Astrobiyoloji

Astrobiyoloji ya da eksobiyoloji, disiplinlerarası bir bilim olup, özellikle evrende yaşamın ortaya çıkmasını ve evrimini sağlayan jeokimyasal ve biyokimyasal etken ve süreçleri konu alır; bir başka deyişle, evrende biyolojik kökenin, evrimin, dağılımın ve canlıların geleceğinin incelenmesidir. Bu bilimsel disiplinler-arası alan, kısaca, Güneş Sistemimiz içinde ve dışında kalan "yaşanabilir gezegen"lerdeki yaşanabilir ortamların araştırılmasını, abiyogenez (prebiyotik kimya) kanıtlarının araştırılmasını, Marsta ve Güneş Sistemimizde yaşamı, Dünyadaki yaşamın evriminin kökenleri ve erken dönemleri üzerine laboratuvar çalışmalarını ve alan araştırmalarını ve yaşam potansiyelinin Dünya ve uzaydaki zorluklara uyarlanması çalışmalarını kapsar.
Astrobiyolojinin bu tanımı, doğal olarak, yaşamın, yeryüzünde ortaya çıktığı gibi, Güneş Sistemimiz içinde veya dışında bulunan başka yerlerde, başka gezegenlerde de ortaya çıkmış olabileceği kabulünü içerir. Bizimkinden "kökten farklı ortamlar" içeren diğer kozmik cisimler üzerinde de yaşam izleri mevcut olabileceğinden, astrobiyolojide "basit organik madde"den (biyomoleküller, peptidik, nükleik ya da lipidik zincirler) daha karmaşık yapılara (ilk hücreler, ilk genetik sistemler) doğru uzanan evrime hükmeden olası süreçlerin araştırılması söz konusudur. Dolayısıyla bu süreçlerin araştırılmasında, organik kimya, inorganik kimya, biyokimya, hücre biyolojisi, iklimbilim, jeokimya, gezegenbilim ve enformatik modelizasyon gibi çeşitli bilimsel alanların, bir bütünü tamamlayacak tarzda, derin bir etkileşim içinde olmaları kaçınılmaz hale gelir. Örneğin, astrobiyologlar yeni gezegenler keşfetmek ve bunların yaşanabilirliğini saptamak üzere astronomlarla, moleküler etkileşimlerden yaşama geçişi anlamak üzere kimyacılarla, diğer gezegenler üzerindeki anahtar mineraller ve suya ilişkin kanıtları incelemek üzere jeologlarla, en erken yaşam türlerini araştırmak ve anlamak üzere paleontologlar ve moleküler biyologlarla ve bunların yanı sıra, iklimbilimcilerle, gezegenbilimcilerle ve diğer çeşitli bilim dallarındaki bilim insanlarıyla iş birliği içinde çalışırlar. Günümüzde gitgide genişleyen astrobiyoloji aynı zamanda, hangi türde olursa olsun Dünya-dışı yaşama ve varsa Dünya-dışı zeki yaşama ilişkin araştırmayla da (Dünya Dışı Akıllı Yaşam Araştırması) da ilgilenmektedir. Fakat olası gelişmeleri beklemekte olan bu son değinilen araştırma sahası (Dünya Dışı Akıllı Yaşam Araştırması) şimdilik çok marjinal durumdadır.
Astrobiyoloji diğer dünyalardaki yaşamın mahiyeti hakkında kuramsal tahminlerde bulunabilmek ve Dünyanınkinden çok farklı olabilecek biyosferleri tanımlayabilmek ve ayırt edebilmek amacıyla, fizikten, kimyadan, astronomiden, moleküler biyolojiden, ekolojiden, gezegenbilimden ve jeolojiden yararlanır. Astrobiyoloji daha çok bilimsel verilerin yorumlanmasına, yani evrenin diğer ortamları hakkında diğer bilimlerce ortaya koyulmuş ayrıntılı ve güvenilir verilerin yorumlanmasına yoğunlaşır ve öncelikle, mevcut bilimsel kuramlarla çelişmeyen varsayımlarla ilgilenir.
Genel bakış
Astrobiyoloji terimi, eski Yunancadaki yıldız, takımyıldız anlamına gelen astron (ἄστρον), yaşam anlamına gelen bios (βίος) ve çalışma, inceleme anlamına gelen -logia (-λογία) sözcüklerinin birleştirilmesinden oluşmuştur. Astrobiyoloji nispeten kısa zaman önce ortaya çıkmış ve halen gelişmekte olan bir alandır. Evrenin başka yerlerinde yaşamın olup olmadığı meselesi, doğrulanabilir bir varsayım içerdiğinden, bilimsel sorgulamanın geçerli olduğu bir konudur. Bir gezegenbilimci olan David Grinspoon astrobiyolojiye, bilinen bilimsel kuramlar dahilinde bilinmeyen hakkında spekülasyonlarda bulunan bir tür doğal felsefe alanı gözüyle bakar. Bununla birlikte astrobiyoloji, bilimsel sorgulamanın ana-akımı dışında tutulması halinde, başlıbaşına yöntemli bir inceleme alanıdır. NASA ilk astrobiyolojik projesini 1959da hazırlamış, astrobiyolojik programını da 1960'ta belirlemiştir. NASAnın 1976 da uygulamaya koyduğu Viking missions projesi, mümkün yaşam belirtilerini araştırmaya ilişkin üç biyoloji deneyi içeriyordu. NASA 1971de kısa adı SETI olan Dünya Dışı Akıllı Yaşam Araştırması Projesini (Search for Extra-Terrestrial Intelligence) başlattı. Projenin amacı Dünya-dışı bir uygarlıktan veya uzak bir gezegenden gelen mesajların varlığının saptanması ve var olduklarının saptanması halinde bunların incelenmesiydi. Projede olası Dünya-dışı zeki yaşamı özellikle radyoelektrik sinyalleri dinleme yoluyla araştırmaya ağırlık verilmiştir.
