyon yıl önce, Chicxulub Krateri etkisi, pek çok gelişmiş türün yok olmasına neden olan etkenlerden bir tanesiydi.

Nadir Dünya hipotezine göre eğer Dünya dışı zeki varlıklar, Dünya ile iletişim kurabilecek kadar bir uzaklıktalarsa, aynı evrim zaman aralığında yaşamış olmalıdırlar. En yakın Dünya benzeri gezegen 11.9 ışık yılı uzaktadır, bu gezegen adaylarından Tau Ceti e ve f, Tau Ceti yıldızı etrafındadırlar; bu yıldızınsa Güneşten 1.23 milyar yıl daha yaşlı olduğu düşünülmektedir.

Yaşamın oluşması ve medeniyetin gelişiminin, gezegenin yaşı ile orantılı olduğunun düşünüldüğü bir varsayımda, 723 Ma ve 12.691ka olmaları gerekir. Güneş Sistemi dışındaki bir gezegende eğer hayat oluşmuşsa, medeniyet ve radyo sinyalleri arasında bayağı zaman geçmiş olmalıdır.

Akıllı yaşamın yıkım riski Drake eşitliğinde bir çarpan değildir. Eocene-Oligocene yok oluş olayından bu yana, çok büyük ölçekli bir yok oluş meydana gelmedi.

Zeki bir yaşamın var olma şansının yüksekliği, sistemde yer alan büyük kütlelere bağlıdır. Örneğin bizim sistemimizde bu görevi Jüpiter ve Ay üstlenmektedir. Bu tarz sistemlerde büyük ölçekli vektör yok oluşu, neredeyse imkânsızdır.

Nadir dünya eşitliği 
Takiben konular Cramer'den alınmıştır. Nadir dünya eşitliği, Ward ve Brownlee'nin Drake eşitliğine karşı oluşturduğu bir eşitliktir. Bu eşitlik, Samanyolu Galaksisinde yer alan karmaşık yaşam barındırabilecek gezegen sayısını hesaplar.

