Dünya dışı sıvı su

Dünya dışı sıvı su (Latince kelimelerden: ekstra ["dışından, ötesi"] ve terrestris ["Dünya'ya ait veya Dünya'ya ait olmak"]), doğal haliyle Dünya dışında meydana gelen sıvı haldeki sudur. Geniş ilgi gören bir konudur, çünkü bildiğimiz gibi su yaşamın temel ön koşullarından biri olarak kabul edilir ve bu nedenle dünya dışı yaşam için gerekli olduğu düşünülür.
Okyanusların tüm yüzeyinin %71'ini kaplayan okyanus suyuyla Dünya, yüzeyinde sabit sıvı su kütlelerine sahip olduğu bilinen tek gezegendir ve sıvı su Dünya'daki bilinen tüm yaşam formları için gereklidir. Dünya yüzeyinde suyun varlığı, atmosferik basıncının bir ürünüdür ve Dünya'nın suyunun kaynağı bilinmemektedir.
Dünya dışı sıvı suların tespiti için halihazırda kullanılan ana yöntemler absorpsiyon spektroskopisi ve jeokimyadır. Bu tekniklerin atmosferik su buharı ve buz için etkili olduğu kanıtlanmıştır. Bununla birlikte, mevcut astronomik spektroskopi yöntemlerini kullanarak, özellikle yer altı suyu durumunda, karasal gezegenlerde sıvı su tespit etmek büyük ölçüde daha zordur. Bu nedenle, gök bilimciler, astrobiyologlar ve diğer bilim adamları, sıvı su potansiyelini belirlemek için yaşanabilir bölge, yerçekimi ve gelgit teorisi, gezegensel farklılaşma modelleri ve radyometri gibi teknikleri kullanırlar. Volkanik aktivitede gözlenen su, akışkan özellikleri ve tuzlar veya amonyak gibi antifrizlerin varlığı gibi daha dolaylı kanıtlar sağlayabilir.
Bu yöntemleri kullanarak, birçok bilim insanı sıvı suyun bir zamanlar Mars ve Venüs'ün geniş alanlarını kapsadığını söyler. Suyun, Dünya'daki yeraltı suyuna benzer şekilde, bazı gezegensel cisimlerin yüzeyinin altında sıvı olduğu düşünülmektedir. Su buharı bazen sıvı suyun varlığı için kesin kanıt olarak kabul edilir, ancak sıvı suyun bulunmadığı birçok yerde atmosferik su buharının bulunduğu söylenebilir. Bununla birlikte, benzer dolaylı kanıtlar, Güneş Sisteminin başka yerlerinde birkaç ayın ve cüce gezegenlerin yüzeyinin altında sıvıların varlığını desteklemektedir. Bazılarının büyük dünya dışı "okyanuslar" olduğu düşünülüyor. Sıvı suyun, kesin kanıt olmamasına rağmen, diğer gezegen sistemlerinde yaygın olduğu düşünülmektedir ve sıvı su için ekstrasolar adayların giderek artan bir listesi bulunmaktadır. Haziran 2020'de NASA bilim adamları, matematiksel modelleme çalışmalarına dayanarak Samanyolu galaksisinde okyanuslarla birlikte dış gezegenlerin yaygın olabileceğini bildirdi.
Güneş Sistemindeki sıvı su
Aralık 2015 itibarıyla, Dünya dışındaki Güneş Sistemi'ndeki bilinen sıvı su, Dünya'nın su hacminin (1,3 milyar kilometreküp) 25-50 katıdır.
Mars
Mars'ta su bugün neredeyse sadece buz halinde var, bunun yanı sıra atmosferde de az miktarda buhar var. Bugün Mars yüzeyinde sadece belirli koşullar altında bir miktar sıvı su oluşabilir. Mars yüzeyindeki atmosferik basınç sadece ortalama 600 paskal (0.087 psi) - Dünya'nın ortalama deniz seviyesi basıncının yaklaşık %0.6'sı - ve küresel ortalama sıcaklık çok düşük olduğu için (210 K (−63 C)), hızlı buharlaşmaya veya donmaya yol açar.
