Szczęście opuściło ziemskie życie

Planetarny łut szczęścia

Praca badawcza zamieszczona 11 grudnia 2020 r. w Nature Communications Earth & Environment udzieliła nowej odpowiedzi na pytanie, dlaczego Ziemia od miliardów lat nadaje się do zamieszkania: w dużej mierze zdecydowało o tym szczęście. Szansa na znalezienie złożonego życia na tzw. planetach ziemiopodobnych jest znikoma. Taką konkluzję przyniosła pierwsza w historii symulacja ewolucji klimatu na tysiącach globów.

Dane geologiczne pokazują, iż ziemski system klimatyczny sprzyjał życiu nieprzerwanie przez ponad trzy miliardy lat. Panująca równowaga jest jednak bardzo delikatna – utracona nagle, uczyniłaby planetę jałową. Jak dotąd uderzenia asteroid, rozbłyski słoneczne czy erupcje superwulkanów nie wywołały zmiany globalnej na tyle gwałtownej, by unicestwić biosferę.

We wcześniejszych analizach komputery wykorzystywano wyłącznie do modelowania „zamieszkiwalności” Ziemi. Zainspirowany odkryciami tzw. egzoplanet (tj. światów spoza naszego Układu Słonecznego), które ujawniły, iż Droga Mleczna usiana jest miliardami planet podobnych do naszej, prof. Toby Tyrrell z wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Southampton opracował nowatorskie podejście, by wyjaśnić, za sprawą czego Ziemia przez tak długi czas pozostawała przyjazną życiu. Posługując się superkomputerem, przeprowadził symulacje, które pozwoliły przyjrzeć się reakcjom 100 000 różnych planet na zdarzenia zmieniające ich klimat. Każdy wirtualny glob rodził się 100 razy, by na przestrzeni trzech miliardów lat doświadczyć przypadkowych kataklizmów i ich konsekwencji.

Z uzyskanego zestawu wyników uczony mógł potwierdzić ostatecznie, czy tylko kilku planetom udało się podtrzymać życie przez trzy miliardy lat, czy może zdolność ta stawała się na krótko udziałem licznych planet. Okazało się, iż te światy, które pełniły rolę kolebki życia przez trzy miliardy lat, mogły liczyć jedynie na niewielkie prawdopodobieństwo, a nie pewność, że tak się stanie. Głównym czynnikiem decydującym o sukcesie był przypadek. Teraz rozumiemy, że Ziemi dopisało szczęście, podsumował Tyrrell.

We Wszechświecie niewątpliwie istnieją globy przypominające Ziemię, które miały zbliżone perspektywy początkowe, ale które z powodu zdarzenia losowego ogrzały się lub schłodziły do tego stopnia, że ewolucja ekosystemów lub zachowanie ekosystemów wyewoluowanych było niemożliwe. Należy oczekiwać, iż udoskonalone techniki poszukiwania i analizowania egzoplanet pokażą, że większość „bliźniaczych Ziem” jest martwa.

Spokojne Słońce

Słońce jest płonącą kulą plazmy zasilanej syntezą jądrową. Z jego powierzchni wyłaniają się linie pola magnetycznego odpowiadające za powstawanie ciemnych plam. Wzrost aktywności tych magnetycznych wirów generuje więcej burz słonecznych, które rozrzucają naładowane cząsteczki i promieniowanie po całym Układzie Słonecznym. Wystarczająca ilość tych śmiercionośnych fal może „ugotować” okoliczne planety. Badanie opublikowane 1 maja 2020 r. w Science ustaliło, że Słońce jest wyjątkowo spokojne w porównaniu ze swoim kosmicznym rodzeństwem: setki podobnych do niego gwiazd z naszego galaktycznego sąsiedztwa ma średnio pięć razy większą aktywność magnetyczną. Słońce może być nieco monotonne, ale cecha ta wychodzi na zdrowie ziemskiemu życiu.

Autorzy pracy przestudiowali dane zgromadzone przez emerytowany już teleskop Keplera NASA, który przez cztery lata poszukiwał egzoplanet. Monitoring ∼150 000 gwiazd Drogi Mlecznej polegał na odnotowywaniu wahań jasności, będących wynikiem pojawiania się i znikania plam gwiezdnych. Przeglądając gwiazdy o masach, temperaturach, wieku, składzie chemicznym i okresach rotacji porównywalnych ze Słońcem, eksperci zidentyfikowali 369 ciał niebieskich, które najbardziej odpowiadały wymogom charakterystyki porównawczej.