 
eşitlikte:
 N* Samanyolu Galaksisindeki yıldızların sayısıdır. Bu rakam çok iyi tahmin edilemez, çünkü Samanyolu Galaksisinin kütlesi de iyi tahmin edilememektedir. Ek olarak, küçük yıldızların sayısı hakkında çok az bir bilgi vardır. N* en az 100 milyardır ve eğer evrende zor görünür yıldız sayısı çok fazla ise belki de 500 milyarın üzerindedir. 
  bir yıldızın yaşanabilir bölgesindeki ortalama gezegen sayısıdır. Bu bölge oldukça dardır, çünkü bölgenin oluşumu kısıtlanmış pek çok gerekliliğe bağlıdır. Bu bölgedeki gezegenlerin, sıcaklıkları suyu sıvı fazda tutmaya uygun olmalıdır; bu olmadan karmaşık bir yaşam gelişemez. Bu nedenle bu sayı, 1'dir ve büyük ihtimâlle bu üst sınırdır.
Biz  olduğunu var saymaktayız. Nadir Dünya hipotezi diğer 9 Nadir Dünya denkleminin bir listesi olarak aşağıda görünebilir 10^−10 dan büyük olmayan bütün fraksiyonlar aşağıdadır. N, 0 dan küçük 1 den daha büyük olamaz. Ward ve Bownlee aslında N değerini hesaplayamamaktadır. Bu değerler kolaylıkla hesaplanamaz çünkü biz bir veri noktasına kadar olan değerlere sahibiz.
  galaktik yaşanabilir bölgede yer alan yıldızlar için kullanılan bir kesirdir.
  Samanyolunda yer alan, gezegenleri olan yıldızlar için kullanılan bir kesirdir.
  gaz formunda değil de katı metalik yüzeye sahip gezegenler için kullanılan kesirdir.
  yaşanabilir gezegenlerden mikrobik yaşam bulunduranlar için kullanılır ve Ward-Brownlee'ye göre bu kesir çok küçüktür.
  karmaşık yaşam barından gezegenler için kullanılan bir kesirdir. Dünya'da mikrobiyolojik hayatın gelişimi için geçen zamanın %80'nde, sadece bakteriler vardı. Bu nedenle Ward-Browlee'ye göre bu kesir da çok küçüktür. 
  Karmaşık yaşamın var olduğu toplam yaşam aralığıdır. Karmaşık yaşam bir yerde sonsuza kadar var olamaz çünkü gezegene enerji sağlayan yıldızın enerjisi bir süre sonra tükenecektir. Daha sonra bu yıldız bir kızıl deve dönüşür ve yaşanabilir bölgedeki bütün gezegenleri içine alarak yok eder.
  büyük bir uyduya sahip gezegenler için kullanılan bir kesirdir. Eğer dev etki teorisi, Ay'ın kökeni için doğruysa, bu sayı da oldukça küçüktür. 
  Jovianları ile birlikte bulunan gezegenlerin sayısı için kullanılan kesir. Bu nicelik büyük olabilir. 
  düşük sayıda yok olma olayı ile karşı karşıya kalmış gezegenlerin sayısı için kullanılan kesir. Ward-Brownlee'ye göre bu sayı küçük olmalıdır çünkü Dünya baz alınarak düşünüldüğünde, Cambrian patlamasından beri böyle bir olay yaşanmamıştır.
Nadir Dünya Denkleminde, Drake denkleminin aksine, karmaşık bir yaşamın, akıllı bir yaşam formuna dönüşmüş olma olasılığı dikkate alınmaz. Barrow ve Tipler, ilkel kordalılardan evrimin, mesela pikaiadan insan oğluna, beklenmedik bir olay olduğu konusunda hem fikirdir. Örneğin, insanların beyinlerini bu derece geliştirmiş olmaları, pek çok uyum dezavantajını da bir arada beraberinde getirdi. Daha gelişmiş bir metabolizmaya, daha uzun bir gestasyon periyoduna ve çocukluğun ömrün yaklaşık %25'ini kapsamasına neden oldu. İnsanların da dâhil edildiği diğer beklenmedik durumlar: 
 İnsan ellerini kullanabilen bir omurgalıdır. Uyum içerisinde olan bir el-göz koordinasyonu vardır ve bu onu doğada çok maharetli bir varlık haline getirmiştir. 
 İnsanın diğer memelilere kıyasla, çok daha ifade edilebilir bir ses kabiliyeti vardır ve bu konuşmayı olası kılmıştır. Bilgiler paylaşılmış, kültürler oluşturulmuştur. 
 İnsanın soyutluğu formülleştirebilmesi, matematiğin icadına olanak tanımıştır. Böylece de bilim ve teknoloji gelişmeye başlamıştır.

Savunucuları 
Nadir Dünya hipotezini savunan yazarlar:
 Stuart Ross Taylor, Güneş Sistemi uzmanı, bu hipoteze sıkı inanlardandır. Taylor aynı zamanda, Güneş Sistemi'nin de çok ilginç olduğunu söyler çünkü çok fazla şans eseri olay sonucunda oluşmuştur.
 Stephen Webb, Fermi paradoksu hakkındaki aday çözümleri ile bilinen bir fizikçidir. 
 Simon Conway Morris, Nadir Dünya Hipotezlerini Hayatın Çözümü : Yalnız Evrende Kaçınılmaz insanlık isimli kitabının 5. kısmında işleyen bir paleontolog.
 John D. Barrow ve Frank J. Tipler (1986. 3.2, 8.7, 9), Samanyolunda ve hatta bütün evrende var olan zeki tek türün insanlar olmasının çok yüksek ihtimâl olduğunu söyleyen kozmologlar. Antrhropic Cosmological Principle isimli kitaplarının ana konusu bu olmasa da, bu karmaşık yaşamın oluşumu için fiziğin nasıl işlemesi gerektiğini konu almıştır.
 Ray Kurzweil, bir bilgisayar öncüsüdür ve tekilliği savunan kişidir. Dünya'nın, teknolojinin kullanılmaya başladığı tek gezegen olduğunu savunur. Dünya benzeri başka gezegenler var olsa bile, Dünya içlerinde en gelişmişi ve ilerlemiş olanıdır çünkü diğer türlü diğer kültürlerden everenin fiziksel kapasitesine göre bir açıklama olması gerekirdi.
 John Gribbin, üretken bir bilim yazarı. Alone in the Universe: Why Our Planet Is Unique (tr: Evrende Yalnızız: Neden Gezegenimiz Benzersiz?) isimli kitabıyla bu fikrin savunucusudur. 
 Guillermo Gonzalez, galaktik yaşanabilir bölge teriminin yaratıcısı ve astrofizikçi. Bu tezini kitabı The Privileged Planetde, akıllı yaşam formları konseptiyle anlatmıştır. 
 Michael H. Hart, bir astrofizikçi. Yaşanabilir bölgenin ne kadar dar bir alan olduğunu açıkladığı Dünya Dışı Varlıklar: neredeler? ve Atmosferik Evrim, Drake denklemi ve DNA: Sonsuz evrendeki seyrek yaşam kitablarının yazarıdır. 
 Howard Alan Smith, PhD., astrofizikçi ve "Işığın Yanmasına izin ver: Modern kozmoloji ve Kabbalah: din ve bilim arasında yeni bir konuşma" isimli kitabın yazarı.