Temmuz 2018'de İtalyan Uzay Ajansı'ndan bilim adamları, Mars'ta büyüklüğünde, güney kutbunun 1.5 kilometre yakınında bir buzul gölü tespit ettiklerini bildirdi. Kutup başlığının tabanındaki sıcaklık olarak tahmin edildiğinden bilim adamları, suyun magnezyum ve kalsiyum perkloratların antifriz etkisi ile sıvı kalabileceğini varsayıyorlar.
Europa
Bilim adamlarının fikir birliğine vardığı konu, Europa'nın (Jüpiter'in uydusu) yüzeyinin altında bir sıvı su katmanının var olduğu ve gelgit esnemesinden kaynaklanan ısının yeraltı okyanusunun sıvı kalmasına izin vermesidir. Katı buzun dış kabuğunun yaklaşık 1030 km olduğu tahmin edilmektedir.
Enceladus
Satürn'ün bir uydusu olan Enceladus, 2005 yılında Cassini uzay aracı tarafından onaylanan ve 2008'de daha derin analiz edilen bir gayzer su gösterdi. Ardından, 2010-2011 yılındaki gravimetrik veriler bir yeraltı okyanusunu doğruladı. Daha önce büyük olasılıkla güney yarımkürenin bir bölümünde yerelleştirildiğine inanılmakla birlikte, 2015 yılında ortaya çıkan kanıtlar şimdi yeraltı okyanusunun doğada küresel olduğunu göstermektedir.
Suya ek olarak, güney kutbunun yakınındaki hava deliklerinden elde edilen bu gayzerler az miktarda tuz, azot, karbon dioksit ve uçucu hidrokarbonlar içeriyordu. Okyanus suyunun ve gayzerlerin erimesi, Satürn'ün gelgit etkisi tarafından yönlendiriliyor gibi görünüyor.
Ganymede
2015 yılında Hubble Uzay Teleskobu'nun gözlemini takiben, Jüpiter'in bir ayı olan Ganymede'de bir yeraltı tuzlu su okyanusunun var olduğu teorileşmiştir. Auroral kayışlardaki desenler ve manyetik alanın sallanması bir okyanusun varlığını göstermiştir. Buzun yer kabuğundan 100150 km derinde olduğu tahmin ediliyor.
Ceres
Ceres kayalık bir çekirdek ve buzlu manto olarak farklılaşmış gibi görünmektedir ve buz tabakası altında kalan bir sıvı su okyanusuna sahip olabilir. Yüzey muhtemelen su buzu ve karbonatlar ve kil gibi çeşitli hidratlı minerallerin bir karışımından oluşmaktadır. Ocak 2014'te, Ceres'in çeşitli bölgelerinden su buharı emisyonları tespit edildi. Bu beklenmedik bir şeydi, çünkü asteroit kuşağındaki büyük cisimler genellikle kuyrukluyıldızların ayırt edici özelliği olan buhar yaymazlar. Ceres ayrıca, tuz içeriği ile yumuşatılmış su buzundan oluşan yüksek viskoziteli kriyovolkanik magmanın hareketini kolaylaştıran bir kriyovolkanik kubbe olduğu düşünülen Ahuna Mons adlı bir dağa sahiptir.
Buz devleri
Uranüs ve Neptün'ün " buz devi" (bazen "su devi" olarak da bilinir) gezegenlerinin bulutlarının altında, toplam kütlelerinin yaklaşık üçte ikisini oluşturan süperkritik bir su okyanusuna sahip oldukları düşünülmektedir.
Plüton
Haziran 2020'de gök bilimciler, cüce gezegen Plüton'un bir yeraltı okyanusuna sahip olabileceğine ve sonuç olarak ilk kurulduğunda yaşanabilir olabileceğine dair kanıtlar bildirdi.
Göstergeler, tespit ve onay yöntemleri
Bilinen çoğu ekstrasolar gezegen sistemlerinin Güneş Sistemi'nden çok farklı bileşimlere sahip olduğu görülmekle birlikte, muhtemelen tespit yöntemlerinden kaynaklanan örneklem yanlılığı vardır.