Astrobiyoloji 21. yy. da NASAnın ve ESAnın (European Space Agency) Güneş Sistemi keşif projelerinde giderek artan bir önemle odak haline gelmiştir. Bu alanda Avrupalıların astrobiyolojiyle ilgili ilk uygulaması Mayıs 2001de İtalyada yer almış, ardından Aurora Programı uygulamaya konulmuştur. Halihazırda NASA bünyesinde NASA Astrobiyoloji Enstitüsü bu alanda çalışmalarını sürdürmekte ve gerek ABD üniversitelerinde (University of Arizona, Penn State University) gerekse Britanya (University of Glamorgan) Kanada, İrlanda gibi diğer ülkelerin üniversitelerinde okutulan astrobiyoloji, üniversitelerde giderek yaygınlaşmaktadır.
Günümüzde astrobiyolojinin özel bir araştırma alanı da Dünyaya yakınlığı ve jeolojik tarihi nedeniyle Mars gezegeninde yaşamın araştırılmasıdır. Marsın yüzeyinde geçmişte bol miktarda sıvı su bulunduğuna ilişkin olarak günümüzde yeterince kanıt bulunmaktadır. Bilindiği gibi, su, karbon temelli yaşamın oluşmasını haber veren bir ön belirti sayılır. Viking Programı ile Beagle-2 sonda araçlarının her ikisi de özellikle Marsta yaşamın araştırılmasına yönelik çalışmalarla görevlendirilmişti. Bu konuda Viking Programının sonuçlarının yetersiz olduğu kabul edilir. Beagle-2 ise arızalanıp parçalanmıştı.
Astrobiyolojinin baş rolde olacağı bir başka proje Jüpiterin su içerdiği sanılan uydularına uzay gemisinin gönderilmesinin planlandığı Jupiter Icy Moons Orbiter Projesi
idi. Fakat NASAnın tercihlerindeki değişmeler ve 2005te finansmanın kesilmesi sorunu projenin iptalini getirdi. Halihazırda Phoenix, Marstaki mikrobik yaşamın geçmişteki ve şimdiki durumunun anlaşılması için çevreyi ve gezegendeki suyun tarihini araştırmaktadır. NASA bu araştırmanın daha değişik bilim araçlarıyla sürdürülmesi için 2009da da Mars Science Laboratory adlı uzay keşif aracını fırlatmayı planlamıştır.
Amaçlar ve araştırma alanları
Astrobiyolojinin NASA tarafından belirlenen 7 temel amacı ve bunların içerdiği, araştırma alanlarının neler olduklarını gösteren konular şunlardır:
Evrende yaşanabilir ortamların tabiatını ve dağılımını anlamak.
Yaşanabilir gezegenlerin oluşum ve evrim modellerinin oluşturulması.
Güneş Sistemimiz dışındaki yaşanabilir gezegenlerin doğrudan ve dolaylı astronomik gözlemleri.
Yaşanabilir ortamları, prebiyotik kimyayı ve Güneş Sistemimizdeki yaşam belirtilerini şimdiki ve geçmiş halleriyle keşfetmek.
Marsın keşfi
Güneş Sistemi-dışının keşfi.
Kozmik ve gezegensel belirtilerden yola çıkarak yaşamın nasıl meydana gelebileceğini anlamak.
Prebiyotik materyal ve katalizör kaynakları
Fonksiyonel biyomoleküllerin kökenleri ve evrimi
Enerjetik aktarımın (İng.transduction) kökenleri
Hücreselliğin (selülarite) ve protobiyolojik sistemlerin kökenleri
Dünyadaki yaşamın geçmişte gezegensel sistemdeki ve Güneş Sistemindeki değişimlerle nasıl bir etkileşim içinde bulunmuş olduğunu anlamak.
Dünyanın erken biyosferi
Karmaşık yaşamın oluşması
Dünya-dışı olayların biyosfer üzerindeki etkileri
Yaşamın çevresel sınırlarını ve evrim mekanizmalarını (işleyişlerini) anlamak.
Mikroorganizmalardaki moleküler evrim ve çevreye bağımlılık
Mikrobik toplululukların (İng.community) toplu evrimi
Aşırılık gösteren sistemlere biyokimyasal adaptasyon.
Dünyada ve diğer ortamlarda yaşamın geleceğini biçimlendiren ilkeleri anlamak
Çevresel değişimler, element ve unsurların biyota tarafından çevrimi, topluluklar ve ekosistemler
Yaşamın Dünya-dışı ortamlarda adaptasyonu ve evrimi
Dünyadaki ve diğer dünyalardaki yaşam işaretlerinin nasıl farkına varılacağını tanımlamak
Güneş Sistemi materyallerinde aranacak "canlılık işaretleri" (İng. biosignature)
Yakın gezegen sistemlerinde aranacak canlılık işaretleri.
Yöntemler
Alan daraltma
Diğer gezegenlerdeki yaşamı araştırırken, doğru olup olmadıkları henüz bilinemiyorsa da bazı basitleştirici varsayımlardan yola çıkılması astrobiyoloğun hedefini küçültmesi, yani çalışma alanını daraltması ve yükünü hafifletmesi bakımından yararlıdır. Bu bakımdan astrobiyoloji çalışmalarında şu hususlar gözönünde bulundurulur:
Galaksimizdeki yaşam türlerinin büyük çoğunluğunun kimyasal yapısının Dünyada olduğu gibi karbon temelli (İng. carbon-based life) olduğu sanılmaktadır. Karbon temelli olmayan yaşamın mümkün olabileceği kabul edilmekle birlikte, şu nokta gözden uzak tutulmaz: Karbon, istisnai bir özelliğe sahiptir; çevresinde geniş bir molekül çeşitliliği oluşabilmektedir.
