یک معجزه کیهانی است که زندگی روی زمین مدت زیادی ادامه داشته است



بیابان های زمین از کل سیارات و سیارات خارج قابل سکونت هستند.

بیابان های زمین از کل سیارات و سیارات خارج قابل سکونت هستند. (Cerqueira / Unsplash /)

توبی تایرل استاد علوم سیستم زمین در دانشگاه ساوتهمپتون است. این داستان در اصل در گفتگو.

تولید تکامل 3 یا 4 میلیارد سال طول کشید همو ساپینس اگر در این مدت فقط یک بار آب و هوا از کار افتاده بود ، تکامل فاجعه را متوقف می کرد و ما اکنون اینجا نبودیم. بنابراین برای درک چگونگی وجود ما در سیاره زمین ، باید بدانیم که زمین برای میلیاردها سال چگونه زنده مانده است.

این یک مشکل جزئی نیست. گرم شدن کره زمین فعلی به ما نشان می دهد که آب و هوا می تواند حتی برای چندین قرن تغییر چشمگیری کند. تغییر آب و هوا در طول دوره های زمین شناسی حتی آسان تر است. محاسبات نشان می دهد که فقط در طی چند میلیون سال آب و هوای زمین به دمای زیر صفر یا بیش از جوش کاهش می یابد.

ما همچنین می دانیم که خورشید از زمان تکامل حیات 30 درصد روشن تر شده است. از نظر تئوری ، این امر باید باعث شود اقیانوس ها تاکنون برگردند ، با توجه به اینکه در اوایل زمین معمولاً یخ زده نبودند – این به عنوان “پارادوکس خورشید کم نور جوان” شناخته می شود. و با این حال به نوعی این معمای زیستگاه حل شد.

فوران پیناتوبو در سال 1991 در فیلیپین چنان خاکستر را در جو منتشر کرد که دمای کره زمین به طور موقت 0.6 درجه سانتیگراد کاهش یافت.

فوران پیناتوبو در سال 1991 در فیلیپین چنان خاکستر را در جو منتشر کرد که دمای کره زمین به طور موقت 0.6 درجه سانتیگراد کاهش یافت. (SRA Blaze Lipowski / picryl /)

دانشمندان به دو نظریه اصلی رسیده اند. اولین مورد این است که زمین ممکن است چیزی شبیه به ترموستات داشته باشد – مکانیسم بازخورد (یا مکانیزم) که از سرگردانی آب و هوا تا درجه حرارت های مرگبار جلوگیری می کند.

دوم این که از بین تعداد زیادی سیاره ، برخی ممکن است فقط خوش شانس باشند و زمین یکی از آنهاست. این سناریوی دوم نسبت به کشفیات انجام شده در دهه های اخیر در بسیاری از سیارات خارج از منظومه شمسی – اصطلاحاً سیارات فراخورشیدی – قابل قبول تر است. مشاهدات نجومی از ستاره های دور به ما می گوید که بسیاری از آنها مدارهایی در اطراف خود دارند و برخی از آنها از نظر اندازه و چگالی و فاصله مداری بزرگ هستند ، بنابراین دماهای مناسب برای زندگی از نظر تئوری امکان پذیر است. تخمین زده می شود که فقط در کهکشان ما حداقل 2 میلیارد نامزد سیاره وجود دارد.

دانشمندان دوست دارند به این سیارات فراخورشیدی سفر کنند تا ببینند که آیا هر یک از آنها با یک میلیارد سال پایداری آب و هوای زمین مطابقت داشته اند یا خیر. اما حتی نزدیکترین سیاره فراخورشیدی که به دور ستاره پروکسیما قنطورس می چرخد ​​، بیش از چهار سال نوری با ما فاصله دارد. به دست آوردن شواهد مشاهده یا تجربی دشوار است.

در عوض ، من از طریق مدل سازی همین مسئله را بررسی کردم. با استفاده از یک برنامه رایانه ای که برای شبیه سازی سیر تحول آب و هوای این سیاره (نه فقط زمین) طراحی شده است ، ابتدا 100000 سیاره ایجاد کردم که هرکدام از آنها پاسخ های مختلف آب و هوایی را به دلخواه متفاوت داشتند. بازخورد آب و هوا فرایندی است که می تواند تغییرات آب و هوایی را افزایش یا کاهش دهد – برای مثال ذوب شدن یخ دریا در قطب شمال را در نظر بگیرید ، که یخ منعکس کننده آفتاب را با دریاهای آزاد جذب نور خورشید جایگزین می کند ، که به نوبه خود باعث گرم شدن بیشتر و ذوب شدن بیشتر می شود.

