La Terra è rimasta abitabile per miliardi di anni: esattamente quanto siamo stati fortunati?

La Terra è rimasta abitabile per miliardi di anni: esattamente quanto siamo stati fortunati? xtock / shutterstock

Ci è voluta evoluzione 3 o 4 miliardi di anni per produrre Homo sapiens. Se il clima fosse completamente fallito solo una volta in quel periodo, l'evoluzione si sarebbe fermata improvvisamente e noi non saremmo qui ora. Quindi, per capire come siamo arrivati ​​a esistere sul pianeta Terra, avremo bisogno di sapere come la Terra è riuscita a rimanere in forma per la vita per miliardi di anni.

Questo non è un problema banale. L'attuale riscaldamento globale ci mostra che il clima può cambiare considerevolmente nel corso anche di pochi secoli. Nel corso dei tempi geologici, è ancora più facile cambiare il clima. I calcoli mostrano che esiste il potenziale per il clima della Terra di deteriorarsi a temperature inferiori allo zero o superiori all'ebollizione in pochi milioni di anni.

Sappiamo anche che il Sole è diventato il 30% più luminoso dalla prima evoluzione della vita. In teoria, questo avrebbe dovuto ormai far evaporare gli oceani, dato che non lo erano generalmente congelato sulla Terra primordiale - questo è noto come "debole paradosso del sole giovane". Tuttavia, in qualche modo, questo enigma dell'abitabilità è stato risolto.

Gli scienziati hanno escogitato due teorie principali. Il primo è che la Terra potrebbe possedere qualcosa come un termostato, un meccanismo (o meccanismi) di feedback che impedisce al clima di raggiungere temperature fatali.

Il secondo è che, su un gran numero di pianeti, forse alcuni ce la fanno solo per fortuna, e la Terra è uno di quelli. Questo secondo scenario è reso più plausibile dalle scoperte negli ultimi decenni di molti pianeti al di fuori del nostro sistema solare, i cosiddetti esopianeti. Le osservazioni astronomiche di stelle lontane ci dicono che molti hanno pianeti in orbita attorno ad esse, e che alcuni hanno dimensioni, densità e distanza orbitale tali da rendere teoricamente possibili temperature adatte alla vita. È stato stimato che ce ne siano almeno 2 miliardi di tali pianeti candidati solo nella nostra galassia.

La Terra è rimasta abitabile per miliardi di anni: esattamente quanto siamo stati fortunati? Ci sono molti esopianeti ... ma quanti hanno un clima stabile? Jurik Peter / shutterstock

Gli scienziati adorerebbero viaggiare su questi esopianeti per indagare se qualcuno di loro ha eguagliato i miliardi di anni di stabilità climatica della Terra. Ma anche gli esopianeti più vicini, quelli in orbita attorno alla stella Avanti Centauri, distano più di quattro anni luce. È difficile ottenere prove osservazionali o sperimentali.

Invece, ho esplorato la stessa domanda attraverso la modellazione. Usando un programma per computer progettato per simulare l'evoluzione del clima sui pianeti in generale (non solo la Terra), io prima generato 100,000 pianeti, ciascuno con un set di feedback climatico diverso in modo casuale. I feedback climatici sono processi che possono amplificare o diminuire il cambiamento climatico - si pensi ad esempio allo scioglimento del ghiaccio marino nell'Artico, che sostituisce il ghiaccio che riflette la luce solare con il mare aperto che assorbe la luce solare, che a sua volta provoca più riscaldamento e più scioglimento.

Al fine di studiare la probabilità che ciascuno di questi diversi pianeti rimanesse abitabile su enormi scale temporali (geologiche), ho simulato ciascuno di essi 100 volte. Ogni volta che il pianeta è partito da una temperatura iniziale diversa ed è stato esposto a un insieme casuale di eventi climatici diversi. Questi eventi rappresentano fattori che alterano il clima come le eruzioni del supervulcano (come Monte Pinatubo ma molto più grandi) e impatti di asteroidi (come quello che ha ucciso i dinosauri). In ciascuna delle 100 corse, la temperatura del pianeta è stata monitorata fino a quando non è diventata troppo calda o troppo fredda oppure è sopravvissuta per 3 miliardi di anni, a quel punto si è ritenuto che fosse un possibile crogiolo per la vita intelligente.

La Terra è rimasta abitabile per miliardi di anni: esattamente quanto siamo stati fortunati? Alterazione del clima: l'eruzione del 1991 del Monte Pinatubo nelle Filippine ha fatto esplodere così tanta cenere nell'atmosfera che le temperature globali sono scese temporaneamente di 0.6 ° C. SRA Blaze Lipowski / picryl

I risultati della simulazione danno una risposta definitiva a questo problema di abitabilità, almeno in termini di importanza dei feedback e fortuna. Era molto raro (in effetti, solo una volta su 100,000) per un pianeta avere feedback stabilizzatori così forti da rimanere abitabile tutte le 100 volte, indipendentemente dagli eventi climatici casuali. In effetti, la maggior parte dei pianeti che sono rimasti abitabili almeno una volta, lo hanno fatto meno di dieci volte su 100. In quasi tutte le occasioni nella simulazione in cui un pianeta è rimasto abitabile per 3 miliardi di anni, è stato in parte dovuto alla fortuna. Allo stesso tempo, la fortuna di per sé si è dimostrata insufficiente. I pianeti che erano stati progettati appositamente per non avere alcun feedback, non sono mai rimasti abitabili; passeggiate casuali, sballottate dagli eventi climatici, non sono mai durate il corso.

La Terra è rimasta abitabile per miliardi di anni: esattamente quanto siamo stati fortunati? Le corse ripetute nella simulazione non erano identiche: 1,000 pianeti diversi sono stati generati in modo casuale e ciascuno eseguito due volte. (a) risultati nella prima manche, (b) risultati nella seconda manche. I cerchi verdi mostrano il successo (sono rimasti abitabili per 3 miliardi di anni) e il fallimento dei neri. Toby Tyrrell, Autore previsto

Questo risultato complessivo, che dipende in parte dai feedback e in parte dalla fortuna, è robusto. Tutti i tipi di modifiche alla modellazione non lo hanno influenzato. Implicitamente, la Terra deve quindi possedere alcuni feedback di stabilizzazione del clima ma allo stesso tempo buona fortuna doveva anche essere stato coinvolto nella sua permanenza abitabile. Se, ad esempio, un asteroide o un brillamento solare fosse stato leggermente più grande di quello che era, o si fosse verificato in un momento leggermente diverso (più critico), probabilmente non saremmo qui sulla Terra oggi. Offre una prospettiva diversa sul motivo per cui siamo in grado di guardare indietro alla straordinaria, enormemente estesa, storia della vita della Terra che si evolve e si diversifica e diventa sempre più complessa al punto da averci dato origine.The Conversation

Il professor Toby Tyrrell discute la sua ricerca.

Circa l'autore

Toby Tyrrell, Professore di Scienza del Sistema Terra, Università di Southampton

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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