Bu bakımdan sıvı su yaşam için olumlu bir etken olarak kabul edilir; çünkü yaygın bir molekül olup, yaşamın ortaya çıkmasını sağlayan "karbon temelli" karmaşık moleküllerin oluşumu için mükemmel bir çevre sağlar. Bazı araştırmacılar bu bakımdan amonyağın ya da amonyak ile su karışımının daha olumlu bir etken olduğunu belirtirler. Bu tür ortamlar gerek karbon temelli yaşam, gerekse "karbon temelli olmayan yaşam" için elverişli ortamlar olarak kabul edilirler.
Üçüncüsü, gezegensel yaşanabilirlik kavramından hareketle, yaşamın geliştiği gezegenlerin çevresinde dolandıkları yıldızların Güneş-benzeri yıldızlar olması hususudur. Çok büyük yıldızlar nispeten kısa ömürlü olurlar, yani çevrelerinde dolanan gezegenlere, üzerlerinde yaşamın gelişebilmesi için yeterince zaman tanımayabilirler. Çok küçük yıldızlar da gezegenlere çok az ısı verirler. Bir gezegenin yeterince kalın bir atmosferi olmaması, gezegenin bir tarafının fırında kızarmış gibi bir hal almasına karşılık, diğer tarafının buzlaşmış bir hale gelmesi sonucunu doğurur. Fakat 2005te bu husus (gezegensel yaşanabilirlik için yıldızın Güneş-benzeri bir yıldız olması şartı) yeniden gözden geçirilmek üzere bilimsel topluluğun dikkatine sunulmuştur. Çünkü Kızıl cüce tipindeki yıldızlar da uzun ömürlü olduklarından, kalın atmosferli gezegenlerinde yaşamın gelişebilmiş olması gayet mümkündür. Bu nokta son derece anlamlıdır, çünkü kızıl cüceler son derece yaygındır.
Galaksimizdeki yıldızların % 10unun Güneş-benzeri yıldızlar olduğu sanılmaktadır. Güneşimizden yaklaşık 100 ışık yılı uzaklık içinde böyle 1000 kadar Güneş-benzeri güneş bulunmaktadır. Bu yıldızlar ya da güneşlerin Dünya Dışı Akıllı Yaşam Araştırması kapsamındaki yıldızlar-arası dinlemede öncelikli hedefler olmasında yarar görülmektedir.
Astrobiyolojiye yardımcı dallar
Astronomi
Astronomiye ilişkin astrobiyolojik araştırmaların çoğu, yaşam Dünyada ortaya çıktığına göre, Güneş Sistemimiz dışındaki Dünyaya benzer özellikler taşıyan gezegenlerde de ortaya çıkabilir varsayımından hareketle, Güneş Sistemi-dışı gezegenlerin keşfi kategorisinde yer alır. Bu yüzden, olanakların bir kısmı Güneş Sistemi dışındaki Dünya-benzeri gezegenlerin keşfine tahsis edilmiştir. Bu araştırmalar özellikle NASAnın Terrestrial Planet Finder ve ESAnın Darwin adlı programlarında yer almaktadır. Ayrıca Güneş Sistemimiz dışındaki gezegenleri araştırmak üzere NASA Kepler Mission uzay gemisini Mart 2009da fırlatmayı planlamıştır, Fransızların kısa adı CNES olan Uzay İncelemeleri Ulusal Merkezi (The Centre National d'Etudes Spatiales) ise COROT adlı uzay teleskobu aracını 2006da fırlatmıştır. Güneş Sistemi dışındaki Dünya-benzeri gezegenlerin keşfi konusunda, uzay araçlarıyla sürdürülen çalışmaların yanı sıra, bunlar kadar önemli tutulmamakla birlikte, yerde sürdürülen çalışmalar da bulunmaktadır.
Bu fırlatma çalışmalarının amacı yalnızca Dünya büyüklüğündeki gezegenleri saptamak değil, aynı zamanda gezegenlerden çıkan ışıkları spektroskopla doğrudan doğruya (Dünya atmosferi gibi çeşitli etkileyici faktörlere maruz kalmadan) analiz edebilmektir. Bu tayf analizlerinin incelenmesiyle Güneş Sisteminin dışındaki bir gezegenin temel içeriği, atmosferi ve yüzeyi saptanabilir ki, bu da gezegen üzerinde yaşam olasılığının belirlenmesinde son derece yararlı bilgiler sağlar. NASAnın bir araştırma grubu olan Virtual Planet Laboratory adlı grup,
Terrestrial Planet Finder ve Darwin projeleri kapsamında fırlatılan ve fırlatılacak uzay araçları tarafından saptanacak gezegenlerin neye benzediğini anlamak ve daha sağlıklı yorumlar yapabilmek üzere, bu gezegenlerin kapsamlı bilgisayar modellemeleri üzerinde çalışmaktadır. Umulan odur ki, uzay araçlarının saptayacağı tayf analizleriyle bu grubun vardığı sonuçlar, bir gün bu gezegenlerde yaşamın varlığını gösterecek şekilde çakışırlar. Güneş Sistemimiz dışındaki gezegenlerin yüzey ve atmosfer özelliklerinin anlaşılmasında ışımalarının fotometrik incelenmesi de ipucu niteliğinde veriler sağlamaktadır.
