Симуляция показала, что жизнь не так уж сильно повлияла на развитие Земли

Как выглядела бы Земля, если бы жизнь на ней так и не возникла? Этим вопросом задались авторы нового исследования, создавшие модель альтернативной версии нашей планеты.

Результаты работы, опубликованные в журнале The Planetary Science Journal, представляют собой не просто необычный мысленный эксперимент. Исследование обращается к серьёзному научному вопросу и позволяет по-новому взглянуть на идеи, лежащие в основе гипотезы Геи.

Согласно гипотезе Геи, жизнь взаимодействует с физической средой Земли и тем самым помогает поддерживать условия, необходимые для её существования. В результате возникает своеобразное планетарное саморегулирование.

В новом исследовании команда под руководством астробиолога Саманты Гилберт‑Янизек из Вашингтонского университета мысленно вернулась в далёкое прошлое, чтобы выяснить, как могла бы развиваться Земля на протяжении миллиардов лет без этого предполагаемого влияния жизни.

Учёные создали сложную компьютерную модель безжизненной Земли, включив в неё основные компоненты физической среды: ядро, мантию, кору, атмосферу, океаны и поступающее солнечное излучение. Затем они рассчитали круговорот химических веществ между различными частями планеты.

Всего исследователи смоделировали 19 ключевых характеристик, в том числе тепловой поток, химический состав океана и температуру поверхности. Эволюцию виртуальной Земли проследили в течение 5 миллиардов лет: от момента, когда ей было 50 миллионов лет, до периода примерно через 500 миллионов лет от настоящего времени.

Как показало моделирование, отсутствие жизни на поверхности абиотической Земли не слишком существенно изменило ход событий за миллиарды лет. Самым заметным отличием стала атмосфера, в которой без фотосинтеза не накопилось большого количества кислорода.

«Мы показываем, что землеподобная планета способна сохранять пригодную для жизни температуру поверхности на протяжении 4,5 миллиарда лет эволюции и дольше исключительно благодаря абиотическим процессам, без участия биологических механизмов обратной связи, регулирующих климат», — поясняют исследователи.

«Карбонатно‑силикатный цикл, определяемый взаимодействием силикатного выветривания, вулканического выделения газов и химических процессов в океане, обеспечивает устойчивую отрицательную обратную связь. Она удерживает содержание CO₂ в атмосфере и температуру поверхности в пригодных для жизни пределах, несмотря на увеличение светимости Солнца примерно на 30 процентов за 4,5 миллиарда лет».

Полученные данные не опровергают гипотезу Геи. Авторы отмечают, что не могут исключить влияния жизни на процессы, повышающие стабильность земного климата. Однако результаты моделирования указывают на то, что жизнь не обязательно должна присутствовать на каменистой планете, чтобы та оставалась пригодной для обитания.

«Наши результаты позволяют предположить, что абиотическая Земля могла бы достичь состояния, сходного с современной Землёй по глобальным геофизическим и климатическим характеристикам, но без большого количества кислорода в атмосфере», — заключают исследователи.

Источник