Eleştiri 
Nadir Dünya Hipotezine karşı pek çok farklı tez vardır.

Hipotezin insan merkezli görünüyor oluşu 
Nadir Dünya hipotezini özetleyecek olursak, karmaşık yaşam formlarının nadir oluşunun nedeni çok ya da az Dünya benzeri bir yüzey ihtiyacı ve uygun bir uydu gereksiniminden kaynaklandığını görülür. Bazı biyologlar, Jack Cohen gibi, bu yaklaşımın çok sınırlayıcı ve kısıtlı olduğunu söyler. Bu savunmayı, çember gibi görürler.

David Darling e göre, Nadir Dünya hipotezi ne bir hipotezdir ne de bir öngörü. Ancak, Dünya üzerindeki hayatın oluşumu ile ilgili bir bilgi verebilir. Ona göre Ward ve Brownlee, kendi düşüncelerini doğrulayacak faktörleri seçmekten başka bir şey yapmamıştır. Dünya ile ilgili neyin olağandışı olup olmadığı önemli değil : uzaydaki her gezegenin kendine özgü barındırdığı şeyler var. Önemli olan şey Dünyanınki gibi olayların olağan dışı değil, kompleks bir hayatı gelişmesi için şart olup olmadığıdır. Bu zamana kadar bunu diyebilecek bir şey görmedik. Eleştiriler aynı zamanda Nadir Dünya hipotezi ve zeki yaşam formlarının tasarlanışı arasında da bir bağlantı olup olmadığını tartışmaktadır.

Güneş sistemi dışında ve anakol yıldızları yörüngesinde döndüğü keşfedilen çok sayıdaki ötegezen 
Güneş Sistemi dışında yapılan keşiflerin sayısında, 1337 gezegen sisteminde 2093 gezegen keşfedilmesi ile artış yaşanmıştır. Nadir Dünya savunucuları Güneş benzeri sistemler dışında yaşam olamayacağını savunurlar. Fakat, bazı dış dünyadaki canlıları inceleyenler, doğru şartlar sağlandığı takdirde yıldız dışı ortamlarda da yaşam oluşabileceğini savunur.

Güncel teknoloji Nadir Dünya kriterlerinin önemi için yapılacak testleri kısıtlamaktadır. Bunlara göre, yüzeydeki su, tektonik hareketler ve büyük bir uydu henüz belirlenememiştir. Dünya boyutlarındaki gezegenleri tespit edebilmek oldukça güçtür. Bilim insanları şu anda kayaç gezegenlerin, Güneş benzeri yıldızların çevresinde bulunduğunu söyleyebilmektedir. Dünya Benzerliği İndeksi (DBİ) kütle, yarıçap ve sıcaklık gibi ölçümler için kriterlerin ölçümlerle sağlanması gerektiğini belirtir.

