xtock / shutterstock
Потрібна була еволюція 3 або 4 мільярди років для виробництва Homo sapiens. Якби клімат за один раз повністю провалився лише раз, тоді еволюція зупинилася б, і нас би тут не було зараз. Отже, щоб зрозуміти, як ми існували на планеті Земля, нам потрібно знати, як Землі вдалося підтримувати життєздатність протягом мільярдів років.
Це не тривіальна проблема. Поточне глобальне потепління показує нам, що клімат може значно змінитися протягом декількох століть. За геологічні терміни змінити клімат ще простіше. Розрахунки показують, що лише за кілька мільйонів років клімат Землі може погіршитися до температури нижче нуля або вище температури кипіння.
Ми також знаємо, що Сонце стало на 30% яскравішим з моменту першого розвитку. Теоретично це мало б спричинити закипання океанів, враховуючи, що вони не були в цілому замерзли на ранній Землі - це відоме як “слабкий парадокс молодого сонця". І все-таки ця головоломка проживання була вирішена.
Вчені висунули дві основні теорії. Перший полягає в тому, що Земля могла мати щось на зразок термостата - механізму зворотного зв’язку (або механізмів), який запобігає колись клімату колись блукати до фатальних температур.
Другий полягає в тому, що з великої кількості планет, можливо, деякі просто пробиваються завдяки удачі, і Земля є однією з них. Цей другий сценарій стає більш правдоподібним завдяки відкриттям за останні десятиліття багатьох планет поза нашою Сонячною системою - так званих екзопланет. Астрономічні спостереження за віддаленими зірками говорять нам, що багато хто має планети, які обертаються навколо них, і що деякі мають розмір і щільність та орбітальну відстань, такі що теоретично можливі температури, придатні для життя. Було підраховано, що їх є щонайменше 2 мільярди таких планет-кандидатів лише в нашій галактиці.
Екзопланет багато ... але скільки мають стабільний клімат? Юрик Петро / затвор
Вчені хотіли б поїхати на ці екзопланети, щоб дослідити, чи відповідала якась із них мільярдному рівню кліматичної стабільності Землі. Але навіть найближчі екзопланети, ті, що обертаються навколо зірки Проксима Кентавра, є більше чотирьох світлових років. Важко отримати спостережливі або експериментальні докази.
Натомість я досліджував те саме питання за допомогою моделювання. Використовуючи комп’ютерну програму, призначену для імітації еволюції клімату на планетах загалом (не лише на Землі), я спочатку генерував 100,000 XNUMX планет, кожен із випадково різним набором кліматичних відгуків. Відгуки про клімат - це процеси, які можуть посилити або зменшити зміну клімату - наприклад, наприклад, танення морського льоду в Арктиці, яке замінює лід, що відбиває сонячне світло, поглинаючим сонячне світло відкритим морем, що, в свою чергу, спричиняє більше потепління та танення.
Для того, щоб дослідити, наскільки ймовірно, що кожна з цих різноманітних планет може залишатися придатною для життя протягом величезних (геологічних) масштабів, я змоделював кожну із них 100 разів. Кожного разу, коли планета стартувала з різної початкової температури і піддавалася випадково різному набору кліматичних подій. Ці події представляють фактори, що змінюють клімат, такі як виверження супервулканів (наприклад Гора Пінатубо але набагато більший) та удари астероїдів (як той, що вбив динозаврів). На кожному із 100 пробігів температуру планети відстежували до тих пір, поки вона не стала занадто спекотною або занадто холодною, або ж вижила протягом 3 мільярдів років, і тоді її вважали можливим тиглем для розумного життя.
Зміна клімату: виверження вулкана Пінатубо на Філіппінах у 1991 році викинуло в атмосферу стільки попелу, що глобальна температура тимчасово впала на 0.6 °C. SRA Blaze Lipowski / пікрил
Результати моделювання дають чітку відповідь на цю проблему проживання, принаймні з точки зору важливості відгуків та удачі. Дуже рідко (насправді, лише один раз із 100,000 100), коли на планеті були такі сильні стабілізуючі зворотні зв’язки, що вона залишалася придатною для життя всі 100 разів, незалежно від випадкових кліматичних подій. Насправді більшість планет, які залишалися придатними для життя хоча б один раз, робили це менше десяти разів із 3. Майже в кожному випадку під час моделювання, коли планета залишалася придатною для життя протягом XNUMX мільярдів років, це частково було до удачі. У той же час удача сама по собі виявилася недостатньою. Планети, які були спеціально розроблені, щоб взагалі не мати зворотних зв’язків, ніколи не залишалися придатними для життя; випадкові прогулянки, побиті кліматичними подіями, ніколи не тривали курсу.
Повторні прогони в моделюванні не були однаковими: 1,000 різних планет було генеровано випадковим чином, і кожен пробіг двічі. (а) результати у першому запуску, (b) результати у другому запуску. Зелені кола демонструють успіх (залишався придатним для життя протягом 3 мільярдів років) та чорну невдачу. Тобі Тіррелл, Автор надано
Цей загальний результат, що результати частково залежать від зворотних зв’язків, а частково від удачі, є надійним. Всілякі зміни в моделюванні на це не вплинули. Таким чином, Земля повинна мати деякі відгуки, що стабілізують клімат, але в той же час удача повинен також брати участь у цьому, залишаючись придатним для життя. Наприклад, якби астероїд чи сонячна спалах були трохи більшими, ніж були, або сталися в дещо інший (більш критичний) час, ми, мабуть, не були б тут сьогодні на Землі. Це дає інший погляд на те, чому ми можемо озирнутися на надзвичайну, надзвичайно розширену історію Землі, яка розвивається, урізноманітнюється і стає все більш складною до тієї міри, що нас породила.
Професор Тобі Тиррелл обговорює свої дослідження.
{встановлено Y = K7hCh6v7HNs}
про автора
Тобі Тиррелл, професор кафедри наук про Землю, Університет Саутгемптона
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Схожі книги:
Майбутнє, яке ми обираємо: виживання кліматичної кризи
Крістіана Фігерес і Том Ріветт-Карнак
Автори, які відіграли ключову роль у Паризької угоді про зміну клімату, пропонують ідеї та стратегії подолання кліматичної кризи, включаючи індивідуальні та колективні дії.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Нежитлова Земля: життя після потепління
Девід Уоллес-Уеллс
У цій книзі досліджуються потенційні наслідки нестримної зміни клімату, включаючи масове вимирання, дефіцит їжі та води та політичну нестабільність.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Міністерство майбутнього: роман
Кім Стенлі Робінсон
Цей роман уявляє світ найближчого майбутнього, що бореться з наслідками зміни клімату, і пропонує бачення того, як суспільство може змінитися, щоб подолати кризу.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Під білим небом: природа майбутнього
автор: Елізабет Колберт
Автор досліджує вплив людини на світ природи, включаючи зміну клімату, і потенціал технологічних рішень для вирішення екологічних проблем.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Недолік: Найбільш всеосяжний план, який пропонувався змінити глобальне потепління
під редакцією Пола Хокена
У цій книзі представлено комплексний план боротьби зі зміною клімату, включаючи рішення для багатьох секторів, таких як енергетика, сільське господарство та транспорт.
