xtock / shutterstock

تکامل لازم بود 3 یا 4 میلیارد سال برای تولید Homo sapiens. اگر در آن زمان فقط یک بار آب و هوا کاملاً خراب شده بود ، روند تکاملی متوقف می شد و ما اکنون اینجا نبودیم. بنابراین برای درک چگونگی وجود ما در سیاره زمین ، باید بدانیم که چگونه زمین توانست میلیاردها سال برای زندگی مناسب بماند.

این یک مشکل پیش پا افتاده نیست. گرم شدن کره زمین فعلی به ما نشان می دهد که طی چند قرن حتی می توان به طور قابل ملاحظه ای آب و هوا تغییر کرد. در مقیاس های زمانی زمین شناسی ، تغییر آب و هوا حتی راحت تر است. محاسبات نشان می دهد فقط در چند میلیون سال احتمال خراب شدن آب و هوای زمین تا دمای کمتر از انجماد یا بالاتر از جوش وجود دارد.

ما همچنین می دانیم که خورشید از زمان تکامل حیات 30 درصد درخشان تر شده است. از نظر تئوری ، با توجه به نبودن اقیانوس ها ، این باید تاکنون جوشانده می شد عموما منجمد در زمین اولیه - این به عنوان "پارادوکس خورشید جوان ضعیف است" با این حال ، به نوعی ، این معمای قابل سکونت حل شد.

دانشمندان به دو نظریه اصلی رسیده اند. اولین مورد این است که زمین می تواند چیزی مانند ترموستات داشته باشد - یک مکانیسم بازخورد (یا مکانیزم) که از سرگردانی آب و هوا تا دماهای مرگبار جلوگیری می کند.

مورد دوم اینکه ، از تعداد زیادی سیاره ، شاید بعضی ها فقط با شانس موفق به این کار شده اند و زمین یکی از این سیارات است. این سناریوی دوم با کشفیات دهه های اخیر بسیاری از سیارات خارج از منظومه شمسی - به اصطلاح exoplanets. مشاهدات نجومی از ستاره های دور به ما می گوید که بسیاری از آنها سیاره هایی دارند که به دور آنها می چرخند و برخی از آنها دارای اندازه و چگالی و فاصله مداری هستند به طوری که دماهای مناسب برای زندگی از نظر تئوری امکان پذیر است. تخمین زده شده است که حداقل وجود دارد 2 میلیارد چنین سیاره نامزد در کهکشان ما به تنهایی

 بسیاری از سیارات فراخورشیدی وجود دارد ... اما چه تعداد از آنها دارای آب و هوای پایدار هستند؟ جوریک پیتر / شاتر استوک

دانشمندان دوست دارند به این سیارات فراخورشیدی سفر کنند و بررسی کنند که آیا هیچ یک از آنها با میلیارد سال ثبات آب و هوا مطابقت داشته اند یا خیر. اما حتی نزدیکترین سیارات فراخورشیدی ، آنهایی که به دور ستاره می چرخند پروکسیما کنتاوری، بیش از چهار سال نوری با ما فاصله دارند. به دست آوردن شواهد مشاهده یا تجربی به سختی قابل انجام است.

در عوض ، من همین سوال را از طریق مدل سازی بررسی کردم. ابتدا با استفاده از یک برنامه رایانه ای طراحی شده برای شبیه سازی تکامل آب و هوا در سیارات (نه فقط زمین) تولید 100,000 سیاره، هرکدام دارای مجموعه ای متفاوت از بازخورد آب و هوا هستند. بازخورد آب و هوا فرایندهایی است که می تواند تغییرات آب و هوایی را تقویت یا کاهش دهد - به عنوان مثال ذوب شدن یخ دریا در قطب شمال را در نظر بگیرید ، که یخ منعکس کننده نور خورشید را با دریای آزاد جذب نور خورشید جایگزین می کند ، که باعث گرم شدن بیشتر و ذوب شدن بیشتر می شود.

به منظور بررسی اینکه هر یک از این سیارات متنوع در مقیاس زمانی بسیار زیاد (زمین شناسی) قابل سکونت هستند ، من هر کدام را 100 بار شبیه سازی کردم. هر بار که سیاره از دمای اولیه متفاوتی شروع می شود و در معرض مجموعه ای متفاوت از حوادث آب و هوایی قرار می گیرد. این وقایع نمایانگر عوامل تغییر دهنده آب و هوا مانند فوران ابر آتشفشان هستند (مانند کوه پیناتوبو برخورد سیارک ها (بسیار بزرگتر) و سیارک ها (مانند آنچه که باعث مرگ دایناسورها شد). در هر یک از 100 دویدن ، دمای این سیاره ردیابی می شد تا اینکه خیلی گرم یا خیلی سرد شود وگرنه 3 میلیارد سال زنده مانده بود ، در آن زمان تصور می شد که این یک بوته مهم برای زندگی هوشمند است.

