Dünyada yaşam için suyun elzem olduğunu hepimiz biliyoruz, ancak biraz geniş düşünelim. Sayılamayacak kadar çok gezegen barındıran uzayda, ucra bir köşede su yerine başka bir kimyasala bağlı olarak “hayat” gelişmiş olabilir mi? Bu soruya yanıt vermek için, suyun neden özel olduğunu anlamamız gerekir.
Su bilinen en iyi çözücü. Neredeyse her türlü maddeyi suda çözmek mümkün; ancak suda çözünmeyen, “hidrofobik” dediğimiz özel yapıları da oluşturabiliyoruz. Böylece katı-sıvı-gaz halindeki maddeleri bir arada tutan canlının yapı taşları – yani hücreler – suyun bu ikili özelliğinden yararlanarak var olabiliyor. Dünyamızın yüzeyine yakın yerlerde bulunan basınç ve sıcaklıklarda aynı anda katı-sıvı-gaz hallerini doğal olarak bulunduran tek madde de su! Ayrıca katısı kendi sıvısının üzerinde yüzdüğü için, soğuk havalarda suda yaşamın devam etmesine yol açan örtü özelliği de hayatın varlığını ve devamını destekleyen niteliklerinden biri.
Tüm bu özelliklere nanometrenin altındaki seviyede farklı su moleküllerinin birbirleriyle etkileşimleri neden oluyor. H2O yapısını oluşturan her bir oksijen atomu iki ayrı hidrojen atomuyla “hidrojen bağı” dediğimiz etkileşimi kuruyor. Bu hidrojenler de ayrı birer komşu su molekülünden geliyor. Böylece üç boyutlu uzayda çoğalıp giden, her su molekülüne dört farklı komşu veren bir örüntüyle buzun yapısı oluşuyor. İşin ilginç yanı, bu özellik sıvı haldeki suda da neredeyse aynen korunuyor: Bu durumda her bir su molekülü dört yerine yaklaşık 3,5 hidrojen bağı kurabiliyor (bazen üç, bazen dört demek daha doğru).
Bu yapıda suyun birçok özelliği gizli: Tam dört komşulu su molekülleri, ortalama 3,5 komşululara göre birbirlerinden biraz daha uzakta duruyorlar – sonuçta aynı sayıdaki molekül daha fazla hacim kaplıyor, yani daha az yoğun oluyor. Böylelikle katı haldeki su, kendi sıvısının üzerinde yüzebiliyor. Öte yandan molekül başına 3-4 komşu hâlâ yeterince kuvvetli bir etkileşim demek. Sıvıyı gaza dönüştürmek için tüm bu bağları kıracak kadar çok enerji gerektiğinden, suyun kaynama noktası o boyutlarda bir molekülden beklenebileceğinden çok daha yükseğe taşınıyor. Kaynama – donma noktalarının arası açılınca hayatın devam edebileceği ortamlar artıyor: Hayata yer açılıyor!
Bir de yüzey gerilimine bakalım: Her su molekülü dört komşu ararken, yüzeydeki sular havada bu komşuları bulamadıklarından en yakındaki diğer sulara daha büyük bir net kuvvetle tutunuyorlar. Böylelikle su üzerinden yürüyen küçük böceklere, su damlacığının küresel şekline ulaşıyoruz.
Suyun tüm bu özelliklerini birlikte barındıran başka bir kimyasal bilmiyoruz. Bu yüzden uzayda yaşam var mı diye tararken, üzerinde su bulunabilecek gezegenlere odaklanıyoruz.
22 Mart Dünya Su Günü, su yüzünden çıkan savaşlardan, temiz suya ulaşmak için her gün kilometrelerce yürümek zorunda kalan insanlara birçok küresel konuyu gündeme taşıyacak. Bu yazıyı okuduktan sonra içeceğiniz ilk bardak suyun keyfini çıkarırken tüm bunları da hızlıca aklınızdan geçirmeniz dilekleriyle…
Canan Atılgan
Bilim Akademisi üyesi
Sabancı Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi öğretim üyesi