Spektroskopi
Sıvı su, hidrojen bağlarının durumu nedeniyle diğer su durumlarına kıyasla belirgin bir absorpsiyon spektroskopisi işaretine sahiptir. Dünya dışı su buharı ve buzun onaylanmasına rağmen, sıvı suyun spektral işareti henüz Dünya dışında doğrulanmamıştır. Karasal gezegenler üzerindeki yüzey suyunun işaretleri, mevcut teknoloji kullanılarak geniş alan mesafelerindeki kalın atmosferlerden tespit edilemeyebilir.
Sıcak Mars yamaçlarındaki mevsimsel akışlar, tuzlu sıvı suyun varlığının güçlü bir şekilde düşündürmesine rağmen, spektroskopik analizde bu henüz görülememiştir.
Su buharı çok sayıda gök cisminde spektroskopi ile doğrulanmıştır, ancak kendi başına sıvı suyun varlığını doğrulamamaktadır. Bununla birlikte, diğer gözlemlerle birleştirildiğinde, olasılık çıkarılabilir.
Manyetik alanlar
Jüpiter uyduları olan Ganymede ve Europa için, bir buz altı okyanusunun varlığı Jüpiter'in manyetik alanının ölçümlerinden anlaşılmaktadır. Manyetik bir alan boyunca hareket eden iletkenler karşı elektromotor alan ürettiğinden, yüzeyin altındaki suyun varlığı, ay kuzeyden güneye Jüpiter'in manyetik yarımküresine geçerken manyetik alandaki değişiklikten çıkarılmıştır.
Jeolojik göstergeler
Thomas Gold, birçok Güneş Sisteminde bulunan gök cisminin yeraltı suyunu yüzeyin altında tutabileceğini öne sürdü.
Mars yeraltı yüzeyinde sıvı su olabileceği düşünülmektedir. Araştırmalar geçmişte yüzeyde akan sıvı suyun olduğunu ve Dünya'nın okyanuslarına benzer geniş alanlar oluşturduğunu göstermektedir. Bununla birlikte, suyun nereye gittiğine dair soru devam etmektedir. Suyun varlığında, gök cisimlerinin üzerinde veya yüzeyinin altında doğrudan ve dolaylı deliller vardır, örneğin, akış yatak, kutup kapakları, spektroskopik ölçümü, aşınmış kraterler ya da mineraller, doğrudan (örneğin sıvı su varlığına bağlı goetit). Jeofizik Araştırmaları Dergisi'nde yer alan bir makalede, bilim adamları Antarktika'daki Vostok Gölü'nü inceledi ve bunun hala Mars'ta bulunan sıvı su için etkileri olabileceğini keşfetti. Araştırmacılar, bilim adamları, çok yıllık buzullaşma başlamadan önce Vostok Gölü varsa, gölün dibe kadar donmadığı sonucuna vardılar. Bu hipotez nedeniyle, bilim adamları, Mars'taki kutup buz kapaklarından önce su varsa, muhtemelen buz kapaklarının altında yaşam kanıtı bile içerebilecek sıvı su olduğunu söylüyorlar.
Volkanik gözlem
Gayzerler Satürn'ün uydusu Enceladus ve Jüpiter'in uydusu Europa'da bulundu. Bunlar su buharı içerir ve sıvı suyun daha derine inen göstergeleri olabilir. Sadece buz da olabilirler. Enceladus'taki tuzlu yeraltı okyanusları için Haziran 2009'da kanıtlar bulunmuştur. Enceladus, güneş sisteminde " mikrobiyal yaşama" ev sahipliği yapmanın en muhtemel yerlerinden biridir. Cüce gezegen Ceres'in çeşitli bölgelerinden su buharı emisyonları tespit edilmiştir. Bu gözlemler daha sonra devam eden kriyovalkanik aktivite kanıtları ile birleşti.
Yerçekimsel kanıt
Bilim adamlarının fikir birliğine göre, Europa'nın yüzeyinin altında bir sıvı su tabakasının mevcut olması ve gelgit esnemesinden kaynaklanan ısı enerjisinin yeraltı okyanusunun sıvı kalmasına izin vermesidir. Bir yeraltı okyanusunun ilk ipuçları gelgit ısıtmasının teorik olarak dikkate alınmasıyla ortaya çıkmıştır (Avrupa'nın hafif eksantrik yörüngesinin ve diğer Galilean uyduları ile yörünge rezonansının bir sonucu).