"Dünya-dışı zeki yaşam"ın bulunduğu gezegenlerin tahmini sayısı Drake denklemi yoluyla hesaplanır. Bu hesaplamada güneşlerine uygun uzaklıkta olan gezegenlerin sayısı, bunlar içinden koşulları yaşamın oluşmasına elverişli gezegenlerin sayısı gibi parametreler kullanılır.
Hesap sonucunda evrenin gözlemleyebildiğimiz kısmında (100 milyar galakside) yaşamın oluşmasına elverişli bir gezegene sahip yıldızların sayısı 71022 olarak çıkmaktadır. Bu hesaplamayla yalnızca 300 milyar yıldız içeren Samanyolu galaksimizde olması mümkün Dünya-dışı uygarlıkların sayısı yirmi ile birkaç milyon arasındadır. Bu denklemle, iletişim kurulabilecek Dünya-dışı uygarlıkların sayısı da hesaplanabilmektedir.
Denklem şudur::
Denklemdeki matematiksel sembollerin anlamları şöyledir:
N= İletişim kurabilecek Dünya-dışı uygarlıkların sayısı
R = Güneşimiz gibi uygun yıldızların oluşum oranı
fp = Bu yıldızlardan gezegenli olanların ayrılma değeri (Kanıtlar Güneşimiz gibi yıldızların gezegen sistemleri olduğunu göstermektedir)
fl = Bu gezegenlerden yaşamın oluşmasına elverişli Dünya-benzeri gezegenlerin ayrılma değeri
fi= Yaşamın oluşabileceği Dünya-benzeri gezegenlerden zekanın gelişebileceği gezegenlerin ayrılma değeri
fc = Zekanın gelişebileceği gezegenlerden iletişim kurulmasına olanak sağlayanların ayrılma değeri (üzerinde elektromanyetik iletişim teknolojisinin geliştiği gezegenlerin ayrılma değeri)
L = Bütün bu olanaklara sahip uygarlıkların varlıklarını sürdürebilme süresi (ömrü)
Denklemdeki mantık doğru olmakla birlikte, birçok bakımdan hata payı olduğu bilinmektedir ve bu, gözden uzak tutulmamalıdır. Dünya dışı yaşamın varlığıyla ilgili bu tür hesaplamaların sonuçlarına karşı çıkan bir varsayım Fermi paradoksu adıyla bilinir. Fermi paradoksuna göre eğer evrende zeki yaşam yaygınsa, onun kendini belli eden işaretlerinin olması gerekir. SETI gibi projelerin de amacı budur, yani Dünya-dışı zeki uygarlıkların yayınlamış olabileceği radyo yayınlarını yakalamaya çalışmaktır.
Astrobiyolojide bir başka etkin araştırma alanı gezegensel sistemlerin oluşumudur. Kimileri Güneş Sistemimizin oluşum özelliklerinin gezegenimizdeki zeki yaşamın oluşumunu takviye ettiğini ileri sürmektedir. Ancak bugüne kadar hiçbir kesin sonuca ulaşılamamıştır.
Biyoloji
Ekstremofiller (en aşırı özelliklerdeki ortamlarda yaşayabilen organizmalar) astrobiyologlar için esaslı bir araştırma unsuru oluşturmaktadır. Biyota içeren böyle organizmalar okyanus yüzeyinden kilometrelerce aşağıda (hidrotermal bacalar yakınında) yaşayabilmekte, hatta ekstremofil mikroplar yüksek ölçüde asitli ortamlarda yaşayabilmektedir. Son zamanlarda, ekstremofillerin yaşama hiç de elverişli olmayan koşulllarda yaşayabiliyor olmalarının keşfi astrobiyologlara ilham kaynağı olmuştur. Bu organizmaların karakteristik özelliklerinin, çevrelerinin ve evrimsel yollarının tanımlanmasının evrenin başka yerlerinde yaşamın nasıl gelişebileceğinin anlaşılmasında çok önemli bir husus olduğu düşünülmektedir. Bu bakteriler Dünyada aşırı sıcak ortamlarda (termofil organizması), aşırı basınçlı ortamlarda (piezofil), asitli ortamlarda (asidofil, alkalofil) ve ışınımlı ortamlarda (radyorezistan organizma) yaşayabildiğine göre, bu koşulları içeren gezegenlerde yaşamamaları için hiçbir neden yoktur. Kısa zaman önce bir astrobiyolog ekibi okyanus diplerindeki hidrotermal bacalar yakınında yaşayan ekstremofilleri incelemek üzere hidrobiyologlar ve deniz jeologlarıyla işbirliğinde bulunmuştur. Bilim insanları bu incelemede edinecekleri bulguları Güneş Sistemimizdeki Europa gibi doğal uydularda mevcut olabilecek yaşam üzerine geliştirecekleri hipotezlerde kullanmayı ummaktadırlar.
Yaşamın evriminden ayrı olarak yaşamın kökeni halen devam eden bir başka araştırma alanıdır. Güneş ışığının etkisinde oksijensiz bir atmosfer ortamında organik moleküllerden bir ilkel çorba oluşabileceğini iddia eden Aleksandr İvanoviç Oparin ve J. B. S. Haldane tarafından ortaya atılan varsayıma göre, ilk zamanlarda Dünyada öyle elverişli koşullar hüküm sürüyordu ki, bu koşullar inorganik maddelerden organik bileşimlerin oluşmasını sağlayıcı, yani bu sürece sevk edici bir nitelikteydi ve böylece, oluşan bazı ortak kimyasal ürünlerin günümüzde gördüğümüz tüm yaşam türlerinde bulunmasını sağlamış oldular. Bu sürecin incelenmesi olan "prebiyotik kimya" (abiyogenez), az çok ilerleme kaydetmiş olmakla birlikte, yaşamın Dünyada bu şekilde oluşup oluşmadığı konusunda halen pek açık değildir. Bu varsayıma alternatif teori olan panspermia teorisine göre ise yaşamın ilk unsurları Dünyanınkinden daha elverişli koşullara sahip bir başka gezegen ya da kozmik cisimde oluşmuş ve herhangi bir yolla Dünyaya aktarılmış olmalıydı.
