Gezegenimiz oksijenini nasıl elde etti?

İnsanın evi gibisi yoktur. Güneş Sistemimizde ve ötesinde incelediğimiz tüm harika uzay cisimleri arasında hiçbiri Dünya’ya tam olarak benzemez. Gezegenimiz sıvı suyla kaplıdır ve aralarında bizim de bulunduğumuz çok sayıda bitki ve hayvanın dönüşmesine olanak sağlayan, oksijen açısından zengin bir atmosfere sahiptir.

Ama her zaman böyle değildi. Eğer zamanda geriye, Dünya’nın erken dönemlerine seyahat edebilseydiniz, ciğerleriniz oksijenden yoksun bir atmosfer karşısında nefessiz kalırdı. İnsanların hayatta kalmak için ihtiyaç duyduğu gaz, gezegenimizin mevcut ömrünün yaklaşık yarısına kadar önemli miktarlarda ortaya çıkmadı.

Peki, Dünya’nın atmosferi oksijeni nasıl elde etti? Basit cevap, ilk mikroorganizmaların ilkokulda öğrenmiş olabileceğiniz bir süreç olan fotosentezi kullanarak oksijen üretmesidir. Fotosentez, bitkilerin ve diğer organizmaların enerji üretmek için güneş ışığını, suyu ve karbondioksiti kullandığı bir süreçtir. Yan ürün olarak oksijen açığa çıkar ve bu da zaman içinde Dünya’ya karmaşık yaşam formları için uygun, oksijen açısından zengin bir atmosfer kazandırmıştır.

Bunun gerçekleşmesi için ortamın tam olarak nasıl hazırlandığı kesin olarak bilinmiyor ancak temel noktaları biliyoruz. İlk noktadan başlayalım.

Dünya’nın erken dönemlerdeki bakımı ve beslenmesi

Güneşimiz yaklaşık 4,57 milyar yıl önce Samanyolu galaksisinin sıradan bir köşesinde, çökmekte olan bir toz ve gaz bulutundan oluştu. Güneş’in oluşumundan geriye kalan madde, Dünya da dâhil olmak üzere Güneş Sistemimizdeki diğer her şeyin bir araya gelmesini sağladı. Dünya ise yaklaşık 4,55 milyar yıl önce doğdu.

Dünya henüz adeta bir bebekken, Theia adlı Mars büyüklüğünde bir dünyanın yaklaşık 4,51 milyar yıl önce gezegenimize çarptığı düşünülüyor. Çarpışma Dünya’nın mantosunun büyük bölümünü eritti ve çarpışmadan geriye kalan erimiş parçalar Ay’ı oluşturdu. Buharlaşmış kaya ve silikat bulutları Dünya’nın çevresinde dönüyor, dünyamızı küçük, ateşli bir Jüpiter gibi parlatıyordu.

Gezegenimiz erken tarihi boyunca çok daha fazla uzay kayası bombardımanına maruz kaldı. Dev gezegenlerin yörüngelerinin değişerek cisimleri iç Güneş Sistemi boyunca savurduğu 4,0 ila 3,8 milyar yıl önce bu çarpışmaların artmış olması mümkündür. Bu olay Geç Ağır Bombardıman olarak biliniyor.

Yaşamın Dünya’da tam olarak ne zaman ortaya çıktığını bilmiyoruz. Çok daha önce ortaya çıkmış ancak kalıcı olarak yerleşmeden önce dev çarpışmalar tarafından birkaç kez yok edilmiş olması mümkündür. Yaşama ilişkin en eski doğrudan kanıtımız yaklaşık 3,7 milyar yıl öncesine dayanıyor. Yaşamın bildiğimiz gibi suya ihtiyacı var, dolayısıyla yaşam ortaya çıktığında Dünya’da bir miktar su bulunuyordu. Peki, bu su nereden geldi?

Bir teoriye göre Dünya, suyun temel bileşenlerini kayalarının içinde hapsolmuş hâlde taşıyarak doğdu. İkinci bir olasılık ise, su bakımından zengin asteroitlerin Dünya’yı bombalayarak buraya su getirmiş olmasıdır. Her iki teorinin bir birleşiminin gerçekleşmiş olması da mümkündür.

Dünya’nın yapı taşları muhtemelen buzlu değildi; zira Güneş Sistemi’nin iç kısımlarında Güneş, buzu süblimleştirmeye yani doğrudan katı halden gaz haline dönüştürmeye yetecek kadar sıcaktır. Ancak Dünya’yı oluşturan kayaların içinde suyun kimyasal öncüllerinin bulunmuş olması mümkündür.

Avrupa Uzay Ajansı’nın Rosetta uzay aracı, 67P/Churyumov-Gerasimenko gibi kuyruklu yıldızların Dünya’nın suyuyla iyi bir eşleşme göstermediğini ortaya koydu. Asteroitlere dair kanıtlar yakın zamanda, Ryugu asteroidinden Dünya’ya örnekler getiren Japonya’nın Hayabusa2 aracından geldi. Yakın tarihli bir başka çalışma, Dünya’ya çarparak Ay’ımızı meydana getiren devasa gök cismi Theia’nın, Dünya’daki suyun kaynağı olabileceği tezini öne sürüyor.