Yaşanabilir bölgede bulunan karasal gezegenler nadir olmayabilir 

Bazıları yaşanabilir bölgelerde bulunan kayaç gezegen sayısının ( olarak nadir dünya eşitliğinde göstermiştik) oldukça kısıtlayıcı olduğunu düşünür. James Kasting, Titius-Bode yasasını, yaşanabilir bölgeleri en az bir gezegenin bir diğeri etrafında dönebildiği alanlar ve %50 şans olarak yorumlamanın bir hata olduğunu söyleyerek yorumlar. 2013'te Proceeding of the National Academy bir makale yayınlamıştır. Bu makaleye göre, Güneş benzeri yıldızların beşte birinin dünya benzeri gezegenlere sahip olduğu düşünülmektedir. Bu dünya benzeri gezegenlerin de yaşanabilir bölgelerde bulunduğu dile getirilmektedir. 8.8 milyar kadarı dolayısı ile Samanyolunda var olabilir. 4 Kasım 2013'te astronotlar Kepler Uzay Görevinden elde ettikleri verilere dayanarak, kendi yıldızları etrafında Dünya boyutlarında veya kırmızı cücelerin etrafındaki yaşanabilir bölgelerinde dönen 40 milyar kadar gezegen olabileceğini belirtmektedir. Bunların 11 milyar kadarının Güneş benzeri yıldızlar etrafında döndüğü düşünülmektedir.

Jüpiter'in rolü hakkındaki belirsizlik 
, bir sistemin Jovian koruyucusu olarak barındırdığı gezegen sayısıydı. Bu da yok oluş olayları için kullanılan faktörle  alakalı idi. Kasting, 2001'de, Nadir Dünya'yı, Jupiterin bir koruyucu olup olmadığına dair görüşle sorgulamaya başladı. 2005 Nice Model ve 2007 Nice 2 model'i barındıran bilgisayar simülasyonlarına da dayanarak, Jupiterin kütleçekim etkisinin diğer gezegenler üzerinde ikna edici olmayan bir etkiye sahip olduğu anlaşıldı. Horner ve Jones (2008) bilgisayar simülasyonlarını kullanarak yaptıkları bir araştırmada Güneş Sisteminde dolanan bütün gezegenleri, üzerinde yaptığı etki henüz net olmasa da, Dünya üzerinde Jupiter'in korumasından daha fazla etkisi olduğunu buldu. Lexell' kuyruklu yıldızı, Dünya'nın yanından bu zamana kadar kaydedilen herhangi bir kuyruklu yıldıza göre kıl payı ile geçmiştir. Bunun nedeninin ise, Jupiter'in yer çekimi olduğu biliniyordu.

Tektonik hareketler Dünya'ya özgü olmadığı gibi karmaşık yaşam formları için bir gereklilik olmayabilir 

Ward-Brownlee, tektonik hareketlerin karmaşık yaşamın oluşması için gerekli olan biyokimyasal döngüyü desteklemesi için şart olduğunu söylemektedir. Bu hareketlerin, dünya dışında bir yerde de bulunamayacağı ön görülmektedir. Fakat son dönemlerdeki kanıtlar, benzer hareketlerin oluştuğu ya da oluşmakta olduğunu göstermektedir. Örneğin Plüton'un jeolojisi, "dağlar ve volkanlar yoksa, volkanik aktivitelerde olamaz" şeklide Ward-Brownlee tarafından tanımlanmıştır. Fakat bunun aksine, Plüton jeolojik olarak aktif şekilde yüzeyden organik moleküller salgılamaktadır. Tektonik levha hareketleri, Mars İkilemine bir öneri olarak ortaya konmuş ve 2012'de Jeolog An Yin, Marsta aktif olarak var olan levha hareketlerini kanıtlamıştır. Europa'nın da uzun zamandır tektonikleri barındırdığı konusuna şüphe ile yaklaşılıyordu ve 2014 yılında NASA, Europada da levha hareketleri olduğunu duyurdu. Kasting büyük kayaç gezegenlerin levha hareketlerine sahip olmasında ilginç bir durum olmadığını iddia eder. Saf ve sıvı suyun yüzeyde radyoaktif elementlerin yardımı olmaksızın, içsel bir ısı ile var olabileceğini öne sürer. Valencia ve Cowan tarafından yönetilen araştırmalarda, Dünya boyutlu gezegenlerin yanında Süper Dünyaların, ki daha çok bulunuyorlar, da yüzeylerinde tektonik hareketler bulundurmamaları neredeyse olanaksız olarak tanımlanıyor.