Astrojeoloji
Astrojeoloji gezegenler, doğal uydular, asteroitler, kuyrukluyıldızlar, meteorlar gibi gök cisimlerinin jeolojisine ilişkin bir gezegenbilim disiplinidir. Astrojeolojinin sağladığı veriler, üzerinde yaşamın başlayabilmesi ve gelişebilmesi konusunda bir gezegen ya da uydunun sahip olduğu elverişli potansiyeli, yani gezegensel yaşanabilirliğini ölçebilmemizi sağlamaktadır. Astrojeolojinin bir ek disiplini jeokimyadır. Jeokimya ya da yerkimyası Dünya'nın ve diğer gezegenlerin kimyasal bileşimlerini, kaya ve toprakları etki altında tutan kimyasal süreç ve tepkileri, Dünyanın kimyasal bileşenlerine ilişkin maddi ve enerjetik döngüleri ve bunların atmosfer ve hidrosfer ile etkileşimlerini yer ve zaman bakımından konu alan bir daldır. Bu daldaki bazı uzmanlık alanları kozmokimyayı, biyokimyayı ve organik jeokimyayı içerirler.
Fosiller Dünyadaki yaşamın bilinen en eski kanıtlarını sağlarlar. Bu buluntuların incelenmesiyle palentologlar Dünyanın erken dönemlerinde ortaya çıkan organizma tiplerini daha iyi anlama olanağını bulurlar. Batı Avustralyadaki Pilbara ve Antarktikadaki McMurdo gibi Dünyadaki bazı bölgeler, Marstaki bölgelere jeolojik olarak eş tutulmaktadır ve böylece bu bölgeler, Marsta geçmişte var olmuş yaşamı nasıl araştırabileceğimiz konusunda bizlere ipuçları sağlamaktadır.
Yaşamın oluşabileceği kozmik cisimler
Yaşamın oluşabilmesi için koşullar
Bugünkü çoğunluk kabulüne göre, bir gezegen üzerinde yaşamın ortaya çıkabilmesi için zaruri koşullar olarak, genellikle sıvı suyun, azotun, karbonun ve muhtemelen silisyumun varlığı gerekmektedir. Ayrıca gezegenin yörüngesinin, ait olduğu güneş sistemindeki yerinin yaşanabilir kuşakta (kabaca sistemin merkezindeki yıldızdan Güneşin Dünyaya uzaklığı kadar bir uzaklıkta olan kuşak) sabit olması gerekmektedir. Bugünkü genel kabule göre, Dünyadakine benzer bir atmosferden ve sudan yoksun bir gezegende yaşamın var olabilmesi son derece spekülatif bir fikirdir. Sonuç olarak, evrende yaşamı araştırma programları gezegenimizdeki bu yaşam standartlarından yola çıkan güncel bilimsel bilgilerden hareketle yapılmaktadır.
Güneş Sisteminde yaşam
Güneş Sistemimizde Jüpiter gibi gaz devi olan bazı gezegenlerin sıvı sudan oluşmuş okyanuslara sahip, katı yüzeyli ve yaşama elverişli uydularının olması gayet mümkündür. Güneş Sistemimizde sıcak, kayalık, bol maden içeren, Dünya gibi bir gezegen olup olmadığı henüz bilinmemektedir. Eldeki verilere göre, Güneş Sistemimizde Dünya haricinde yaşam barındırmaya en elverişli üç aday Mars gezegeni, Jüpiterin uydusu Europa ve Satürnün uydusu Titandır. Bu düşünce hücreler için çözücü (İng. solvent) olduğundan yaşam için temel bir molekül sayılan sıvı suyu Mars ve Europanın yeryuvarının içeriyor olması olgusuna ve Titanın da içerme olasılığı üzerine kuruludur. 1970'li yıllardan itibaren Mars, Europa, Titan, Enceladus gibi birçok gök cisminde su buzu bulunduğunun keşfi astronomların suyun yaygın bir kimyasal bileşim olmadığı yönündeki önceki kanaatini değiştirmeye başlamıştır.
Marsta yaşam
Marsın geçmişindeki sıvı su akışları Marsın yaşanabilirlik potansiyeli taşıdığını ortaya koymaktadır. Marsta su kutup bölgelerinde bulunur. Mars yüzeyinde sıvı suyun bulunmadığı konusunda günümüze dek çok tartışmalar olmuşsa da, kısa zaman önceki son saptamalara göre, su akışının aşındırmasıyla açılabilecek yeni yollar oluşmaktadır ki, bu gözlemler Mars yüzeyinde, geçici de olsa, sıvı suyun olabileceğini ve muhtemelen yeraltında da geniş sıvı su rezervlerinin bulunduğunu ortaya koymaktadır. Merih yüzeyindeki düşük ısısı ve düşük basınç altında yüzeye çıkan suyun çok tuzlu olduğu sanılmaktadır.
