L’abitabilità della Terra oggi appare principalmente dovuta alla fortuna, così come milioni di simulazioni

Ci è voluta evoluzione 3 o 4 miliardi di anni fa Produrre Homo sapiens. Se il clima fosse completamente fallito solo una volta in quel periodo, l’evoluzione si sarebbe completamente bloccata e non saremmo qui ora. Per capire come siamo nati sul pianeta Terra, avremo bisogno di sapere come la Terra è riuscita a sopravvivere a una durata di vita decente di miliardi di anni.

Questo non è un problema banale. L’attuale riscaldamento globale ci mostra che il clima può cambiare drasticamente nel corso di pochi secoli. Su scale temporali geologiche, è più facile cambiare il clima.

I calcoli mostrano che esiste la possibilità che il clima terrestre degeneri a temperature inferiori allo zero o al di sopra del punto di ebollizione in pochi milioni di anni.

Sappiamo anche che il sole è diventato il 30% più luminoso da quando la vita si è evoluta per la prima volta. In teoria, questo avrebbe dovuto far bollire gli oceani ora, dato che non lo era In genere Congelato a terra presto – questo è noto come “Debole giovinezza del paradosso del soleTuttavia, in qualche modo, il puzzle dell’abitabilità è stato risolto.

Gli scienziati hanno escogitato due teorie principali. Il primo è che la Terra potrebbe possedere qualcosa come un termostato, un meccanismo (o meccanismi) di feedback che impedisce al clima di raggiungere temperature mortali.

Il secondo è che tra un gran numero di pianeti, alcuni potrebbero essere riusciti a passare per fortuna e la Terra è uno di questi. Questo secondo scenario è reso più plausibile dalle scoperte negli ultimi decenni di molti pianeti al di fuori del nostro sistema solare, il cosiddetto Pianeti extrasolari.

Le osservazioni astronomiche di stelle lontane ci dicono che molte di loro hanno pianeti che orbitano intorno a loro e che alcune di esse sono di dimensioni, densità e distanza orbitale tali da rendere teoricamente possibili temperature adatte alla vita. È stato stimato che almeno ci sia 2 miliardi di questi sono pianeti candidati Solo nella nostra galassia.

Gli scienziati adorano viaggiare su questi esopianeti per verificare se qualcuno di loro corrisponde a un miliardo di anni di stabilità climatica sulla Terra. Ma anche gli esopianeti più vicini stanno orbitando attorno alla stella Proxima Centauri, A più di quattro anni luce di distanza. È difficile ottenere prove osservative o empiriche.

Invece, ho esplorato la stessa domanda attraverso la modellazione. Innanzitutto utilizzando un programma per computer progettato per simulare l’evoluzione del clima sui pianeti in generale (non solo la Terra) Sono nati 100.000 pianeti, Ciascuno ha una serie di reazioni climatiche casualmente differenti. Le reazioni climatiche sono processi che possono essere ingranditi o contratti Cambiamento climatico Pensa, ad esempio, allo scioglimento del ghiaccio marino artico, che sostituisce il ghiaccio che riflette il sole con un mare aperto che assorbe la luce solare, il che a sua volta porta a un maggiore riscaldamento e uno scioglimento.

Al fine di indagare la probabilità che ciascuno di questi diversi pianeti rimanga abitabile su scale temporali (geologiche) massicce, ho simulato ogni 100 volte. Ogni volta che il pianeta ha iniziato con temperature iniziali diverse ed è stato sottoposto a una serie di eventi climatici casualmente diversi.

Questi eventi rappresentano fattori di cambiamento climatico come Super vulcano Bangs (es Monte Pinatubo Ma molto più grande) e asteroide Effetti (come quello che ha ucciso Dinosauri). In ogni round dei 100 cicli, la temperatura del pianeta è stata monitorata fino a quando non è diventata molto calda o molto fredda o è sopravvissuta per 3 miliardi di anni, a quel punto è stata vista come un potenziale crogiolo di vita intelligente.

I risultati della simulazione danno una risposta definitiva al problema abitativo, almeno in termini di importanza del feedback e della fortuna. Era così raro (in effetti, solo una volta su 100.000) che un pianeta avesse un feedback di stabilità così forte da rimanere abitabile 100 volte, indipendentemente da eventi meteorologici casuali.

In effetti, la maggior parte dei pianeti che sono rimasti abitabili almeno una volta, lo hanno fatto meno di dieci volte su 100. In quasi tutte le occasioni in una simulazione in cui un pianeta è stato abitabile per 3 miliardi di anni, la fortuna è stata in parte dovuta alla fortuna.

Genera 1000 pianeti diversi in modo casuale e gioca due volte. I cerchi verdi mostrano l’abitabilità per 3 miliardi di anni. (Toby Terrell)

Allo stesso tempo, la fortuna di per sé si è rivelata insufficiente. Pianeti appositamente progettati per non avere assolutamente riflessi, non sono mai rimasti abitabili; La passeggiata casuale, che è soggetta agli eventi meteorologici, il percorso non è mai durato.

Questo punteggio complessivo, risultato in parte basato sul feedback e in parte sulla fortuna, è forte. Tutti i tipi di modifiche alla modellazione non l’hanno influenzata. Implicitamente, la Terra deve quindi avere alcune reazioni per stabilizzare il clima ma allo stesso tempo Buona fortuna Deve anche aver partecipato alla sua restante abitabilità.

Ad esempio, se un asteroide o un brillamento solare fosse un po ‘più grande di quello che era, o se fosse accaduto in un momento leggermente diverso (più importante), probabilmente non saremmo qui sulla Terra oggi.

Offre una visione diversa del motivo per cui siamo in grado di rivisitare la storia così splendida ed estesa della Terra che si sta evolvendo, diversificando e diventando sempre più complessa al punto da averci dato origine.

Toby Terrell, Professore di Scienze del Sistema Terra, Università di Southampton.

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