Bilim adamları, Enceladus'un kabuğunun altındaki bir su okyanusunu doğrulamak için Cassini uzay aracının yerçekimi ölçümlerini kullandılar. Bu tür gelgit modelleri, diğer Güneş Sistemi uydularında su katmanları için teoriler olarak kullanılmıştır. Cassini verileri üzerinde yapılan en az bir yerçekimi çalışmasına göre, Dione yüzeyin 100 kilometre altında bir okyanusa sahiptir.
Radyo
Bilim adamları radyo sinyalleri kullanarak sıvı su tespit ettiler. Cassini probunun radyo algılama ve (RADAR) aleti, Ayürn'ün Titan Titan yüzeyinin altında ayın yoğunluğunun hesaplamalarıyla tutarlı bir sıvı su ve amonyak tabakasının varlığını tespit etmek için kullanıldı. Mars Express'teki MARSIS cihazından yere nüfuz eden radar ve dielektrik geçirgenlik verileri, Mars gezegeninin Planum Australe bölgesinde 20 kilometrelik istikrarlı tuzlu sıvı su kütlesini göstermektedir.
Yoğunluk hesabı
Bilim adamları, gezegenlerin bileşimini ve sıvı suya sahip olma potansiyellerini belirlemek için yoğunluk hesaplamalarını kullanabilirler, ancak bu yöntem, birçok bileşik ve durumun kombinasyonu birbirine benzer yoğunluklar üretebileceğinden pek de doğru değildir.
Satürn'ün Ay Titan yoğunluğu modellemeleri, bir yeraltı okyanus katmanının varlığını gösterir. Benzer yoğunluk tahminleri, Enceladus'ta bir yeraltı okyanusunun güçlü göstergeleridir.
Radyoaktif bozunma modelleri
Daha küçük buzlu Güneş Sistemi gövdelerinde radyoaktif bozunma yoluyla ısı tutma ve ısıtma modelleri, Rhea, Titania, Oberon, Triton, Pluto, Eris, Sedna ve Orcus'un yer kabuğunun altında yaklaşık 100 km kalınlığında okyanuslara sahip olabileceğini düşündürmektedir. Bu durumlarda özellikle ilgilenilen, modellerin sıvı tabakaların kayalık çekirdekle doğrudan temas halinde olduğunu göstermesi, bu da minerallerin ve tuzların suya etkili bir şekilde karışmasını sağlar. Bu, Ganymede, Callisto veya Titan gibi daha büyük buzlu uydularda bulunabilen okyanusların aksine, yüksek basınçlı buz fazlarının katmanlarının sıvı su tabakasının altında kaldığı düşünülmektedir.
Radyoaktif bozunma modelleri, küçük bir yıldızın etrafında dönen küçük bir gezegen olan MOA-2007-BLG-192Lb'nin Dünya kadar sıcak olabileceğini ve tamamen derin bir okyanusla kaplanabileceğini düşündürmektedir.
İç farklılık modelleri
Güneş Sistemi'nde bulunan gök cisimlerinin modelleri, iç farklılaşmalarında sıvı suyun varlığını gösterir.
Asteroit kuşağındaki en büyük cüce gezegen Ceres'in bazı modelleri ıslak bir iç tabaka olasılığını gösterir. Cüce gezegen tarafından yayıldığı tespit edilen su buharı, yüzey buzunun süblimasyonu yoluyla oluşmuş bir gösterge olabilir.
Kabuğu mantodan ayıracak kadar kalın küresel bir sıvı su tabakasının Titan, Europa ve daha az kesin olarak Callisto, Ganymede ve Triton'da bulunduğu düşünülmektedir. Diğer buzlu ayların da iç okyanusları olabilir veya bir zamanlar dondurulmuş olan iç okyanusları olabilir.