Verilere göre, Marsın atmosferi ince olup, Mars yüzeyindeki sular yaşam için gerekenden çok daha tuzlu ve çok daha asitlidir; Gezegen geçmişte günümüzdeki haline kıyasla daha yaşanabilir haldeydi. Fakat, tartışmalı olmakla birlikte, 1970'lerdeki Viking Programı sırasında Mars toprağındaki mikroorganizmaların saptanması amacıyla Marstan getirilen örneklerde bazı pozitif görünen sonuçlar elde edilmiştir. Viking Programıyla edinilen verilerden yararlanan profesör Gilbert Levin, Rafaël Navarro-González ve Ronalds Paepe yeni bir taksonomik sistem hazırladılar ve bu sistemde Marstaki yaşam türü Gillevinia straata adı altında ele alındı.
Sonraki yıllarda Phoenix Mars Lander tarafından yürütülen deneyler Mars toprağında sodyum, potasyum ve klorür içeren bir alkali bulunduğunu gösterdi. Bu besleyici toprak yaşamı taşımaya gayet elverişliydi. Öte yandan 2004te iki yer teleskobu Merih atmosferinde metanın varlığını gösteren tayf işareti saptadılar. Kısa zaman önce Mars yörüngesindeki uzay gemileri Mars atmosferindemetan ve formaldehit olduğunu doğruladılar. Bu saptamalar Mars'ta yaşamın varlığını ima eden işaretler olarak yorumlandı; zira bu kimyasal bileşikler Mars atmosferinde hızla çözünmektedir.
2011de Marsta olması planlanan Mars Science Laboratory adlı sonda aracı, burada jeokimyasal mı yoksa biyolojik bir kökenin mi söz konusu olduğunu anlamak üzere Mars atmosferinde metan (CH4) ve karbondioksitteki (CO2) karbon izotop oranlarıyla ve oksijenle ilgili ölçümlerde bulunacaktır.

Marsta biyolojik kökenli oldukları ileri sürülen oluşumlardan en tanınmışları koyu kumul lekeleri adıyla bilinen oluşumlardır. İlk kez Mars Global Surveyor tarafından 1998-1999 yıllarında gönderilen fotoğraflarla keşfedilen koyu kumul lekeleri Marsın özellikle güney kutup bölgesinde (60-80enlemleri arasında) görülebilen, buz tabakasının üzerinde veya altında beliren, mahiyeti henüz anlaşılamamış oluşumlardır. Mars ilkbaharının başlarında belirmekte ve kış başlarında yok olmaktadırlar. Bunların kış boyunca buz tabakasının altında kalan fotosentetik koloniler, yani fotosentez yapan ve yakın çevrelerini ısıtan mikroorganizmalar oldukları ileri sürülmektedir.
Europada yaşam
Jüpiterin doğal uydularından Europanın dış yüzeydeki buz tabakasının altında sıvı su okyanusunun bulunduğu, bir başka deyişle, Europa uydusunun dışı buz tutmuş bir okyanusla kaplı olduğu sanılmaktadır. Bu sıvı su, esas olarak gelgit etkisiyle ısınmaya maruz kalmakla birlikte, ayrıca okyanus tabanındaki volkanik çatlaklar (hidrotermal bacalar) tarafından da ısıtılıyor olabilir. Kalınlığı 10 km. olduğu tahmin edilen bu buz tabakasının altındaki sıvı su okyanusunda güneş ışığı olmasa da büyük basınçlara dayanıklı piezofil türü organizmaların gelişebileceği düşünülmektedir. Bilim insanları bu okyanusun koşullarını çözebilmek üzere, çalışmalarında Dünyadaki, buzlar altında kalmış bir göl olan Vostok Gölünü (Antarktika) model olarak ele almaktadırlar.
Titanda yaşam
Yaşam içerme potansiyeline sahip bir diğer gök cismi Satürnün en büyük uydusu Titandır. Titanın Dünyanın ilk zamanlardaki koşullarına sahip bulunduğu anlaşılmıştır. Titandaki göller Dünya dışındaki ilk keşfedilen göllerdir. Bu göllerdeki sıvının su olmadığı, etan ya da metan olduğu düşünülmektedir. Bununla birlikte, Satürn ve uyduları hakkındabilgi toplamak üzere gönderilen, NASA ve ESAnın (European Space Agency) ortak yapımı olan robotik uzay gemisi CassiniHuygens ın Mart 2008de sağladığı veriler, Titanın sıvı ve amonyak içerdiğini ortaya koymuştur. (ABD sonda aracı Cassininin indirdiği Avrupa sonda aracı Huygens Ocak 2005te yüzeye konan ilk araç olmuştur.) 17 janvier 2005 Astrobiyologların Titana ilgi göstermelerinin bir başka nedeni, azot, metan ve başka bileşimler içeren, basıncı Dünyadakinin 1,5 misli olan atmosferidir. Atmosferi Dünyada yaşamın başladığı dönemde sahip olduğu atmosferle aynı özelliklere sahiptir. Ayrıca Satürnün bir başka uydusu olan Enceladusun buzlu yüzeyi altında bir okyanusun uzandığı sanılmaktadır.
Ksenobiyoloji
Dünya-dışı yaşama ilişkin sistemli araştırma, çokdisiplinli muteber bir bilimsel çalışma olup İngiltere, ABD ve Kanada gibi birçok ülkenin üniversitelerinde okutulmaktadır; Amerikan hükumeti ise bu alanda NASA Astrobiyoloji Enstitüsünü kurmuştur. Bununla birlikte Dünya-dışı yaşamın nitelenmesinin yerine oturmuş olduğu pek söylenemez. Muhtemel Dünya-dışı yaşamın nasıl bir şey olduğu, türleri ve mahiyeti hakkında bir konsensüs yoktur. Bu alandaki hipotezler ve tahminler büyük bir çeşitlilik göstermektedir.
