A Föld évmilliárdok óta lakható – pontosan milyen szerencsénk volt?
Forrás:
Toby Tyrrell
The Conversation
2021. január 20.
A szerzőről:
Southamptoni Egyetemen földrendszertan professzora,
földtudományok szakértője,
szakterülete a biogeokémiai ciklusok.
Az evolúciónak 3-4 milliárd évébe telt, mire kialakult a Homo sapiens. Ha az éghajlat ez idő alatt csak egyetlen egyszer kudarcot vallott volna, akkor az evolúció leáll, és nem lennénk itt. Ahhoz tehát, hogy megértsük, hogyan jöttünk létre a Föld bolygón, tudnunk kell, hogyan sikerült a Földnek évmilliárdokon keresztül életképesnek maradnia.
Ez nem jelentéktelen probléma. A jelenlegi globális felmelegedés megmutatja, hogy az éghajlat akár néhány évszázad alatt is jelentősen megváltozhat. Geológiai időtávlatokban még könnyebb megváltoztatni az éghajlatot.
A számítások azt mutatják, hogy a Föld éghajlata akár néhány millió év alatt fagypont alatti vagy forrpont feletti hőmérsékletre romolhat.
Azt is tudjuk, hogy a Nap 30 százalékkal fényesebb/ragyogóbb lett az élet kialakulása óta.
Elméletileg ennek mára fel kellett volna forralnia az óceánokat, tekintettel arra, hogy a korai Földön általában nem voltak megfagyva – ez az úgynevezett „halvány fiatal Nap-paradoxon.” Valahogy mégis megoldódott ez a lakhatósági rejtély.
A tudósok két fő elmélettel álltak elő.
Az első szerint a Föld rendelkezik valamiféle termosztáttal – egy olyan visszacsatolási mechanizmussal (vagy mechanizmusokkal), amely megakadályozza, hogy az éghajlat valaha is végzetes hőmérsékletre tévedjen.
A második, hogy a nagyszámú bolygó közül talán néhánynak a szerencsén múlik, és a Föld egy ilyen. Ezt a második forgatókönyvet az teszi hihetőbbé, hogy az elmúlt évtizedekben számos Naprendszeren kívüli bolygót – úgynevezett exobolygókat – fedeztek fel.
A távoli csillagok csillagászati megfigyelései azt mutatják, hogy sok bolygó kering körülöttük, és néhány olyan méretű, sűrűségű és keringési távolságú, hogy az élet számára alkalmas hőmérséklet elméletileg lehetséges rajtuk. Becslések szerint csak a mi galaxisunkban legalább 2 milliárd ilyen bolygó-jelölt van.
A tudósok szívesen elutaznának ezekre az exobolygókra, hogy megvizsgálják, vajon valamelyikük megfelel-e a Föld több milliárd éves éghajlati stabilitásának. De még a legközelebbi exobolygók, a Proxima Centauri csillag körül keringők is több mint négy fényévre vannak tőlünk. Megfigyelési vagy kísérleti bizonyítékot nehéz szerezni.
Ehelyett ugyanezt a kérdést modellezéssel vizsgáltam. Egy olyan számítógépes program segítségével, amelyet arra terveztek, hogy általában véve szimulálja a bolygók (és nem csak a Föld) éghajlatának alakulását, először 100 000 bolygót generáltam, amelyek mindegyike véletlenszerűen eltérő éghajlati visszacsatolásokkal rendelkezett. Az éghajlati visszacsatolások olyan folyamatok, amelyek felerősíthetik vagy csökkenthetik az éghajlatváltozás mértékét – gondoljunk például a sarkvidéki tengeri jég olvadására, amely a napfényt visszaverő jeget felváltja a napfényt elnyelő nyílt tengerrel, ami viszont nagyobb felmelegedést és olvadást okoz.
Annak érdekében, hogy megvizsgáljam, mennyire valószínű, hogy e különböző bolygók mindegyike lakható marad hatalmas (geológiai) időintervallumok alatt, mindegyiküket 100-szor szimuláltam. A bolygó minden egyes alkalommal más kezdeti hőmérsékletről indult, és véletlenszerűen különböző éghajlati eseményeknek volt kitéve.
