Астрономія
Екологія
Астрономія
Екологія

Придатність Землі для життя виявилася випадковістю

Дослідник створив моделювання для 100 тисяч планет з різним кліматичним зворотнім зв’язком, щоб перевірити, чи зможуть вони лишатися придатними для життя впродовж тривалого часу. Виявилося, що умови на Землі, які дозволяють підтримувати життя впродовж більше 3 мільярдів років, не є неминучими та залежать від випадковості. Стаття про це доступна у журналі Communications Earth & Environment.

Від чого залежить придатність планети для життя?

Найближчі до нас планети, Марс та Венера, у минулому мали зовсім інші умови на своїх поверхнях. Міграція Юпітера змінила орбіту Венери, запустивши потужний парниковий ефект, через що наразі середня температура її поверхні сягає вище 450 градусів за Цельсієм. Клімат Марса в минулому був вологим і теплим, але зараз тут занадто холодно. Таким чином, планети можуть втрачати здатність підтримувати життя. Саме тому еволюція організмів на планеті вимагає не тільки того, щоб планетарні умови були сприятливими для життя на самому початку, коли воно зародилося, але і того, щоб планета залишалася придатною для цього в подальшому та без перерв.

Художнє зображення давнього Марса. Ittiz / Wikimedia Commons

Художнє зображення давнього Марса. Ittiz / Wikimedia Commons

Як змінювалися умови на Землі?

На Землі розвиток розумного життя зайняв 3 або 4 мільярди років, і протягом усього цього часу рідка вода була присутня на її поверхні. Однак умови на планеті повинні були значно змінюватися, тож така довга і стабільна придатність для життя насправді є загадковим явищем, що вимагає пояснень. Зокрема, сучасна Земля нагрівається Сонцем приблизно на 30% інтенсивніше, ніж на ранніх етапах свого існування. Здавалося б, рання Земля мала б замерзнути. Або навпаки, якщо на тих етапах на поверхні нашої планети існувала рідка вода, якби решта кліматичної системи залишалася незмінною, то океани тепер кипіли б під сучасним яскравішим Сонцем. Але жодний з цих сценарієм не справдився. Це явище дістало назву парадоксу слабкого молодого Сонця.

Найбільш поширене пояснення тривалості придатних для життя умов на Землі спирається на існування стабілізуючих механізмів, що дозволяють клімату протистояти змінам. Зокрема, цьому сприяє силікатне вивітрювання, яке регулює рівень вуглекислого газу в атмосфері, а отже, і температуру.

Яке моделювання провів вчений?

Дослідник створив моделі 100 тисяч планет із найпростішим регулюванням кліматичного середовища. Ці моделі мають лише одну змінну стану, планетарну температуру поверхні. Для кожної з них був створений свій окремий набір позитивних і негативних реакцій клімату у відповідь на зміни. Еволюцію кожної з цих планет вчений моделював 100 разів, і під час цих прогонів планети отримували різні випадкові збурення.

Що показали результати?

Серед 200 планет лише 15 залишалися придатними для проживання під час одного або більше пробігів. Найуспішніша планета залишалася придатною для життя під час 60 із 100 повторень. Подібні результати були отримані й на більшому масштабі для всього моделювання. Так, серед 100 тисяч планет приблизно 9% лишалися придатними для життя принаймні один раз, але лише 1 планета була успішною у всіх 100 випадках.

Очевидним наслідком цих результатів є те, що успіх Землі не був неминучим результатом, а скоріше був випадковістю. Якби кліматична система Землі зазнала, наприклад, іншої величини виверження супервулканів або іншого впливу астероїдів, то результат міг би бути іншим. Роль випадковості в кінцевому результаті також підтверджується геологічним записом Землі, який включає докази екстремальних змін клімату, які, можливо, підводили планету дуже близько до зникнення всього життя.

Первісні перспективи збереження придатності для життя Землі могли бути поганими. Якщо так, це свідчить про те, що десь у Всесвіті існують планети, схожі на нашу, які мали подібні початкові перспективи, але які внаслідок випадкових подій в один момент стали занадто спекотними або занадто холодними. Таким чином, здається ймовірним, що навіть найбільш схожі на Землю екзопланети виявляться непридатними для життя.