Kimilerine göre ksenobiyoloji (xenobiology) ve astrobiyoloji yanlışlıkla eşanlamlı olarak kullanılan iki terimdir. Böyle düşünenlerden biyolog Jack Cohen ve matematikçi Ian Stewart ksenobiyojiyi astrobiyolojiden ayırt ederler. Onlara göre, astrobiyoloji yalnızca Güneş Sistemi dışında Dünya-benzeri yaşam araştırmasıdır. Evrende yaşam konusuna daha geniş bir perspektiften bakan ve evrendeki yaşamın Dünyadaki yaşama benzer olmayabileceğinden yola çıkan kseonobiyologlar ise, karbon şovenizmi adı verilen yaşamın muhakkak karbon temelli olduğu görüşüne karşı çıkarlar ve çalışmalarında karbon ve oksijene gerek duymayabilecek canlı türleri de olabileceği olasılığını gözden uzak tutmazlar.
Güneş Sistemi dışında yaşam
Günümüzde Güneş Sistemimiz dışındaki Dünya-dışı yaşamı saptamamız olanaklı değildir. Bununla birlikte, gündemde bu amaçla hazırlanan birçok proje bulunmaktadır. Gelişen keşif ve gözlem yöntemleri sayesinde giderek daha fazla yeni gezegen sistemleri keşfedilmektedir ve bunlardan bazıları hiç kuşku yok ki bizim sistemimizin benzerleri olacaktır. Nitekim NASAnın Mart 2009da fırlatılan Kepler Uzay Teleskobu aracının amaçlarından biri de Dünya benzeri gezegenleri saptamaktır. Bunu yıldızların ışık eğrisinde(İn. Light curve) ölçümlerde bulunarak gerçekleştirecektir. Günümüzde kızılötesi astronomisisayesinde uzak yıldız sistemlerinin toz ve asteroit kuşakları gibi çeşitli bileşenleri giderek daha fazla gün ışığına çıkarılmaktadır. Güneş Sistemimiz dışındaki bir gezegenin 1995'te keşfedilmesinden beri, Güneş Sistemi dışındaki yaşamın, varsa, atmosferlerin spektroskopi yoluyla incelenmesi sayesinde saptanabileceği düşünülmektedir. Kısa adı ESA (European Space Agency) olan Avrupa Uzay Dairesi nin bu alandaki bir projesi 2025 yılına uzanmakta olup Darwin Uzay Projesi adını taşır. Darwin Projesinin 2020 yılına doğru Güneş Sistemimiz dışında yeni gezegenleri gün ışığına çıkarması ve bunlardaki muhtemel ilkel yaşam izlerini keşfetmesi beklenmektedir. Proje kapsamında uzaya yeni bir model easas alınarak hazırlanan 5 teleskopun uzaya yerleştirilmesi söz konusudur.
Bir güneş sisteminde "yaşanabilir kuşak"ta (güneş sistemlerinde Dünya'nın Güneş'e uzaklığı kadar uzaklıktaki kuşak) yer alan "yaşanabilir gezegen"lere ilişkin meselelere cevap arama çabaları günümüzde hayli yol katetmiş durumdadır ve bazı başarılar elde etmiş bulunmaktadır. Örneğin günümüzde "Doppler spektroskopisi" ve transit yöntemleriyle Güneş Sistemi dışındaki gezegenler keşfedilebilmektedir. Bu sayede, çevrelerinde gezegenlerin dolandığı yıldızların sayısının sanılandan çok daha fazla oldukları anlaşılmaya başlanmıştır. Güneş Sistemimiz dışındaki, diğer güneş sistemlerinin "yaşanabilir kuşak"larında yer alan gezegenlerden ilk keşfedileni, dikeyhızdan yararlanılarak keşfedilmiş Gliese 581 c adlı gezegendir. Bu gezegen 4 Nisan 2007de Fransız, Portekiz ve İsviçreli astronomlardan oluşan bir ekip tarafından keşfedilmiş olup, 20 ışık yılı uzaklıkta bulunan kızıl cüce tipindeki Gliese 581 yıldızı çevresinde dolanır. Dolayısıyla bu gezegen yüzey ısısı bakımından Dünya ile büyük benzerlikler taşıyor olmalıdır. Bu gezegenin ortalama sıcaklığının -3 C ile 40 C arasında değiştiği sanılmaktadır ki, bu da yüzeyinde suyun sıvı halde olabileceği anlamına gelmektedir.
Uzaydan gelenlerin araştırılması: Meteorlar
Astrobiyolojinin 1970'li yıllardan itibaren ilgi odağı olmasında bazı meteorlar üzerinde aminoasitlerin keşfinin etkisi büyüktür. Bazı meteorlar üzerindeki incelemeler, sonuçları tartışmalı da olsa, Dünya-dışı yaşamın ipuçlarını veriyor gibi görünmektedir. Bu meteorlardan en tanınmışları şunlardır:
Murchison meteoru: 28 Eylül 1969 tarihinde Avustralyada adını aldığı yere (Murchison, Victoria) düştüğü gözlemlenmiştir. Organik bileşikleri bolca içeren meteorlar grubunda ve CM karbonlu kondirit grubunda sınıflanır.
100 kg. ağırlığında olup, büyüklüğü sayesinde en fazla incelenen meteorlardan biridir. 1970'li yıllarda bu meteor üzerinde yalnızca üçü doğal olan 70 farklı aminoasit keşfedilmiştir. Meteor sık rastlanan aminoasitlerden glisin, alanin ve glutamik asiti içerdiği gibi, pek sık rastlanmayan isovaline ve pseudoleucine gibi aminoasitleri de içeriyordu.
