Како би изгледала Земјата доколку на неа никогаш не се појавел живот? Научниците се обиделе да одговорат на ова прашање со необична компјутерска симулација, во која го враќаат времето наназад и го моделираат развојот на планетата низ милијарди години, без влијанието на живите организми.
Истражувањето го предводела астро-биологот Саманта Гилберт-Јанизек од Универзитетот во Вашингтон. Нејзиниот тим се обидел да утврди дали Земјата би можела да остане погодна за живот во текот на милијарди години и без биологијата да влијае врз нејзината животна средина.
„Отворено прашање во врска со еволуцијата на Земјата е дали таа би можела да остане населива во текот на временски периоди од повеќе милијарди години без влијанието на животот врз животната средина“, наведуваат истражувачите во студијата.
Биологијата очигледно има важна улога во обликувањето на површината на Земјата, но научниците сакале да утврдат дали животот е неопходен за една карпеста планета долгорочно да остане погодна за живот.
За потребите на истражувањето, Гилберт-Јанизек и нејзините колеги развиле сложен компјутерски модел на Земја без живот, но со сите останати физички елементи на нејзината околина. Во симулацијата биле вклучени јадрото, обвивката и кората на планетата, атмосферата, океаните и сончевото зрачење што стигнува до нејзината површина.
Потоа пресметувале како хемиските елементи би се движеле меѓу различните делови на планетата.
Вкупно симулирале 19 клучни планетарни карактеристики, меѓу кои протокот на топлина, хемискиот состав на океаните и температурите на површината. Следеле како би се менувала оваа виртуелна Земја во текот на пет милијарди години – од периодот приближно кога настанала, па сè до околу 500 милиони години во иднината.
Покрај одговорите за хипотетичката судбина на Земјата без живот, ваквите симулации би можеле да помогнат и во подоброто разбирање на атмосферските и хемиските карактеристики што научниците ги откриваат на далечните планети.
„Овој модел може да ни помогне да согледаме како би можеле да изгледаат населивите планети без живот и дали нивните карактеристики би можеле да наликуваат на планетите на кои постои живот“, вели Гилберт-Јанизек.
Според неа, моделот би можел да биде корисен при толкувањето на податоците за атмосферите на егзопланетите, односно планетите надвор од нашиот Сончев Систем, бидејќи ќе им помогне на научниците да проценат дали забележаните карактеристики навистина укажуваат на постоење живот.
Земјата би останала слична, но без кислород во атмосферата
Еден од најинтересните резултати од симулацијата е дека отсуството на живи организми не би го променило значително развојот на планетата во текот на милијарди години. Сепак, би постоела една голема разлика: во атмосферата немало да има кислород, бидејќи не би постоела фотосинтеза.
Иако атмосферскиот кислород е неопходен за повеќето сложени форми на живот, тој не е предуслов за населивост во астрономска смисла. Во овој контекст, населивоста најчесто се дефинира како способност на планетата на својата површина да одржува течна вода. Според тој критериум, симулираната Земја без живот имала слични количества вода како и вистинската планета.
„Покажуваме дека планета слична на Земјата може да одржува температури на површината погодни за живот во текот на 4,5 милијарди години еволуција, па и подолго, исклучиво благодарение на абиотичките процеси, без потреба од биолошки повратни механизми што ја регулираат климата“, објаснува истражувачкиот тим.
Клучна улога во одржувањето на стабилната клима ја има таканаречениот карбонатно-силикатен циклус. Тој се одвива преку заемното дејство на хемиското распаѓање на силикатните карпи, вулканското ослободување гасови и хемискиот состав на океаните.
Овој процес создава механизам што ги регулира концентрациите на јаглеродниот диоксид во атмосферата и температурата на површината, одржувајќи ги во граници погодни за живот. Тоа би било можно и покрај фактот што сјајноста на Сонцето во текот на 4,5 милијарди години се зголемила за приближно 30 проценти.
Истражувањето не ја отфрла хипотезата на Гаја
Научниците нагласуваат дека резултатите не ја побиваат хипотезата на Гаја, според која живите организми и физичките процеси на Земјата се поврзани во систем што придонесува за одржување услови погодни за живот.
Истражувачите не ја исклучуваат можноста дека животот на Земјата придонесува за дополнителна климатска стабилност. Тие признаваат и дека нивниот модел има одредени ограничувања и поедноставувања, меѓу кои претпоставките за тектонските плочи, хемискиот состав на атмосферата и процесите што ја регулираат климата.
Сепак, резултатите укажуваат дека животот можеби не е неопходен за една карпеста планета долгорочно да остане населива.
„Нашите наоди укажуваат дека Земјата без живот би можела да се развие до состојба слична на денешната во поглед на глобалната геофизика и климата, но без значителни количества кислород во атмосферата“, заклучуваат истражувачите.
Според нив, студијата придонесува кон актуелната научна дебата за хипотезата на Гаја и укажува дека животот и населивоста можеби не се толку неразделно поврзани како што претходно се претпоставувало.
Резултатите од истражувањето се објавени во научното списание „Планетари сајенс журнал“ (The Planetary Science Journal).
