Dnešná obývateľnosť Zeme je v podstate vďaka šťastiu, ukazujú milióny simulácií

(Vitalij Cerepok/EyeEm/Getty Images)

Chcelo to evolúciu 3 alebo 4 miliardy rokov na výrobu Múdry muž. Ak by klíma za ten čas úplne zlyhala, evolúcia by sa náhle zastavila a my by sme tu teraz neboli. Aby sme teda pochopili, ako sme sa dostali na planétu Zem, musíme vedieť, ako sa Zemi podarilo zostať v stave pre život po miliardy rokov.

Nejde o triviálny problém. Súčasné globálne otepľovanie nám ukazuje, že klíma sa môže výrazne zmeniť aj v priebehu niekoľkých storočí. V geologických časových horizontoch je ešte jednoduchšie zmeniť klímu.

Výpočty ukazujú, že klíma Zeme sa môže v priebehu niekoľkých miliónov rokov zhoršiť na teploty pod bodom mrazu alebo nad bod varu.



Vieme tiež, že Slnko sa stalo o 30 percent jasnejším, odkedy sa prvýkrát vyvinul život. Teoreticky by to už teraz malo spôsobiť, že oceány vyvreli, keďže neboli všeobecne zamrznuté na ranej Zemi – toto je známe ako „ slabý paradox mladého slnka '. Napriek tomu sa táto hádanka o obývateľnosti nejako vyriešila.

Vedci prišli s dvoma hlavnými teóriami. Prvým je, že Zem by mohla mať niečo ako termostat – spätnoväzbový mechanizmus (alebo mechanizmy), ktorý bráni tomu, aby sa klíma stále zatúlala do smrteľných teplôt.

Druhým je, že z veľkého počtu planét sa možno niektoré dostanú len šťastím a Zem je jednou z nich. Tento druhý scenár je prijateľnejší vďaka objavom mnohých planét mimo našej slnečnej sústavy v posledných desaťročiach – tzv. exoplanéty .

Astronomické pozorovania vzdialených hviezd nám hovoria, že okolo mnohých obiehajú planéty a že niektoré majú takú veľkosť, hustotu a obežnú vzdialenosť, že teploty vhodné pre život sú teoreticky možné. Odhaduje sa, že ich je najmenej 2 miliardy takýchto kandidátskych planét len v našej galaxii.

Vedci by radi cestovali na tieto exoplanéty, aby zistili, či sa niektorá z nich zhoduje s miliardovou stabilitou klímy na Zemi. Ale aj najbližšie exoplanéty, tie, ktoré obiehajú okolo hviezdy Vedľa Centauri , sú vzdialené viac ako štyri svetelné roky. Je ťažké získať pozorovacie alebo experimentálne dôkazy.

Namiesto toho som skúmal rovnakú otázku prostredníctvom modelovania. Najprv som použil počítačový program určený na simuláciu vývoja klímy na planétach vo všeobecnosti (nielen na Zemi). vytvoril 100 000 planét , každý s náhodne odlišným súborom klimatických spätných väzieb. Klimatické spätné väzby sú procesy, ktoré sa môžu zosilňovať alebo zmenšovať zmena podnebia – pomyslite napríklad na topenie morského ľadu v Arktíde, ktoré nahrádza ľad odrážajúci slnečné svetlo otvoreným morom pohlcujúcim slnečné svetlo, čo zase spôsobuje väčšie otepľovanie a viac topenia.

Aby som zistil, aká je pravdepodobnosť, že každá z týchto rôznych planét zostane obývateľná v obrovských (geologických) časových horizontoch, simuloval som každú 100-krát. Zakaždým, keď planéta začala s inou počiatočnou teplotou a bola vystavená náhodne odlišnému súboru klimatických udalostí.

Tieto udalosti predstavujú klimaticky meniace faktory ako napr supervulkán erupcie (napr Mount Pinatubo ale oveľa oveľa väčší) a asteroid dopady (ako ten, ktorý zabil dinosaurov ). Pri každom zo 100 pokusov sa sledovala teplota planéty, až kým nebola príliš horúca alebo príliš studená, alebo kým neprežila 3 miliardy rokov, kedy sa považovala za možný téglik pre inteligentný život.

Výsledky simulácie dávajú definitívnu odpoveď na tento problém obývateľnosti, aspoň pokiaľ ide o dôležitosť spätnej väzby a šťastia. Bolo veľmi zriedkavé (v skutočnosti len raz zo 100 000), aby mala planéta takú silnú stabilizačnú spätnú väzbu, že zostala obývateľná 100-krát, bez ohľadu na náhodné klimatické udalosti.

V skutočnosti väčšina planét, ktoré zostali obývateľné aspoň raz, to urobila menej ako desaťkrát zo 100. Takmer pri každej príležitosti v simulácii, keď planéta zostala obývateľná 3 miliardy rokov, to bolo čiastočne spôsobené šťastím.

1 000 rôznych planét bolo vygenerovaných náhodne a spustené dvakrát. Zelené kruhy ukazujú obývateľnosť 3 miliardy rokov. (Toby Tyrrell)

Zároveň sa ukázalo, že šťastie samo osebe nestačí. Planéty, ktoré boli špeciálne navrhnuté tak, aby nemali vôbec žiadnu spätnú väzbu, nikdy nezostali obývateľné; Náhodné prechádzky, zmietané klimatickými udalosťami, nikdy nevydržali.

Tento celkový výsledok, že výsledky čiastočne závisia od spätnej väzby a čiastočne od šťastia, je robustný. Všemožné zmeny v modelovaní to neovplyvnili. Z toho vyplýva, že Zem musí mať určité spätné väzby stabilizujúce klímu, ale zároveň šťastie musel byť tiež zapojený do toho, aby zostal obývateľný.

Ak by bol napríklad asteroid alebo slnečná erupcia o niečo väčšia, ako bola, alebo by sa vyskytla v trochu inom (kritickejšom) čase, pravdepodobne by sme tu dnes na Zemi neboli.

Poskytuje iný pohľad na to, prečo sme schopní obzrieť sa späť na pozoruhodnú, enormne rozšírenú históriu života, ktorý sa vyvíjal a diverzifikoval a stal sa čoraz zložitejším až do tej miery, že sme sa z toho dostali.

Toby Tyrrell , profesor vedy o systéme Zeme, University of Southampton .

Tento článok je znovu publikovaný z Konverzácia pod licenciou Creative Commons. Čítať pôvodný článok .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.