Serbest oksijen nadir olmayabileceği gibi çok hücreli yaşam için de bir gereklilik olmayabilir 

Moleküler Oksijen hipotezi, hayvanların varlığı için gereklidir ve Nadir dünya eşitliklerinde  faktörü ile gösterilir. Bu ancak Dünyadaki gibi tektonikler ile sağlanabilir diye düşünülüyordu. Ancak yeni keşiflerle bu durum da geçerliliğini yitirmiş oldu.

Ward-Brownlee "eğer oksijenlenme ve dolayısıyla hayvanların var oluşumu, eğer dünyada kıtalar erozyona hiç uğramasaydı olabilir miydi" diye soruyor. Dünya dışında serbest oksijen son zamanlarda diğer katı cisimlerde de gözlemlenmeye başladı; bunlardan bazıları Merkür, Venüs, Mars ve Jupiter'in 4 uydusu, Satürn'ün uydusu Enceladus, Dione ve Rhea ve hatta kuyruklu yıldızın atmosferidir. Bu, bilim insanlarının, fotosentez dışında bir şeyin oksijence zengin bir ortam yaratıp yaratamayacağına dair araştırma yapmasına neden oldu. Wordsworth (2014), foton ayrışmasının, dünya dışındaki gezegenlerde dünyada olduğu gibi olmayabileceğini, fakat aslında yaşamın oluşmasına neden olabileceğini söyledi. Narita (2015), bununla ilgili Titan'ın jeolojik mekanizmasını ve atmosferdeki oksijeni örnek vermektedir.

Ward ve Brownlee, oksijenin yaşam için vazgeçilmez bir kaynak olduğunu iddia etse de, anaerobik bakterilerin oksijensiz bir metabolizması olduğu bulundu. Akdeniz'in aşağı seviyelerinde tespit edilen bazı canlıların hidrojen tabanlı bir metabolizmasının olduğu, mitokondrisinin bulunmadığı anlaşıldı. Schirrmeister ve Mills'in bağımsız çalışmaları da, dünyadaki çok hücreli yaşamın Büyük Oksijenlenme Olayı'nın bir sonucu olarak değil, çok daha öncesinden beri var olduğunu gösterdi.

NASA bilim adamları Hartman ve McKay, levha hareketlerinin oksijenin yavaş salınımında rolü olabileceğini (dolayısıyla karmaşık yaşamı hızlandıracağı yere yavaşlatmış olabileceğini) savundular. Tilma Spoh tarafından 2014'te yapılan bir bilgisayar simülasyonu ile levha hareketlerinin karmaşık yaşamın oluşumundan kaynaklanabileceğini önerilmiştir. Silikenlerin kayaçlar üzerindeki hareketleri, levhalar arasında su oluşmasına neden olmuş olabilir. Kasting, eğer oksijen Kambriyen patlamasına neden olduysa, oksijeni fotosentezle üreten bütün gezegenlerin karmaşık yaşam bulundurması gerektiğini söyledi.

Manyetik alan bir gereklilik olmayabilir 
Dünyanın manyetik alanının, karmaşık bir hayatın oluşumundaki önemi tartışılmaktadır. Kasting, atmosferin kozmik ışınlara yeterli bir koruma sağladığını ve manyetik kutup değişimleri zamanında bile atmosferi süpürerek geçtiğini iddia eder. Kasting aynı zamanda manyetik alanın rolünü, ökaryotların evrimi esnasında bilinen en eski magnetofosillere dayandırarak reddeder.

Büyük bir uydu nadir veya gerekli olmayabilir 

Büyük bir uydu için gereklilik, fm faktörü ile nadir dünya denklemlerinde bahsedilmiştir ve tartışmalı olan konulardan biridir. Eğer gerekli olduğu düşünülse bile, böyle bir durum Nadir Dünya hipotezinde ön görüldüğü kadar olağandışı bir durum olmayabilir. Princeton Üniversitesinden Edward Belbruno ve J. Richard Gott'ın yaptığı son çalışmalar, Ay'ı oluşturan bir dizi olayın, yani dev etkilerin, diğer gezegen sistemlerinde de meydana gelebileceğini kanıtladı.

Nadir Dünya hipotezinin iddialarından olan Ay'ın Dünya'ya olan sabitliği ve dönüşünün karmaşık bir hayat için gerekli olup olmadığı sorgulanmıştır. Kasting, Ay olmadan Dünya'nın karmaşık bir hayat için uygun iklim şartlarına sahip olacağını ve Ay olmadan dönüş hızının da tahmin edilebileceğini savunur. Dev etki teorisinin, Ay'ın Dünyanın dönüş hızını değiştirdiğini yaklaşık olarak bir günü 5 saat daha uzun yaptığını söylemesine rağmen, Ay bu etkiyi çok yavaş bir sürede yapmaktadır. Yani 100 milyon yıl sonra Dünyanın bir gününü, yaklaşık 24 saat 38 dakika (Mars'ınki ile aynı), 1 milyar yıl sonra 30 saat 23 dakika yapacağı ön görülmektedir. Büyük hızlar, çok kuvvetli rüzgârları var ederken, çok yavaş bir dönüş hızı da çok soğuk bir ortam ve uzun geceler yaratır.

Nadir Dünya hipotezi savunucuları, Dünyanın tektonik hareketlerinin, eğer Ay ve gelgitsel hareketler olmasaydı, oluşmayacağını savunur. Ay'ın gelgit etkisinin tektonik hareketler üzerindeki etkisi hâlâ kanıtlanmamıştır. Ancak, Mars gibi belki de büyük bir uyduya hiç sahip olmamış gezegenlerdeki tektonik hareketler bunun bir kanıtı olabilir. Kasting, büyük bir uydunun, levha tektonikleri için gerekli bir ön ayak olmadığını söyler.

Karmaşık yaşam alternatif yaşam alanlarında ortaya çıkabilir 

Nadir Dünya hipotezi savunucuları, basit bir yaşamın yaygın olabileceğini ancak karmaşık bir yaşamın oluşmak için belirli çevresel koşullar gerektirdiğini savunur. Dirk Schulze-Makuch böyle bir çıkarımı desteklemek için herhangi bir kanıta sahip olunmadığını, alternatif biyokimyasallar ile çok aşırı şartlar altında bile karmaşık hayatın oluşabileceğini savunur. Nadir Dünya hipotezinin savunucuları mikrobik canlıların dünyanın yüzeyinin altında bulunabileceğini söylese de bazıları bu durumda da karmaşık bir yaşamın oluşabileceği görüşünde... . Bazıları, Dünyanın yer altı koşullarına uygun koşullardaki durumlarda canlıların oluşabileceği görüşündedirler; örneğin Europa ve Enceladus gibi. Antik ekosistemlerde var olmuş bu canlılar Dünya'da olduğu gibi, karmaşık bir yaşamın var olmasına öncü olmuş olabilirler ve bu yaşam yerkürenin yüzeyinden bağımsız olarak gelişebilir.

Kaynakça

Dış bağlantılar 
 Ana Sayfa bu Nadir Toprak (arşiv)
 Yorum Nadir Toprak:
 Athena Andreadis, Doktora moleküler biyoloji.
 Kendrick Frazier, editör, Şüpheci Inquirer.
 "Galaktik Yaşanabilir Bölge" Astrobiyoloji Dergisinin18 Mayıs 2001.
 Gregg Easterbrook, "Biz Yalnız?" Atlantic Monthly, Ağustos 1988. Makale özellikleri nelerdir REHA biraz saygı duyar.
 Solstation.com: "Yıldızlar ve Gezegenler Yaşanabilir."
 
 
 

Astrobiyoloji
Dünya
Hipotezler
Yaşamın kökeni