Yaşanabilir bölge
Gezegenin çevreleyen yaşanabilir bölgedeki yörüngesi, yüzeyindeki yüzey suyu potansiyelini tahmin etmek için kullanılan popüler bir yöntemdir. Yaşanabilir bölge teorisi, sıvı su için birkaç güneş sistemi dışındaki diğer gezegen adayları öne sürdü, ancak sadece bir yıldızın etrafında bir gezegenin yörüngesinden bu sonuca varmak oldukça spekülatiftir, yani bir gezegenin sıvı suya sahip olduğunu garanti etmez. Yörüngesine ek olarak, gezegensel bir kütle nesnesi sıvı suyu desteklemek için yeterli atmosfer basıncı ve yüzeyinde veya yakınında yeterli miktarda hidrojen ve oksijen kaynağı potansiyeline sahip olmalıdır.
Gliese 581 gezegen sistemi, Gliese 581c, Gliese 581d ve Gliese 581e de dahil olmak üzere yüzey suyu için aday olabilecek çok sayıda gezegen içerir, bu gezegenlerde bir sera etkisi varsa okyanuslar için yeterince sıcak olabilir.
Gliese 667 Cc'nin Dünya'ya benzer yüzey sıcaklıklarına ve yüksek bir sıvı su bulundurma ihtimaline sahip olduğu tahmin edilmektedir.
Kepler teleskopu tarafından tespit edilen ve bildirilen ilk 54 adaydan biri olan Kepler-22b, tahmini 22 C sıcaklık ile Dünya'nın 2,4 katı büyüklüğündedir. Bileşimi şu anda bilinmemekle birlikte, yüzey suyu potansiyeline sahip olduğu tarif edilmektedir.
NASA'nın gezegen avcılığında kullandığı Kepler uzay teleskopu tarafından ilk dört aylık operasyonu sırasında tespit edilen 1.235 olası ekstrasolar (güneş sistemi dışında bulunan gezegenler) gezegen adayı arasında 54 tanesi ana yıldızın yaşanabilir 'Goldilocks' bölgesinde yani sıvı suyun var olduğu yörüngede dönüyor. Bunlardan beşinin büyüklükleri Dünya büyüklüğüne yakın.
6 Ocak 2015'te NASA, Mayıs 2009'dan Nisan 2013'e kadar, Dünya'nın büyüklüğünün bir ila iki katı arasında sekiz adayın yer aldığı ve yaşanabilir bir bölgede yörüngede toplanan tüm gözlemlerini açıkladı. Boyut ve sıcaklık olarak Güneş'e benzeyen bu sekiz, altı yörünge yıldızından. Yeni teyit edilen dış gezegenlerden üçünün Güneş'e benzer yıldızların yaşanabilir bölgelerinde yörüngede olduğu bulundu: Bu üçünden ikisi, Kepler-438b ve Kepler-442b, Dünya boyutuna yakın ve muhtemelen kayalık; üçüncüsüyse, Kepler-440b, bir süper Dünya'dır.
Tarih
Ay maria, "deniz" olarak adlandırılan ve erken astronomlar tarafından su kütleleri olduğu düşünülen Ay'da geniş bazaltik ovalardır. Galileo, İki Baş Dünya Sistemine İlişkin Diyaloğu'nda ayın 'denizleri' hakkında fikirler dile getirdi.
Venüsteki antik su
NASA'nın Goddard Uzay Araştırmaları Enstitüsü ve diğerleri, Venüs'ün geçmişte 2 milyar yıla kadar sığ bir okyanusa sahip olabileceğini ve bu suyun hacminin dünyadaki kadar olabileceğini kabul etti. Şu anda, Venüs'te bilinen tek su az miktarda atmosferik buhar (20 ppm) formundadır. Suyun bir bileşeni olan hidrojen, günümüzde ESA'nın Venus Express uzay aracı tarafından tespit edildiği gibi uzayda kayboluyor.
Geçmiş yüzey suyunun kanıtı
Dev etki hipotezinin doğru olduğunu varsayarsak, Ay'da asla gerçek denizler veya okyanuslar yoktu, ince bir atmosfere sahip olduğu bazı yerlerde sadece biraz nem (sıvı veya buz) vardı.
