Земля – необыкновенная планета. На протяжении миллиардов лет он поддерживал условия, которые позволяли развиваться жизни. Это была необыкновенная удача для людей.
Является ли жизнь на Земле результатом огромной сопротивляемости организмов внешним воздействиям или делом огромного стечения обстоятельств? Исследования, моделирующие эволюцию планетарного сообщества живых организмов за миллиарды лет развития Земли, указывают на вторую возможность.
Планета без крайностей
Условия на Земле и вокруг нее значительно изменились с течением времени. Например, еще и потому, что раньше Солнце было на треть менее ярким, чем сейчас. Доля парниковых газов в атмосфере нашей планеты также варьировалась.
Но из геологических данных мы знаем, что температуры никогда (пока) не достигали необратимых пределов, хотя во время ледникового периода 700 миллионов лет назад существовала угроза того, что наша планета замерзнет навсегда.
Планетарные биологи еще не пришли к единому мнению о том, что стоит за устойчивостью жизни на Земле. Есть в основном две гипотезы относительно того, как условия могли оставаться относительно стабильными и не отклоняться в крайности в течение длительного времени.
Первая гипотеза состоит в том, что Земля имеет саморегулирующуюся систему. Температуры не могли отклоняться слишком сильно, потому что риск отклонения вызывал реакцию системы, чтобы предотвратить его.
Согласно второй гипотезе, жизни на Земле просто очень повезло.
Именно о второй гипотезе свидетельствует серия симуляций, проведенных профессором Тоби Тирреллом из Университета Саутгемптона.
Когда накапливается хаос…
Тиррелл потянулся к мощному компьютеру. В нем он создал ансамбль, состоящий из сотен тысяч (фиксированных) планет со случайными начальными климатическими условиями. Для каждой планеты он моделировал дальнейшее развитие сотни раз.
Часть симуляций, описанных на сайте Коммуникации Земля и окружающая средабыли как моделями постепенных изменений, так и случайных событий, таких как извержение супервулкана или падение астероида.
В симуляции планеты могли получиться как мы, а также как холодный Марс или горячая Венера. Моделирование закончилось, когда температура планет достигла некоторого предела.
И результат? В среднем только один раз из 100 000 симуляций срабатывала саморегулирующаяся система, чтобы мир там мог вернуться к температурному оптимуму и могли сохраниться условия, допускающие (но не гарантирующие) жизнь.
Чтобы смоделированная планета была пригодна для жизни в течение трех миллиардов лет, как это случилось с Землей, ей должно было невероятно повезти. Даже планеты, которые Тиррелл смоделировал с помощью исходной саморегулирующейся системы, со временем стали непригодными для жизни из-за накапливающегося хаоса.
«Постоянно стабильный и пригодный для жизни климат Земли — загадка. Наши соседи, Марс и Венера, не обеспечивают таких условий для жизни. «Земля имеет пригодную для жизни температуру, которую она поддерживает в течение трех-четырех миллиардов лет — и это экстраординарное геологическое время», — написал Тиррелл об исследовании.
«Только золотая муха»
Моделирование фиксирует интерпретацию того, что нам, землянам, буквально астрономически повезло, что Земля оставалась пригодной для жизни в течение трех-четырех миллиардов лет, что позволило им развиваться.
Гипотеза саморегулирующейся Земли и раньше имела серьезные трещины. Вероятно, верно то, что жизнь на Земле, какой мы ее знаем сегодня, способна в некоторой степени изменить окружающую среду (даже если мы исключим влияние человека на жизнь). Но сложная, максимально протяженная жизнь существует на Земле всего полмиллиарда лет.
Это означает, что до этого Земля не могла иметь саморегулирующейся способности.
Если бы способность к саморегуляции зависела бы не от жизни, а от эрозии и вулканизма, то предлагается другое возражение – а как же Марс и Венера? Первый мир холоден, как Антарктида, второй горяч, как недра вулкана. Не должны ли аналогичные механизмы саморегуляции, если они основаны на неорганических явлениях, действовать и на них?
Моделирование Тиррелла, а также тысячи известных экзопланет предполагают, что даже если бы у Земли был какой-то пока неизвестный регулирующий механизм, само ее существование было бы счастливой случайностью.
Ресурсы:
Коммуникации Земля и окружающая среда
