Учёные задались вопросом, какой была бы Земля, если бы на ней никогда не возникла жизнь. Они смоделировали историю такой планеты на 5 миллиардов лет. Результат оказался неожиданным и касается не только нашей планеты, но и поиска жизни у других звёзд. Правда, авторы сразу оговариваются, что это компьютерная модель, которая многое упрощает.
Планета Земля без жизни
Гипотеза Геи: может ли жизнь сама поддерживать климат
Полвека назад появилась гипотеза Геи. Её смысл такой: живые организмы так сильно влияют на воздух, воду и почву, что сами помогают планете оставаться пригодной для жизни. Получается что-то вроде саморегуляции: природа сама поправляет условия, когда они уходят слишком далеко от нормы.
Проверить эту идею трудно: у нас только одна Земля, и жизнь на ней появилась очень рано. Новое исследование, опубликованное в журнале The Planetary Science Journal, пробует обойти эту проблему. Учёные построили виртуальную Землю, на которой жизнь так и не возникла. Сами авторы ставят вопрос так: нужна ли жизнь, чтобы каменистая планета миллиарды лет оставалась обитаемой?
Еще больше познавательных материалов вы найдете в нашем Telegram-канале. Обязательно подпишитесь!
Виртуальная планета без единой бактерии
Работой руководила астробиолог Саманта Гилберт-Джанизек из Вашингтонского университета. Её команда собрала компьютерную модель, в которой есть всё, кроме живых существ: ядро, мантия, кора, атмосфера, океаны и свет Солнца. Программа считала, как вещества переходят между этими частями планеты: из недр в воздух, из воздуха в воду, из воды в горные породы.
Всего модель отслеживала 19 важных характеристик планеты. Среди них поток тепла из недр, состав морской воды и температура поверхности. Расчёт охватывает около 5 миллиардов лет: от времени, когда Земля только сформировалась, до момента примерно через 500 миллионов лет от наших дней.
Читайте также: Какой будет жизнь на Земле без Луны
Тепло и вода остались, кислород исчез
Главный результат довольно спокойный: без жизни Земля развивалась примерно так же, как настоящая. Воды на виртуальной планете оказалось примерно столько же, сколько у нас, и климат оставался умеренным.
Заметное отличие одно: в атмосфере почти нет кислорода. Его выделяют растения, водоросли и некоторые бактерии, когда используют солнечный свет для питания. Это называется фотосинтезом. Нет живых организмов, значит, нет и кислорода.
Для людей и животных это была бы катастрофа. Однако астрономы называют планету обитаемой, если на её поверхности может держаться жидкая вода. По этому признаку безжизненная Земля подходит. Авторы пишут, что такая планета может сохранять подходящие температуры 4,5 миллиарда лет и дольше без всякой помощи живых организмов.
Скалистый берег, спокойное море и дымящий вулкан вдали
Природный термостат из вулканов, дождей и камней
Климат без жизни удерживает медленный круговорот углекислого газа. Учёные называют его карбонатно-силикатным циклом. Вулканы выбрасывают углекислый газ в воздух, а он держит тепло у поверхности. Дождь постепенно разрушает горные породы, связывает этот газ и уносит его в океан, где он в итоге оседает на дне в виде камня.
Важно, что этот механизм сам себя уравновешивает. Когда становится жарче, породы разрушаются быстрее, из воздуха уходит больше углекислого газа, и планета остывает. Когда холодает, процесс замедляется, вулканы постепенно накапливают газ в атмосфере, и становится теплее. Он работает как термостат в квартире.
Такой «термостат» оказался очень надёжным. За 4,5 миллиарда лет Солнце стало ярче примерно на 30%, но в модели температура на Земле всё это время оставалась в пригодных для жизни пределах.
Модель поможет не обмануться при поиске инопланетной жизни
У работы есть и практическая польза. Телескопы уже умеют изучать состав воздуха планет у других звёзд. Мы ищем там признаки жизни, но безжизненный мир иногда может выглядеть похоже на живой.
Гилберт-Джанизек объясняет, что модель покажет, как обитаемые, но неживые планеты могут быть похожи на населённые. По её словам, этот инструмент поможет оценить, насколько вероятно, что увиденное в атмосфере далёкой планеты указывает на жизнь на её поверхности.
Читайте также: Смогут ли инопланетяне прилететь на Землю или это физически невозможно
Гипотеза Геи не опровергнута
Авторы осторожны в выводах. Они не утверждают, что гипотеза Геи ошибочна. Они допускают, что жизнь на Земле всё же помогает климату быть устойчивее, просто их модель показывает, что без неё тоже можно обойтись.
У модели есть заметные упрощения. Учёные сделали допущения о движении тектонических плит, о химии атмосферы и о том, как именно регулируется климат. Если в этих допущениях окажутся ошибки, выводы могут измениться.
Чтобы оставаться в курсе свежих научных открытий, подпишитесь на наш MAX
Итог исследователи сформулировали так: жизнь и пригодность планеты для жизни, возможно, «в некоторой степени не связаны». Для поиска жизни во Вселенной это скорее хорошая новость: тёплых миров с океанами может быть больше, чем населённых, но наличие воды ещё не означает жизни. Но и проверять каждый признак жизни в далёком воздухе придётся тщательнее.