Bu meteor yaşamın kökeni hakkında o zamana dek mevcut kavramların sarsılmasına yol açmış ve Dünyadaki yaşamın kökeninin Dünya-dışı olabilme olasılığının da var olduğunu ortaya koymuştur. Bu organik bileşiklerden ilginç olanlarından ikisi pürinler ve pirimidinlerdir; çünkü bu moleküller DNA ve RNAnın temelleri sayılırlar. İncelemeler sonucunda oluşturulan ilk rapor, aminoasitlerin rasemik olduğunu ve dünyasal bir bulaşmanın (kontaminasyon) söz konusu olmayıp, kaynağın Dünya-dışı olduğunu ortaya koydu. Meteorda özel bir aminoasit ailesinde sınıflanan diamino aside de rastlanmıştır. Daha sonra 1997de yapılan incelemeler enantiyomeraminoasitlerin nitrojenin 15N izotopuyla zenginleşmiş olduğunu gösterdi ki, bu, kaynağın Dünya-dışı olduğunu bir kez daha ortaya koyuyordu. 2008de yapılan son inceleme meteorun nükleobazlar içerdiğini göstermiş olup, karbon testleri bu oluşumların hiçbir dünyasal köken göstermediğini ortaya koydu.
Nakhla meteoru: SNC Grubunda<ref>[http://en. wikipedia. org/w/index. php?title=Mars_meteorite&action=edit&section=2 Shergottites /Nakhlites /Chassignites']</ref> sınıflandırılan Mars kökenli bir meteordur. Mars yüzeyine büyük bir cismin çarpmasıyla fırlamış olduğu düşünülen bu meteor, 28 Haziran 1911de İskenderiyenin (Mısır) Nakhla bölgesine düşmüştür."Rotating image of a Nakhla meteorite fragment ". London Natural History Museum. 2008. . Retrieved on 2008-08-17. Meteordan koparılan bir parça 1998de NASA'nın Johnson Uzay Merkezinden bir ekip tarafından, optik mikroskobun yanı sıra SEM (scanning electron microscope) elektron mikroskobu da kullanılarak incelenmiştir. İncelemede saptanan, biçim ve boyutları bakımından Dünyadaki fosilleşmiş nanobakterileri andıran nesneler ve Dünyadan bulaşmamış orijinal karbon izleri Marsta en -azından bir zamanlar- yaşamın olduğunu ortaya koymuştur. Meyer, C. (2004). " http://www-curator. jsc. nasa. gov/antmet/mmc/Nakhla. pdf Mars Meteorite Compendium" (PDF). NASA. Bu sonuca yapılan Dünyadan bulaşma olabileceği yönünde yapılan itirazlardan sonra, 2000 yılında bu kez sıvı gaz kromatografisi ve mass spektrometri yöntemleriyle çalışılmış ve incelemeler sonucunda NASA uzmanları Nakhla metorunundaki organik maddenin % 75inin kesinlikle hiçbir şekilde Dünyadan bulaşmamış olduğunu açıklamıştır. Evidence for ancient Martian life. E. K. Gibson Jr., F. Westall, D. S. McKay, K. Thomas-Keprta, S. Wentworth, and C. S. Romanek, Mail Code SN2, NASA Johnson Space Center, Houston TX 77058, USA. Bu açıklamayla meteorun ilgi odağı olmasından sonra, 2006da NASA Londra Doğal Tarih Müzesinden meteorun incelenen birinci parçadan daha büyük bir parçasını daha almayı başarmıştır. İkinci parça üzerinde yapılan incelemelerde ayrıca geniş ölçüde dendritik karbona rastlanmıştır. Kesin sonuçlar 2006da yayımlandığında bazı bağımsız araştırmacılar bu karbon oluşumlarının biyolojik kökenli olması gerektiği sonucuna varmışlardır.
ALH84001 meteoru (Allan Hills 84001): 1984te Antarktikada kısa adı ANSMET (ANtarctic Search for METeorites) olan Antarktika Meteor Araştırma Projesi ekibi tarafından bulunmuştur. Ağırlığı 1,93 kg. dır. Yapılan hesaplamalara göre, Marstan 17 milyon yıl önce fırlamış ve 11.000 yıl süren bir yolculuktan sonra Dünyaya, Antarktika buzlarına düşmüştür. NASA tarafından yapılan ilk bileşim incelemeleri bazı mikroorganizmalarla ilgili bir tür manyetit olduğunu göstermiştir. Daha sonra Ağustos 2002de Thomas-Keptranın başkanlığındaki bir başka ekip tarafından yapılan incelemeler bu manyetitin % 25inin yeryüzünde ancak biyolojik faaliyet sonucunda oluşabilen tekbiçimli küçük kristallerden oluşmuş olduğunu ortaya koydu. Taşın geri kalan % 75'lik kısmı normaldi, yani bilinen inorganik maddeden oluşuyordu. Taşta polisiklik aromatik hidrokarbonların saptanması taşın vaktiyle yüzeyden uzakta bulunduğunu göstermektedir. Taşta saptanan bazı yapılar Dünya daki mineralleşmiş bakterileri ve fibrillerini andırmaktadır.
Bu oluşumlar biçim ve boyut bakımından fosilleşmiş nanobakterilere benzemektedir. Varılan sonuca göre bunlar Mars üzerindeki ilk yaşam türleriydi."Allan Hills 84001 ". The Meteorolitical Society. April 2008. McKay, D. S., Gibson, E. K., ThomasKeprta, K. L., Vali, H., Romanek, C. S., Clemett, S. J., Chillier, X. D. F., Maechling, C. R., Zare, R. N. (1996). "Search for Past Life on Mars: Possible Relic Biogenic Activity in Martian Meteorite ALH84001". Science 273: 924930. doi:10.1126/science.273.5277.924. PMID 8688069.