Dawn uzay sondası asteroit Vesta üzerindeki geçmiş su akışının olası kanıtlarını buldu ve yer altı su-buz rezervuarlarının varlığının olabileceği düşüncelerine yol açtı.
Gök bilimciler, Venüs'ün ilk tarihinde sıvı su ve belki de okyanuslara sahip olduğunu düşünüyorlar. Venüs'ün aktif jeolojisinin gezegenin kendisi tarafından tamamen yeniden oluşturulduğu göz önüne alındığında, ilkel bir okyanus fikrinin deneyini yapmak zor. Kaya örnekleri bu duruma bir gün cevap verebilir.
Şu anda Mars'ın bir zamanlar kuzey yarımküresinde bir su okyanusuna sahip olup olmadığı ve varsa ne olduğuna dair çok fazla tartışma var. Mars Keşif Gezgini misyonunun son bulguları, en az bir yerde uzun süreli durgun suya sahip olduğunu gösteriyor, ancak kapsamı tam olarak bilinmiyor. Opportunity Mars, sıvı su ile birikimin kesin olarak doğrulanmasına yol açan bir mineralin parlak damarlarını fotoğrafladı.
9 Aralık 2013'te NASA, Mars gezegeninin Gale Krateri'nde Sharp Dağı yakınlarındaki Aeolis Palus'u inceleyen Merak gezgini kanıtlarına dayanan büyük bir tatlı su gölü (mikrobiyal yaşam için misafirperver bir ortam olabilir) olduğunu bildirdi.
Kuyruklu yıldızlar ve asteroitlerde sıvı su
Kuyrukluyıldızlar büyük oranda su buzu içerir, ancak genellikle küçük boyutları ve Güneş'e olan uzaklıkları nedeniyle tamamen donmuş oldukları düşünülmektedir. Ancak, kuyruklu yıldız Wild-2'den toplanan toz üzerine yapılan çalışmalar, geçmişte bir noktada kuyruklu yıldızın içindeki sıvı su için kanıtlar göstermektedir. Kuyruklu yıldızın bazı su buzlarının erimesine hangi ısı kaynağının neden olabileceği henüz belli değil.
Bununla birlikte, 10 Aralık 2014'te bilim adamları, Rosetta uzay aracı tarafından belirlenen kuyruklu yıldız Churyumov-Gerasimenko'dan su buharı kompozisyonunun Dünya'da bulunandan oldukça farklı olduğunu bildirdi. Yani kuyruklu yıldızdan gelen sudaki döteryumun hidrojene oranının karasal su için bulunanın üç katı olduğu belirlenmiştir. Bu, bilim adamlarına göre Dünya'da bulunan suyun kuyruklu yıldız Churyumov-Gerasimenko gibi kuyruklu yıldızlardan gelmesinin pek mümkün olmadığı anlamına gelir.
Asteroit 24 Themis, ilk olarak atmosferik olmayan yollarla basınçlı sıvı da dahil olmak üzere iyonlaştırıcı radyasyon yoluyla mineralde çözünmüş su içeren suya sahipti. Periyodik etkilerle ısıtılan büyük asteroit 4 Vesta'ya da suyun aktığı bulunmuştur.
Güneş sistemi dışında bulunan bazı adaylar
Bilinen çoğu ekstrasolar gezegen sistemlerinin Güneş Sistemi'nden çok farklı bileşimlere sahip olduğu görülmekle birlikte, muhtemelen tespit yöntemlerinden kaynaklanan örneklem yanlılığı vardır.
Mevcut aramaların amacı, gezegen sistemlerinin yaşanabilir bölgesinde (bazen Goldilocks bölgesi olarak da adlandırılır) Dünya büyüklüğündeki gezegenleri bulmaktır. Okyanuslu gezegenler, dünya boyutlarında dev gezegenlerin uydularını içerebilir, ancak bu tür 'ayların' gerçekten var olup olmadığı belirsizdir. Belki, Kepler teleskopu onları algılayacak kadar hassas olabilir. Samanyolu boyunca su barındıran kayalık gezegenlerin sıradan olabileceği yönünde çeşitli spekülasyonlar var.