Słońca podlegają cyklom, podczas których plamy przecinają ich powierzchnię z większą lub mniejszą częstotliwością. W okresach najbardziej wzmożonej aktywności magnetycznej, kiedy plamy występują na całej powierzchni, gwiazda ściemnia się. Cykl naszego Słońca trwa około 11 lat; zapisy z ostatnich 140 lat świadczą o tym, że w jego trakcie jasność zmienia się o mniej niż jedną dziesiątą procenta. Oznacza to, iż przyciemnienie jest nieznaczne. W przypadku gwiazd obserwowanych przez Keplera omawiana zmienność bywa nawet 12 razy większa. Prawdopodobnie nie jest zbiegiem okoliczności fakt, że żyjemy w pobliżu tak mało aktywnej gwiazdy, przyznał Ricky Egeland, heliofizyk z Narodowego Centrum Badań Atmosfery w Boulder (NCAR).

Na krawędzi strefy przetrwania

Ekosfera gwiazdy to zestaw orbit, w obrębie których planeta może utrzymać na swojej powierzchni wodę w stanie ciekłym; przebywanie w niej uważa się za ważny warunek wstępny rozwoju życia. Planetolodzy z USA i Francji odkryli, że Ziemia znajduje się znacznie bliżej wewnętrznej krawędzi ekosfery Słońca, niż sądzono wcześniej. Wyjście globu poza tę strefę zamieszkiwalną mogłoby zamienić klimat w „wilgotną szklarnię”, czego następstwem byłyby dalsze dramatyczne przeobrażenia atmosfery.

Zgodnie z aktualnym konsensusem ekosfera Słońca zaczyna się od 0,95 jednostki astronomicznej (AU). Analiza Jamesa Kastinga i jego współpracowników z Uniwersytetu Stanu Pensylwania, NASA i Uniwersytetu w Bordeaux sugeruje, iż ta wewnętrzna krawędź strefy przebiega o wiele dalej – od 0,99 AU. Nasz nowy model klimatyczny przewiduje, że jesteśmy bliżej scenariusza ‚wilgotnej szklarni’, niż myśleliśmy, ostrzegł Kasting, nawiązując do streszczenia badania zamieszczonego 10 marca 2013 r. w Astrophysical Journal. W scenariuszu tym stratosfera staje się mokra i całkowicie nasycona, powierzchnia Ziemi ociepla się, dochodzi do dysocjacji cząsteczek wody i uwolnienia wodoru. Zdaniem naukowców mielibyśmy wówczas do czynienia z niekontrolowanym efektem cieplarnianym w stylu Wenus.

Przyczyną pełnego nasycenia atmosfery może być [1] wyjście Ziemi poza wewnętrzną krawędź 0,99 AU wskutek zmiany orbity lub [2] efekt cieplarniany wywołany cywilizacyjnymi i naturalnymi emisjami gazów takich jak dwutlenek węgla i para wodna. Gdy znajdujesz się tak blisko wewnętrznej krawędzi ekosfery, możesz bardzo łatwo wypchnąć siebie poza nią, stwierdził Kasting.

Eksterminowana bioróżnorodność stabilizowała atmosferę Ziemi

Astronomowie z Australijskiego Uniwersytetu Narodowego (ANU), którzy zajęli się kwestią braku oznak pozaziemskiego życia, dowiedzieli się, że większość wczesnych środowisk planetarnych nie odnajduje równowagi i przeobraża się w piekielną cieplarnię (Wenus) lub zamrożone pustkowie (Mars).

Ażeby stworzyć możliwą do zamieszkania planetę, formy życia muszą regulować emisje gazów cieplarnianych – takich jak para wodna i dwutlenek węgla – celem utrzymania stabilnej temperatury powierzchni, powiedział Aditya Chopra, główny autor badania opisanego 22 stycznia 2016 r. w Astrobiology. Ziemia, która fortunnie znalazła się w odpowiedniej odległości od spokojnej gwiazdy, w porę zrodziła życie, które pomogło okiełznać jej atmosferę podczas trwającej 4 miliardy lat ewolucji planetarnej. Istnienie pozaziemskich organizmów może mieć mniej wspólnego z prawdopodobieństwem pojawienia się życia lub inteligencji, a więcej ze sporadycznymi przypadkami rychłego wytworzenia się biologicznej regulacji sprzężeń zwrotnych na powierzchniach planet, wyjaśnił Chopra.

Cywilizacja przemysłowa dorównała katastrofom kosmicznym. To jej największe osiągnięcie. Dzięki najszybszym w dziejach emisjom gazów cieplarnianych i najszybszej w dziejach eksterminacji gatunków zaburzyła równowagę systemów planety. Złożone życie nie miało szans w nierównej konfrontacji z megamaszyną.

Jeśli jest Pani/Pan subskrybentem/stałym czytelnikiem bloga i uznaje moją pracę za wartościową i zasługującą na symboliczne wsparcie, proszę rozważyć możliwość zostania moim Patronem już za 5 zł miesięcznie. Dziękuję.

Oprac. exignorant

Ten wpis został opublikowany w kategorii Klimat, Kluczowe badania, Wymieranie gatunków. Dodaj zakładkę do bezpośredniego odnośnika.