Die Bewohnbarkeit der Erde ist heute größtenteils auf Glück zurückzuführen, zeigen Millionen von Simulationen

Es dauerte die Evolution 3 oder 4 Milliarden Jahre produzieren Homo sapiens. Wenn das Klima in dieser Zeit einmal vollständig versagt hätte, hätte die Evolution abrupt aufgehört und wir wären jetzt nicht hier. Um zu verstehen, wie wir auf dem Planeten Erde entstanden sind, müssen wir wissen, wie es der Erde gelungen ist, Milliarden von Jahren lebensfähig zu bleiben.

Es ist kein triviales Problem. Die aktuelle globale Erwärmung zeigt uns, dass sich das Klima in wenigen Jahrhunderten erheblich ändern kann. Auf geologischen Zeitskalen ist es noch einfacher, das Klima zu ändern.

Berechnungen zeigen, dass sich das Erdklima in nur wenigen Millionen Jahren auf unter Null oder über Siedetemperaturen verschlechtern kann.

Wir wissen auch, dass die Sonne seit der ersten Entwicklung des Lebens 30% heller geworden ist. Theoretisch hätte dies die Ozeane inzwischen zum Kochen bringen sollen, da dies nicht der Fall war meistens auf der frühen Erde eingefroren – das nennt man „schwaches junges Paradoxon der SonneTrotzdem ist dieses Bewohnbarkeits-Rätsel irgendwie gelöst.

Wissenschaftler haben zwei Haupttheorien vorgeschlagen. Das erste ist, dass die Erde so etwas wie einen Thermostat haben könnte – einen Rückkopplungsmechanismus (oder Mechanismen), die das Klima davon abhalten, sich bei tödlichen Temperaturen zu bewegen.

Das zweite ist, dass auf vielen Planeten einige vielleicht nur durch Glück Erfolg haben und die Erde einer von ihnen ist. Dieses zweite Szenario wird durch die Entdeckungen vieler Planeten außerhalb unseres Sonnensystems in den letzten Jahrzehnten plausibler – angeblich Exoplaneten.

Astronomische Beobachtungen entfernter Sterne zeigen, dass viele Planeten sie umkreisen und dass einige eine solche Größe, Dichte und Umlaufbahn haben, dass die für das Leben geeigneten Temperaturen theoretisch sind möglich. Es wurde geschätzt, dass es zumindest gibt 2 Milliarden dieser Kandidatenplaneten in unserer einzigen Galaxie.

Wissenschaftler möchten diese Exoplaneten besuchen, um festzustellen, ob einer von ihnen die Milliarden Jahre Klimastabilität der Erde erreicht hat. Aber auch die nächsten Exoplaneten, die sich im Orbit um den Stern befinden Proxima Centaurisind mehr als vier Lichtjahre entfernt. Beobachtungs- oder experimentelle Beweise sind schwer zu finden.

Stattdessen habe ich dieselbe Frage durch Modellierung untersucht. Ich benutze zuerst ein Computerprogramm, um den Klimawandel auf Planeten im Allgemeinen (nicht nur auf der Erde) zu simulieren erzeugte 100.000 Planeten, jeweils mit einer zufälligen Reihe von Klimarückkopplungen. Klimarückkopplungen sind Prozesse, die sich verstärken oder verringern können Klimawandel – Denken Sie zum Beispiel an das Schmelzen des Meereises in der Arktis, bei dem Eis, das das Sonnenlicht reflektiert, durch ein offenes Meer ersetzt wird, das das Sonnenlicht absorbiert, was wiederum zu mehr Erwärmung und Schmelzen führt.

Um die Wahrscheinlichkeit zu untersuchen, dass jeder dieser verschiedenen Planeten über große (geologische) Zeitskalen bewohnbar bleibt, habe ich 100 Mal simuliert. Jedes Mal startete der Planet bei einer anderen Anfangstemperatur und war einer zufälligen Reihe verschiedener klimatischer Ereignisse ausgesetzt.

Diese Ereignisse repräsentieren Faktoren des Klimawandels wie Supervulkan Hautausschläge (wie Mount Pinatubo aber viel größer) und Asteroid Auswirkungen (wie der, der die getötet hat Dinosaurier). In jedem der 100 Tests wurde die Temperatur des Planeten verfolgt, bis er entweder zu heiß oder zu kalt wurde oder 3 Milliarden Jahre überlebte. Zu diesem Zeitpunkt wurde er als möglicher Schmelztiegel angesehen. für ein kluges Leben.

Die Simulationsergebnisse liefern eine endgültige Antwort auf dieses Bewohnbarkeitsproblem, zumindest im Hinblick auf die Bedeutung von Rendite und Glück. Es war sehr selten (tatsächlich nur einmal in 100.000), dass ein Planet so starke stabilisierende Rückkopplungen aufwies, dass er unabhängig von zufälligen klimatischen Ereignissen alle 100 Mal bewohnbar blieb.

Tatsächlich haben die meisten Planeten, die mindestens einmal bewohnbar geblieben sind, dies weniger als zehn Mal von 100 getan. Bei fast jeder Gelegenheit in der Simulation, wenn ein Planet 3 Milliarden Jahre lang bewohnbar geblieben ist, d. H. war zum Teil aus Glück.

1000 verschiedene Planeten wurden zufällig erzeugt und zweimal ausgeführt. Grüne Kreise zeigen die Bewohnbarkeit für 3 Milliarden Jahre an. (Toby Tyrrell)

Gleichzeitig erwies sich das Glück allein als unzureichend. Planeten, die speziell dafür entwickelt wurden, überhaupt kein Feedback zu haben, sind nie bewohnbar geblieben. Zufällige Spaziergänge, die durch klimatische Ereignisse erschüttert wurden, dauerten nie.

Dieses Gesamtergebnis, nach dem die Ergebnisse teilweise von der Rendite und teilweise vom Glück abhängen, ist robust. Alle Arten von Modellierungsänderungen hatten keinen Einfluss auf sie. Folglich muss die Erde daher gleichzeitig stabilisierende Rückkopplungen auf das Klima haben Glück muss auch daran beteiligt gewesen sein, bewohnbar zu bleiben.

Wenn zum Beispiel ein Asteroid oder eine Sonneneruption etwas größer gewesen wäre als er gewesen wäre oder zu einer etwas anderen (kritischeren) Zeit passiert wäre, wären wir heute wahrscheinlich nicht hier auf der Erde. .

Es gibt eine andere Perspektive, warum wir in der Lage sind, auf die bemerkenswerte und äußerst umfangreiche Geschichte des Lebens auf der Erde zurückzublicken, uns zu entwickeln, zu diversifizieren und immer komplexer zu werden, bis es uns hervorgebracht hat.

Toby Tyrrell, Professor für Erdsystemwissenschaften, Universität von Southampton.

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