استغرق الأمر التطور 3 أو 4 مليارات سنة ينتج هومو سابينس. إذا فشل المناخ تمامًا مرة واحدة خلال هذه الفترة ، لكان التطور قد توقف فجأة ولن نكون هنا الآن. لذا ، لفهم كيفية وجودنا على كوكب الأرض ، سنحتاج إلى معرفة كيف تمكنت الأرض من البقاء لائقة مدى الحياة لمليارات السنين.
إنها ليست مشكلة تافهة. يوضح لنا الاحترار العالمي الحالي أن المناخ يمكن أن يتغير بشكل كبير في غضون بضعة قرون. على النطاقات الزمنية الجيولوجية ، من الأسهل تغيير المناخ.
تظهر الحسابات أنه من الممكن أن يتدهور مناخ الأرض إلى ما دون الصفر أو أعلى من درجات حرارة الغليان في غضون بضعة ملايين من السنين.
نعلم أيضًا أن الشمس أصبحت أكثر إشراقًا بنسبة 30٪ منذ التطور الأول للحياة. من الناحية النظرية ، كان من المفترض أن يؤدي هذا إلى غليان المحيطات الآن ، نظرًا لأنها لم تكن كذلك عادة تجمد في بداية الأرض – وهذا ما يسمى “مفارقة الشباب الضعيفة للشمسومع ذلك ، بطريقة ما ، تم حل لغز قابلية السكن.
اقترح العلماء نظريتين رئيسيتين. الأول هو أن الأرض قد يكون لديها شيء مثل منظم الحرارة – آلية ردود فعل (أو آليات) تمنع المناخ من التجوال في درجات حرارة مميتة.
والثاني هو أنه ، على الكثير من الكواكب ، ربما ينجح البعض فقط عن طريق الحظ ، والأرض واحدة منها. أصبح هذا السيناريو الثاني أكثر منطقية من خلال الاكتشافات في العقود الأخيرة للعديد من الكواكب خارج نظامنا الشمسي – من المفترض الكواكب الخارجية.
تخبرنا الملاحظات الفلكية للنجوم البعيدة أن العديد منها لديها كواكب تدور حولها وأن بعضها له مثل هذا الحجم والكثافة والمسافة المدارية التي تجعل درجات الحرارة المناسبة للحياة ممكنة نظريًا. . قدر أن هناك على الأقل 2 مليار من هذه الكواكب المرشحة في مجرتنا الوحيدة.
يود العلماء زيارة هذه الكواكب الخارجية لتحديد ما إذا كان أي منها يعادل مليار سنة من الاستقرار المناخي للأرض. ولكن حتى أقرب الكواكب الخارجية ، تلك الموجودة في مدار حول النجم بروكسيما سينتاوري، على بعد أكثر من أربع سنوات ضوئية. من الصعب العثور على أدلة رقابية أو تجريبية.
بدلاً من ذلك ، قمت باستكشاف نفس السؤال من خلال النمذجة. باستخدام برنامج كمبيوتر مصمم لمحاكاة تغير المناخ على الكواكب بشكل عام (وليس الأرض فقط) ، أولاً ولدت 100،000 كوكب، لكل منها مجموعة عشوائية من ردود الفعل المناخية. ردود الفعل المناخية هي عمليات يمكن أن تتضخم أو تنقص تغير مناخي – فكر على سبيل المثال في ذوبان الجليد البحري في القطب الشمالي ، والذي يحل محل الجليد الذي يعكس ضوء الشمس ببحر مفتوح يمتص أشعة الشمس ، مما يؤدي بدوره إلى مزيد من الاحترار والذوبان.
من أجل دراسة احتمالية بقاء كل من هذه الكواكب المختلفة صالحة للسكن على نطاقات زمنية (جيولوجية) ضخمة ، قمت بمحاكاة 100 مرة. في كل مرة ، بدأ الكوكب من درجة حرارة أولية مختلفة وتعرض لمجموعة عشوائية من الأحداث المناخية المختلفة.
تمثل هذه الأحداث عوامل تغير المناخ مثل بركان هائل الطفح الجلدي (مثل جبل بيناتوبو لكن أكبر بكثير) و الكويكب التأثيرات (مثل تلك التي قتلت الديناصورات). في كل من التجارب المائة ، تم تتبع درجة حرارة الكوكب حتى تصبح إما شديدة الحرارة أو شديدة البرودة أو البقاء على قيد الحياة لمدة 3 مليارات سنة ، وفي ذلك الوقت كان يُعتبر بوتقة انصهار محتملة. لحياة ذكية.
توفر نتائج المحاكاة إجابة نهائية لمشكلة السكن ، على الأقل من حيث أهمية العائدات والحظ. كان من النادر جدًا (في الواقع ، مرة واحدة فقط من كل 100000) أن يكون للكوكب ردود فعل ثابتة قوية لدرجة أنه يظل صالحًا للحياة كل 100 مرة ، بغض النظر عن الأحداث المناخية العشوائية.
في الواقع ، فإن معظم الكواكب التي ظلت صالحة للسكن مرة واحدة على الأقل قد فعلت ذلك أقل من عشر مرات من أصل 100. في كل مناسبة تقريبًا في المحاكاة ، عندما يظل الكوكب صالحًا للسكن لمدة 3 مليارات سنة ، أي كان جزئيا بسبب الحظ.
تم إنشاء 1000 كوكب مختلف بشكل عشوائي وتنفيذها مرتين. تشير الدوائر الخضراء إلى إمكانية السكن لمدة 3 مليارات سنة. (توبي تيريل)
في الوقت نفسه ، تبين أن الحظ وحده لم يكن كافياً. الكواكب المصممة خصيصًا بحيث لا يكون لها أي تغذية مرتدة على الإطلاق ، لم تظل صالحة للسكن أبدًا مناحي عشوائية ، اهتزتها الأحداث المناخية ، لم تستمر في الدورة.
هذه النتيجة الإجمالية ، والتي وفقًا لها تعتمد النتائج جزئيًا على العائدات وجزئيًا على الحظ ، قوية. جميع أنواع تغييرات النمذجة لم تؤثر عليها. ضمنيًا ، يجب أن يكون للأرض بالتالي ردود فعل استقرار مناخي ولكن في نفس الوقت حظ يجب أيضًا أن يكون قد شارك في البقاء صالحًا للسكن.
على سبيل المثال ، إذا كان الكويكب أو التوهج الشمسي أكبر قليلاً مما كان عليه ، أو حدث في وقت مختلف قليلاً (أكثر أهمية) ، فربما لن نكون هنا على الأرض اليوم. .
إنه يعطي منظورًا مختلفًا عن سبب قدرتنا على النظر إلى التاريخ الرائع والشامل للغاية للحياة على الأرض ، والذي يتطور ويتنوع ويزداد تعقيدًا لدرجة أنه ولدنا. . 
توبي تيريل، أستاذ علوم نظام الأرض ، جامعة ساوثهامبتون.
تم إعادة نشر هذه المقالة من الحوار بموجب رخصة المشاع الإبداعي. اقرأها المقالة الأصلية.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”