xtock / shutterstock
Det tog evolution 3 eller 4 miljarder år att producera Homo sapiens. Om klimatet helt hade misslyckats bara en gång under den tiden hade evolutionen kolliderat och vi skulle inte vara här nu. Så för att förstå hur vi existerade på planeten jorden måste vi veta hur jorden lyckades hålla sig i form i livet i miljarder år.
Detta är inget trivialt problem. Den nuvarande globala uppvärmningen visar att klimatet kan förändras avsevärt under några hundra år. Under geologiska tidsplaner är det ännu lättare att ändra klimat. Beräkningar visar att det finns potential för jordens klimat att försämras till temperaturer under frysning eller över kokning på bara några miljoner år.
Vi vet också att solen har blivit 30% mer lysande sedan livet först utvecklades. I teorin borde detta ha fått haven att koka bort nu, med tanke på att de inte var det allmänhet frysta på den tidiga jorden - detta kallas ”svaga unga Sun-paradox”. Men på något sätt löstes detta beboelsespussel.
Forskare har kommit med två huvudteorier. Den första är att jorden kan ha något som en termostat - en återkopplingsmekanism (eller mekanismer) som förhindrar att klimatet någonsin vandrar till dödliga temperaturer.
Det andra är att, av ett stort antal planeter, kanske vissa bara klarar av tur, och jorden är en av dem. Detta andra scenario görs mer troligt av upptäckterna under många decennier av många planeter utanför vårt solsystem - så kallade exoplaneter. Astronomiska observationer av avlägsna stjärnor berättar för oss att många har planeter som kretsar kring dem, och att vissa har storlek och densitet och omloppsavstånd så att temperaturer som är lämpliga för livet är teoretiskt möjliga. Det har uppskattats att det finns åtminstone 2 miljarder sådana kandidatplaneter bara i vår galax.
Det finns många exoplaneter ... men hur många har ett stabilt klimat? Jurik Peter / shutterstock
Forskare skulle gärna vilja resa till dessa exoplaneter för att undersöka om någon av dem har matchat jordens miljarder år av klimatstabilitet. Men även de närmaste exoplaneterna, de som kretsar kring stjärnan Proxima Centauri, är mer än fyra ljusår bort. Observations- eller experimentella bevis är svåra att få tag på.
Istället utforskade jag samma fråga genom modellering. Med hjälp av ett datorprogram som är utformat för att simulera klimatutveckling på planeter i allmänhet (inte bara jorden), först genererade 100,000 XNUMX planeter, alla med slumpmässigt olika uppsättningar av klimatåterkopplingar. Klimatåterkopplingar är processer som kan förstärka eller minska klimatförändringen - tänk till exempel på havssmältning i Arktis, som ersätter solljusreflekterande is med solljusabsorberande öppet hav, vilket i sin tur orsakar mer uppvärmning och mer smältning.
För att undersöka hur sannolikt var och en av dessa olika planeter skulle vara beboelig över enorma (geologiska) tidsskalor simulerade jag var 100 gånger. Varje gång planeten startade från en annan initial temperatur och utsattes för en slumpmässigt annan uppsättning klimathändelser. Dessa händelser representerar klimatförändrande faktorer som supervulkanutbrott (som Montera Pinatubo men mycket mycket större) och asteroidpåverkan (som den som dödade dinosaurierna). På var och en av de 100 körningarna spårades planetens temperatur tills den blev för varm eller för kall eller annars hade överlevt i 3 miljarder år, vid vilken tidpunkt den ansågs ha varit en möjlig degel för ett intelligent liv.
Climate-altering: the 1991 eruption of Mount Pinatubo in the Philippines blasted so much ash into the atmosphere that global temperatures temporarily dropped by 0.6?C. SRA Blaze Lipowski / picryl
Simuleringsresultaten ger ett definitivt svar på detta bebobarhetsproblem, åtminstone när det gäller vikten av återkopplingar och tur. Det var mycket sällsynt (faktiskt bara en gång av 100,000 100) att en planet hade så starka stabiliserande återkopplingar att den förblev beboelig alla 100 gånger, oavsett de slumpmässiga klimathändelserna. Faktum är att de flesta planeter som förblev bebodda minst en gång gjorde det färre än tio gånger av 3. Vid nästan varje tillfälle i simuleringen när en planet förblev beboelig i XNUMX miljarder år hade det delvis tur. Samtidigt visade turen i sig vara otillräcklig. Planeter som var speciellt utformade för att inte ha några återkopplingar alls, förblev aldrig bebodda; slumpmässiga promenader, buffrade runt av klimathändelser, varade aldrig kursen.
Upprepade körningar i simuleringen var inte identiska: 1,000 olika planeter genererades slumpmässigt och varje körning två gånger. (a) resultat vid första körning, (b) resultat vid andra körning. Gröna cirklar visar framgång (förblev beboelig i 3 miljarder år) och svart misslyckande. Toby Tyrrell, författaren förutsatt
Detta övergripande resultat, att resultaten delvis beror på återkopplingar och delvis på tur, är robust. Alla slags förändringar av modelleringen påverkade inte den. Underförstått måste jorden därför ha vissa klimatstabiliserande återkopplingar men samtidigt lycka måste också ha varit inblandad i att den förblev beboelig. Om till exempel en asteroid eller solflare hade varit något större än den var, eller hade inträffat vid en något annorlunda (mer kritisk) tid, skulle vi förmodligen inte vara här på jorden idag. Det ger ett annat perspektiv på varför vi kan se tillbaka på jordens anmärkningsvärda, enormt förlängda livshistoria som utvecklas och diversifieras och blir alltmer komplex till den punkt som den gav upphov till oss.
Professor Toby Tyrrell diskuterar sin forskning.
{vembed Y=K7hCh6v7HNs}
Om författaren
Toby Tyrrell, professor i Earth System Science, University of Southampton
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
Relaterade böcker:
Framtiden vi väljer: överleva klimatkrisen
av Christiana Figueres och Tom Rivett-Carnac
Författarna, som spelade nyckelroller i Parisavtalet om klimatförändringar, erbjuder insikter och strategier för att hantera klimatkrisen, inklusive individuella och kollektiva åtgärder.
Klicka för mer info eller för att beställa
Den obebodliga jorden: livet efter uppvärmningen
av David Wallace-Wells
Den här boken utforskar de potentiella konsekvenserna av okontrollerade klimatförändringar, inklusive massutrotning, mat- och vattenbrist och politisk instabilitet.
Klicka för mer info eller för att beställa
Framtidsministeriet: En roman
av Kim Stanley Robinson
Den här romanen föreställer en nära framtidsvärld som brottas med effekterna av klimatförändringar och erbjuder en vision för hur samhället kan förändras för att hantera krisen.
Klicka för mer info eller för att beställa
Under a White Sky: The Nature of the Future
av Elizabeth Kolbert
Författaren utforskar den mänskliga påverkan på naturen, inklusive klimatförändringar, och potentialen för tekniska lösningar för att hantera miljöutmaningar.
Klicka för mer info eller för att beställa
Drawdown: Den mest omfattande planen som någonsin föreslagits för att omvända global uppvärmning
redigerad av Paul Hawken
Den här boken presenterar en omfattande plan för att hantera klimatförändringar, inklusive lösningar från en rad sektorer som energi, jordbruk och transport.