تکرارهای تکراری در شبیه سازی یکسان نیستند: 1000 سیاره مختلف به طور تصادفی تولید می شوند و هر کدام دو بار اجرا می شوند.  A نتایج را در اولین اعدام نشان می دهد.  B نتایج تجسم دوم را نشان می دهد.  محافل سبز موفقیت (3 میلیارد سال قابل سکونت باقی مانده) و عدم موفقیت سیاه پوستان را نشان می دهد.

تکرارهای تکراری در شبیه سازی یکسان نیستند: 1000 سیاره مختلف به طور تصادفی تولید می شوند و هر کدام دو بار اجرا می شوند. A نتایج را در اولین اعدام نشان می دهد. B نتایج تجسم دوم را نشان می دهد. محافل سبز موفقیت (3 میلیارد سال قابل سکونت باقی مانده) و عدم موفقیت سیاه پوستان را نشان می دهد. (توبی تایرل /)

برای بررسی چگونگی احتمال زنده ماندن هر یک از این سیارات در مقیاس زمانی عظیم (زمین شناسی) ، هر کدام را 100 بار شبیه سازی کردم. هر بار که سیاره با دمای اولیه متفاوت شروع می شود و در معرض مجموعه ای متفاوت از حوادث آب و هوایی قرار می گیرد. این رویدادها عوامل تغییر اقلیم هستند ، مانند فوران ابر آتشفشان (مانند Pinatubo ، اما بسیار بزرگتر) و تأثیرات سیارک ها (مانند آنچه باعث مرگ دایناسورها شد). در هر یک از 100 دویدن ، دمای سیاره ردیابی می شود تا اینکه خیلی گرم یا خیلی سرد شود ، یا در غیر این صورت 3 میلیارد سال زنده بماند ، در آن زمان تصور می شود که یک بوته حیات برای زندگی هوشمند امکان پذیر است.

نتایج شبیه سازی ، حداقل از نظر اهمیت بازخورد و شانس ، پاسخ قطعی به این مسئله زیست پذیری ارائه می دهد. بسیار نادر بود (در واقع فقط یک بار در هر 100000) یک سیاره چنان بازخورد تثبیت کننده قوی داشته باشد که بتواند 100 بار ، بدون توجه به حوادث آب و هوایی تصادفی ، قابل سکونت باشد. در حقیقت ، بیشتر سیاره هایی که حداقل یک بار قابل سکونت مانده اند ، از 100 مورد کمتر از ده بار این کار را انجام داده اند. تقریباً در هر مورد از شبیه سازی ، زمانی که یک سیاره برای 3 میلیارد سال قابل سکونت باقی مانده است ، بخشی از آن به دلیل شانس است. در عین حال ، شانس به تنهایی ناکافی بود. سیاره هایی که به طور خاص طراحی شده اند تا هیچ بازخوردی نداشته باشند ، هرگز قابل سکونت نبوده اند. پیاده روی های گاه به گاه ، سرکوب شده توسط حوادث آب و هوایی ، هرگز دوره را ادامه ندادند.

این نتیجه کلی ، که نتایج تا حدی به بازخورد و بخشی به شانس بستگی دارد ، قوی است. هرگونه تغییر در مدل سازی تأثیری بر وی نداشت. به طور پیش فرض ، زمین باید دارای بازخورد باشد تا آب و هوا را تثبیت کند ، اما در عین حال ، شانس باید در آن باشد تا بتواند قابل سکونت باشد. اگر به عنوان مثال ، یک سیارک یا فلش خورشیدی کمی بزرگتر از آنچه بود ، بود یا در زمان کمی متفاوت (بحرانی تر) اتفاق می افتاد ، احتمالاً امروز اینجا روی زمین نخواهیم بود. این دیدگاه متفاوتی در مورد اینکه چرا ما می توانیم به تاریخ قابل توجه و فوق العاده طولانی زندگی نگاه کنیم ، که در حال تکامل و تنوع است و به طور فزاینده ای پیچیده می شود تا حدی که ما را به دنیا آورده است.

گفتگو


منبع: khabar-reza.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*