 تغییر اقلیم: فوران کوه پیناتوبو در فیلیپین در سال 1991 خاکستر زیادی را در جو پراکنده کرد که دمای کره زمین به طور موقت 0.6 درجه سانتیگراد کاهش یافت. SRA Blaze Lipowski / پیکریل

نتایج شبیه سازی ، حداقل از نظر اهمیت بازخورد و شانس ، پاسخ قطعی به این مشکل زیست پذیری می دهد. بسیار نادر بود (در حقیقت ، فقط یک بار از 100,000) یک سیاره دارای بازخورد پایدار کننده ای آنقدر قوی بود که صرف نظر از وقایع تصادفی آب و هوایی ، 100 بار قابل سکونت باشد. در حقیقت ، بیشتر سیاره هایی که حداقل یک بار قابل سکونت بودند ، از 100 مورد کمتر از ده بار این کار را انجام دادند. تقریباً در هر شبیه سازی که یک سیاره برای 3 میلیارد سال قابل سکونت باقی ماند ، تا حدی خوش شانس بود. در همان زمان ، شانس به خودی خود ناکافی نشان داده شد. سیاره هایی که به طور خاص بدون هیچ گونه بازخورد طراحی شده اند ، هرگز قابل سکونت نبودند. پیاده روی های تصادفی ، که توسط حوادث آب و هوایی گنجانده شده ، هرگز دوره را طی نکردند.

 تکرار دویدن در شبیه سازی یکسان نبود: 1,000 سیاره مختلف به طور تصادفی تولید شده و هر کدام دو بار اجرا می شوند. (الف) نتایج در اجرای اول ، (ب) نتایج در اجرای دوم. محافل سبز موفقیت (3 میلیارد سال قابل سکونت باقی مانده) و شکست سیاه را نشان می دهد. توبی تیرل, نویسنده ارائه

این نتیجه کلی ، که نتایج تا حدی به بازخورد و بخشی به شانس بستگی دارد ، قوی است. انواع تغییرات در مدل سازی تأثیری در آن نداشته است. از نظر مفهوم ، زمین باید دارای برخی بازخورد های تثبیت کننده آب و هوا باشد اما همزمان خوش شانسی همچنین باید در مسکونی ماندن نقش داشته باشد. به عنوان مثال ، اگر یک سیارک یا انفجار خورشیدی کمی بزرگتر از آنچه بود بود ، یا در زمان کمی متفاوت (بحرانی تر) رخ داده بود ، ما احتمالاً امروز اینجا روی زمین نبودیم. این یک دیدگاه متفاوت در مورد اینکه چرا ما می توانیم به تاریخ قابل توجه ، بسیار گسترده و گسترده زندگی زمین در حال تکامل و تنوع و پیچیده تر شدن نگاه کنیم ، تا حدی که باعث ایجاد ما شده است.

پروفسور توبی تیرل درباره تحقیقات خود بحث می کند.

{vembed Y = K7hCh6v7HNs}

درباره نویسنده

توبی تیرل ، استاد علوم سیستم زمین ، دانشگاه ساتمتون

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.

کتاب های مرتبط:

آینده ما انتخاب می کنیم: زنده ماندن از بحران آب و هوا

توسط کریستیانا فیگرس و تام ریوت-کارناک

نویسندگان، که نقش های کلیدی در توافق نامه پاریس در مورد تغییرات آب و هوا داشتند، بینش ها و استراتژی هایی را برای رسیدگی به بحران آب و هوا، از جمله اقدامات فردی و جمعی ارائه می دهند.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید

زمین غیرقابل سکونت: زندگی پس از گرم شدن

توسط دیوید والاس ولز

این کتاب پیامدهای بالقوه تغییرات آب و هوایی کنترل نشده، از جمله انقراض دسته جمعی، کمبود غذا و آب، و بی ثباتی سیاسی را بررسی می کند.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید

وزارت آینده: یک رمان

توسط کیم استنلی رابینسون

این رمان دنیایی نزدیک به آینده را تصور می کند که با تأثیرات تغییرات آب و هوایی دست و پنجه نرم می کند و چشم اندازی را ارائه می دهد که چگونه جامعه ممکن است برای مقابله با بحران تغییر کند.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید

زیر آسمان سفید: طبیعت آینده

توسط الیزابت کلبرت

نویسنده تأثیر انسان بر جهان طبیعی، از جمله تغییرات آب و هوا، و پتانسیل راه حل های فناورانه برای مقابله با چالش های زیست محیطی را بررسی می کند.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید

رها کردن: برنامه جامع تر که تا کنون پیشنهاد معکوس گرم شدن جهانی شده است

ویرایش شده توسط پل هاوکن

این کتاب یک طرح جامع برای پرداختن به تغییرات آب و هوا، شامل راه‌حل‌هایی از طیف وسیعی از بخش‌ها مانند انرژی، کشاورزی و حمل‌ونقل ارائه می‌کند.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید