xtock / shutterstock
Det tok evolusjon 3 eller 4 milliarder år for å produsere Homo sapiens. Hvis klimaet hadde sviktet helt en gang på den tiden, ville evolusjonen ha brutt sammen, og vi ville ikke vært her nå. Så for å forstå hvordan vi ble til på planeten Jorden, må vi vite hvordan Jorden klarte å være i form for livet i milliarder av år.
Dette er ikke noe trivielt problem. Den nåværende globale oppvarmingen viser oss at klimaet kan endres betydelig i løpet av noen få århundrer. Over geologiske tidsskalaer er det enda enklere å endre klima. Beregninger viser at det er potensial for jordens klima å forverres til temperaturer under frysepunktet eller over koking på bare noen få millioner år.
Vi vet også at solen har blitt 30% mer lysende siden livet først utviklet seg. I teorien burde dette ha fått havene til å koke bort nå, gitt at de ikke var det generelt frossen på den tidlige jorden - dette er kjent som “svakt ungt solparadoks”. Likevel, på en eller annen måte, ble dette beboelsespuslespillet løst.
Forskere har kommet med to hovedteorier. Den første er at jorden kan ha noe som en termostat - en tilbakemeldingsmekanisme (eller mekanismer) som forhindrer at klimaet vandrer til dødelige temperaturer.
Det andre er at, av et stort antall planeter, kanskje noen bare klarer det med hell, og Jorden er en av dem. Dette andre scenariet er gjort mer sannsynlig av oppdagelsene i de siste tiårene av mange planeter utenfor vårt solsystem - såkalt eksoplaneter. Astronomiske observasjoner av fjerne stjerner forteller oss at mange har planeter som kretser rundt dem, og at noen har størrelse og tetthet og baneavstand slik at temperaturer som er egnet for livet er teoretisk mulig. Det er anslått at det er minst 2 milliarder slike kandidatplaneter bare i vår galakse.
Det er mange eksoplaneter ... men hvor mange har et stabilt klima? Jurik Peter / shutterstock
Forskere vil gjerne reise til disse eksoplanetene for å undersøke om noen av dem har matchet Jordens milliarder år av klimastabilitet. Men selv de nærmeste eksoplaneter, de som kretser rundt stjernen neste centauri, er mer enn fire lysår unna. Observasjons- eller eksperimentell bevis er vanskelig å få tak i.
I stedet utforsket jeg det samme spørsmålet gjennom modellering. Ved å bruke et dataprogram designet for å simulere klimautviklingen på planeter generelt (ikke bare jorden), først genererte 100,000 planeter, hver med et tilfeldig annet sett med tilbakemeldinger fra klimaet. Klimatilbakemeldinger er prosesser som kan forsterke eller redusere klimaendringene - tenk for eksempel på at havis smelter i Arktis, som erstatter sollysreflekterende is med sollysabsorberende åpent hav, som igjen fører til mer oppvarming og mer smelting.
For å undersøke hvor sannsynlig hver av disse forskjellige planetene var å være beboelig over enorme (geologiske) tidsskalaer, simulerte jeg hver 100 ganger. Hver gang planeten startet fra en annen starttemperatur og ble utsatt for et tilfeldig annet sett med klimahendelser. Disse hendelsene representerer klimaforandrende faktorer som supervulkanutbrudd (som Pinatubo-fjellet men mye mye større) og asteroideeffekter (som den som drepte dinosaurene). På hver av de 100 løpene ble planetens temperatur sporet til den ble for varm eller for kald eller ellers hadde overlevd i 3 milliarder år, på hvilket tidspunkt den ble ansett å ha vært en mulig smeltedigel for et intelligent liv.
Klimaendringer: 1991-utbruddet av Mount Pinatubo på Filippinene sprengte så mye aske i atmosfæren at den globale temperaturen midlertidig falt med 0.6 °C. SRA Blaze Lipowski / picryl
Simuleringsresultatene gir et klart svar på dette beboelsesproblemet, i det minste når det gjelder viktigheten av tilbakemeldinger og flaks. Det var veldig sjelden (faktisk bare en gang av 100,000) at en planet hadde så sterke stabiliserende tilbakemeldinger at den forble beboelig alle 100 ganger, uavhengig av tilfeldige klimahendelser. Faktisk gjorde de fleste planeter som var beboelige minst en gang, færre enn ti ganger av 100. Ved nesten alle anledninger i simuleringen da en planet forble beboelig i 3 milliarder år, var det delvis heldig. Samtidig ble flaks i seg selv vist å være utilstrekkelig. Planeter som var spesielt designet for ikke å ha noen tilbakemeldinger i det hele tatt, holdt seg aldri beboelige; tilfeldige turer, buffet rundt av klimahendelser, varte aldri løpet.
Gjentatte løp i simuleringen var ikke identiske: 1,000 forskjellige planeter ble generert tilfeldig og hver gang to ganger. (a) resultater ved første løp, (b) resultater ved andre løp. Grønne sirkler viser suksess (holdt seg beboelig i 3 milliarder år) og svart svikt. Toby Tyrrell, Forfatter gitt
Dette samlede resultatet, at resultatene avhenger delvis av tilbakemeldinger og delvis av flaks, er robust. Alle slags endringer i modelleringen påvirket ikke det. Som en implikasjon må jorden derfor ha noen klimastabiliserende tilbakemeldinger, men samtidig lykke til må også ha vært involvert i at den forblir beboelig. Hvis for eksempel en asteroide eller solbluss hadde vært litt større enn den var, eller hadde skjedd på en litt annen (mer kritisk) tid, ville vi sannsynligvis ikke være her på jorden i dag. Det gir et annet perspektiv på hvorfor vi klarer å se tilbake på Jordens bemerkelsesverdige, enormt utvidede livshistorie som utvikler seg og diversifiserer og blir stadig mer kompliserte til det punktet det ga opphav til oss.
Professor Toby Tyrrell diskuterer forskningen sin.
{vembed Y = K7hCh6v7HNs}
Om forfatteren
Toby Tyrrell, professor i jordens systemvitenskap, University of Southampton
Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.
Relaterte bøker:
Fremtiden vi velger: Overleve klimakrisen
av Christiana Figueres og Tom Rivett-Carnac
Forfatterne, som spilte nøkkelroller i Parisavtalen om klimaendringer, tilbyr innsikt og strategier for å håndtere klimakrisen, inkludert individuell og kollektiv handling.
Klikk for mer info eller for å bestille
Den ubeboelige jorden: Livet etter oppvarmingen
av David Wallace-Wells
Denne boken utforsker de potensielle konsekvensene av ukontrollerte klimaendringer, inkludert masseutryddelse, mat- og vannmangel og politisk ustabilitet.
Klikk for mer info eller for å bestille
Fremtidsdepartementet: En roman
av Kim Stanley Robinson
Denne romanen forestiller en nær fremtidig verden som kjemper med virkningene av klimaendringer og tilbyr en visjon for hvordan samfunnet kan endre seg for å møte krisen.
Klikk for mer info eller for å bestille
Under a White Sky: The Nature of the Future
av Elizabeth Kolbert
Forfatteren utforsker menneskets påvirkning på naturen, inkludert klimaendringer, og potensialet for teknologiske løsninger for å møte miljøutfordringer.
Klikk for mer info eller for å bestille
Drawdown: Den mest omfattende planen som noen gang har foreslått å reversere global oppvarming
redigert av Paul Hawken
Denne boken presenterer en omfattende plan for å håndtere klimaendringer, inkludert løsninger fra en rekke sektorer som energi, landbruk og transport.