Ezek az események olyan klímát megváltoztató tényezőket képviselnek, mint a szupervulkánkitörések (mint a Pinatubo-hegy, de sokkal nagyobbak) és az aszteroida-hatások (mint például a dinoszauruszok elpusztítása). A 100 futás mindegyikén a bolygó hőmérsékletét addig követték, amíg túl meleg vagy túl hideg lett, vagy 3 milliárd évig fennmaradt, ekkor tekintették az intelligens élet lehetséges tégelyének.
A szimulációs eredmények határozott választ adnak erre a lakhatási problémára, legalábbis a visszajelzések és a szerencse fontosságát tekintve. Nagyon ritka volt (valójában csak egyszer a 100 000-ből), hogy egy bolygónak olyan erős stabilizáló visszajelzései voltak, hogy mind a százszor lakható maradt, függetlenül a véletlenszerű éghajlati eseményektől.
Valójában a legtöbb olyan bolygó, amely legalább egyszer lakható maradt, a 100-ból kevesebb, mint tízszeres volt. A szimuláció szinte minden egyes alkalmával, amikor egy bolygó 3 milliárd évig lakható maradt, ez részben a szerencsének köszönhető.
Ugyanakkor a szerencse önmagában nem bizonyult elegendőnek. Az olyan bolygók, amelyeket kifejezetten úgy terveztek, hogy egyáltalán ne legyenek visszacsatolások, soha nem maradtak lakhatóak; a véletlenszerű séták, amelyeket az éghajlati események megingattak, soha nem tartották ki a pályát.
Ez az általános eredmény, miszerint az eredmények részben a visszacsatolásoktól, részben a szerencsétől függenek, szilárd. A modellezés mindenféle változtatása nem befolyásolta ezt.
Következésképpen a Földnek rendelkeznie kell bizonyos éghajlat-stabilizáló visszacsatolásokkal, de ugyanakkor a szerencsének is közre kellett működnie abban, hogy lakható maradjon. Ha például egy aszteroida vagy napkitörés egy kicsit nagyobb lett volna, mint amekkora volt, vagy egy kicsit más (kritikusabb) időpontban történt volna, valószínűleg ma nem lennénk itt a Földön. Ez más perspektívát ad annak, hogy miért tekinthetünk vissza a Föld figyelemre méltó, rendkívül hosszúra nyúlt történetére, amikor az élet fejlődött, diverzifikálódott és egyre összetettebbé vált, egészen addig a pontig, ahol minket is létrehozott.
Ábra:
A szimuláció többszöri lefutása nem volt azonos: 1000 különböző bolygót generáltak véletlenszerűen, és mindegyiket kétszer futtatták le. (a) az első futás eredményei, (b) a második futás eredményei. A zöld körök a sikert (3 milliárd évig lakható maradt), a fekete a kudarcot jelzi.
Kapcsolódó oldal:
Nick Longrich, a Bath Egyetem Paleontológiai és Evolúcióbiológiai Tanszékvezető docense
Az evolúció azt tanítja nekünk, hogy mi lehetünk az egyedüli értelmes lények az univerzumban
Előző cikk:
David Gelernter, a Yale Egyetem számítástechnikai professzora:
Gyöngéd búcsú egy ragyogó és gyönyörű elmélettől
Következő cikk:
Az evolúció Achillesz sarkai (gyenge pontjai) című könyv 5. fejezete: Geológia (154-191 oldal)
Fordítókat (szak)lektorokat keresünk.
Angol (német) nyelven
Könyvek, cikkek, videók, stb. fordításához, lektorálásához, keresünk további embereket (elsősorban önkéntes segítőket). Keresünk továbbá, olyan önkénteseket, akik videó feliratozásban segédkeznének.
Fizikusok, biológusok, geológusok, őslénytankutatók, orvosok, vegyészmérnökök, teológusok, pszichológusok, bármely tudományban jártas emberek jelentkezését várjuk cikkek írásához, azok szakmai ellenőrzéséhez, különböző tanácsadáshoz (pl.: különböző fórumokon való válaszadáshoz), előadások tartásához, riportokhoz, illetve bármilyen egyéb szakmai háttérmunkához.
Várunk:
- cikkek,
- videók,
- könyvek fordítására javaslatokat.
Jelentkezni, javaslatot tenni a
mail címen lehet.
Köszönjük