Siyanobakterilerden homo sapiense

İlk organizmalar, oksijenden yoksun ve karbondioksitle dolu, günümüzdeki Venüs ve Mars’a benzer bir atmosferin içinde yaşıyordu. Bu mikropların böylesine sert koşullarda nasıl hayatta kaldıkları tam olarak açık değildir ancak bilim insanları günümüzde Akdeniz’in oksijensiz, tuzlu derinliklerinde ve Şili’nin Atacama Çölü’ndeki arsenik yüklü bir nehirde oksijensiz yaşayan mikroplar buldu.

Sonra olağanüstü bir şey oldu: Siyanobakteri adı verilen mikroskobik bir organizma ortaya çıktı ve fotosentez adı verilen bir süreçte besin üretmek için güneş ışığını, karbondioksiti ve suyu kullanmaya başladı. Oksijen, fotosentezin yan ürünüdür. Bunun gerçekleştiği tahmin edilen zaman 3,0 milyar, 2,8 milyar, 2,7 milyar ve 2,5 milyar yıl öncesi arasında değişmektedir.

Başlangıçta, siyanobakteriler tarafından üretilen oksijen minerallerde ve deniz suyunda hapsoluyordu. Ancak 2,4 ila 2,5 milyar yıl önce, siyanobakteriler Dünya atmosferinde depolanabilecek miktarda oksijen üretmişti. Dünyamızın tarihinde, atmosferdeki oksijen seviyelerinin kayda değer biçimde yükselmeye başladığı bu dönem Büyük Oksidasyon Olayı olarak biliniyor.

Bu arada mikroplar yenilikler geliştirmeye başladı. Bazıları diğer mikropların içinde yaşamaya ve ardından bir araya gelerek daha karmaşık yaşam biçimlerinin öncüllerini oluşturmaya başladılar. 760 milyon yıl kadar erken bir dönemde süngerler gibi basit, oksijen temelli yaşam formları ortaya çıkmaya başladı.

Yaklaşık 350 milyon yıl önce Dünya’nın oksijen seviyeleri %20’ye ulaştı; bu oran kabaca, bugün sahip olduğumuz orana denk geliyor. İklimin soğuması ve çok sayıda bitkinin kitlesel ölümü, oksijen seviyelerini %12’ye hızla düşürmeden önce, bu oranlar %35’e kadar yükselmeye devam etti. Seviyeler, bugün sabitlenen %21’lik orana ulaşmadan önce dalgalanmaya devam etti.

Oksijen, aralarında bizim de bulunduğumuz bazı efsanevi hayvanların ortaya çıkması için ortam hazırladı. Uçma özelliği olmayan dinozorlar, günümüzden 245 milyon ila 66 milyon yıl öncesi arasındaki dönemde evrimleşip Dünya’da varlıklarını sürdürdüler; bu olağanüstü süreç, 10 kilometre (6,2 mil) genişliğinde bir gök cisminin gezegene çarpmasıyla sona erdi. Homo sapiens’in ataları ise ancak 300.000 yıl önce ortaya çıktı ve bu da insanlık çağını kozmik zaman ölçeğinde görece küçük bir an hâline getiriyor.

Diğer dünyalar için bir rehber

Dünya’nın geçmişini bilmek, diğer dünyaları incelerken faydalıdır. Oksijen açısından zengin bir öte gezegen atmosferinin tespit edilmesi bir kutlama nedeni olabilse de, oksijen içermeyen bir atmosfer, o gezegende yaşamın bulunmadığı anlamına gelmez. Böyle varsayımsal bir öte gezegen kendi Büyük Oksidasyon Olayı’na hazırlanıyor olabilir veya oksijen üretmeyen ya da oksijene ihtiyaç duymayan yaşam formları barındırıyor olabilir.

Satürn’ün uydusu Titan’ın, Dünya’nın erken dönemine benzer olabilecek bir atmosferi var. İlk Dünya organizmaları tarafından üretilen metan, gezegenimizin çevresinde Titan’ınkine benzer turuncu bir pus oluşturmuş ve erken yaşamı Güneş’in morötesi ışınlarından korumuş olabilir. NASA’nın Dragonfly aracının 2027’de fırlatılması ve bu gizemli uydunun sırlarını ortaya çıkarması planlanıyor.

Bugün Dünya okyanuslarındaki fotosentetik organizmalar gezegenin oksijeninin yaklaşık yarısını üretiyor. Belirli bir tür olan Prochlorococcus, biyosferimizdeki oksijenin %20’sini üretiyor. Prochlorococcus, başlangıçta atmosferimize oksijen pompalayan aynı tür organizma olan bir siyanobakteri türüdür. Dünyamızı milyarlarca yıl önce şekillendiren süreçler, bugün gerçekleşenlerden o kadar da farklı değil.

 

İlgilenenler için: https://kritikbakis.com/michael-behe-ile-evrim-ve-akilli-tasarim-uzerine-roportaj/

Jason Davis, The Planetary Society’nin eski kıdemli editörüdür.

 

Source: https://www.planetary.org/articles/how-did-earth-get-its-oxygen

Tercüme: Ali Karakuş