機遇在使地球適應生命方面起著重要作用
南安普敦大學的一項研究提供了一個新的視角,來解釋為什么我們的星球在數十億年來一直是宜居的——這個結論幾乎是肯定的,至少部分是因為運氣。研究表明,這可能會縮短在宇宙中所謂的孿生地球上尋找生命的機會。
這項發表在《地球與環境通訊》雜志上的研究首次模擬了數千顆隨機生成的行星的氣候變化。
地質資料顯示,地球的氣候已經宜居了30億年。然而,它一直處于不穩定的平衡狀態,并可能迅速惡化為深冷或無法忍受的高溫,導致整個地球的不育。
南安普頓大學地球系統科學專家托比·泰瑞爾教授解釋說:“地球上持續穩定宜居的氣候令人困惑。我們的鄰居火星和金星沒有合適的溫度,即使火星過去有。今天的地球不僅有宜居的溫度,而且它在任何時候都保持著這種溫度達30億至40億年,這是一個不同尋常的地質時間跨度。”
許多事件可能威脅到地球的持續穩定——小行星撞擊、太陽耀斑和超級火山等重大地質事件。事實上,一顆小行星在6600萬年前撞擊地球,殺死了超過75%的物種,殺死了恐龍和其他許多物種。
以前關于地球宜居性的計算機建模工作涉及到一個行星的建模:地球。然而,在發現系外行星(太陽系外行星)的啟發下,僅在我們的銀河系就有數十億顆類地行星,南安普頓大學的科學家們采用了新穎的方法來研究一個大問題:是什么導致地球繼續存在這么長時間?為了探索這一點,泰瑞爾教授利用南安普敦大學iridis超級計算設備的能力,模擬研究了10萬顆隨機不同的行星在30億年的時間里如何對隨機氣候變化事件做出反應,直到它們失去功能和宜居性。每個行星被模擬100次,每次都有不同的隨機事件。
在獲得大量結果后,他繼續研究是否將宜居性持久性限制在僅能維持生命30億年的幾個行星上,或者將其分布在許多不同的行星上,每個行星有時都可以同時居住。
仿真結果非常清晰。在30億年的生命周期中維持生命的大多數行星仍然是可居住的,而不是確定性的。許多例子都是行星,它們通常在模擬中失敗,但偶爾仍然適合居住。在10萬顆行星的總人口中,有9%(8700顆)至少成功過一次——幾乎所有(約8000顆)的成功率都不到100的50倍,而大多數(約4500顆)的成功率不到10倍,滿分為100分。
結果顯示,機會是決定地球等行星能否繼續孕育數十億年生命的主要因素。泰瑞爾教授總結說:“我們現在可以理解,地球上至少有一部分生命靠運氣維持了很長時間。例如,如果一顆稍大一點的小行星撞擊地球,或者在不同的時間撞擊地球,那么地球可能已經完全失去了可居住性。
“換言之,如果一個聰明的觀察者在生命最初進化的時候出現在地球的早期,并且能夠計算出地球在未來數十億年內保持宜居狀態的概率,那么這個計算結果可能會非常糟糕。勝算很大。”
考慮到這些看似很低的概率,研究推測宇宙的其他部分應該存在類地行星。它們最初的前景是相似的,但由于意外事件,它們在某個時間變得太熱或太冷,導致它們死亡。隨著研究系外行星的技術進步,最初看似“雙地球”的東西被發現和分析,似乎大多數人都不適合居住。