xtock / shutterstock
Ia memerlukan evolusi 3 atau 4 bilion tahun untuk menghasilkan Homo sapiens. Sekiranya iklim benar-benar gagal hanya sekali dalam waktu itu, evolusi akan terhenti dan kita tidak akan berada di sini sekarang. Oleh itu, untuk memahami bagaimana kita wujud di planet Bumi, kita perlu mengetahui bagaimana Bumi berjaya kekal sihat selama berbilion tahun.
Ini bukan masalah remeh. Pemanasan global semasa menunjukkan kepada kita bahawa iklim dapat berubah dengan ketara walaupun beberapa abad. Lebih mengikut skala masa geologi, perubahan iklim menjadi lebih mudah. Pengiraan menunjukkan bahawa ada kemungkinan iklim Bumi merosot hingga suhu di bawah beku atau di atas mendidih hanya dalam beberapa juta tahun.
Kita juga tahu bahawa Matahari telah menjadi 30% lebih bercahaya sejak kehidupan pertama kali berkembang. Secara teori, ini seharusnya menyebabkan lautan mendidih sekarang, mengingat tidak umumnya beku di Bumi awal - ini dikenali sebagai "paradoks Matahari muda pengsan" Namun, bagaimanapun, teka-teki kebiasaan ini berjaya diselesaikan.
Para saintis telah menghasilkan dua teori utama. Yang pertama adalah bahawa Bumi dapat memiliki sesuatu seperti termostat - mekanisme maklum balas (atau mekanisme) yang mencegah iklim mengembara ke suhu yang membawa maut.
Yang kedua adalah, dari sebilangan besar planet, mungkin ada yang berjaya melalui keberuntungan, dan Bumi adalah salah satu dari mereka. Senario kedua ini dibuat lebih masuk akal oleh penemuan dalam beberapa dekad kebelakangan ini mengenai banyak planet di luar sistem suria kita - yang disebut exoplanets. Pemerhatian astronomi bintang-bintang jauh memberitahu kita bahawa banyak planet mempunyai planet yang mengorbitnya, dan ada yang berukuran dan berketumpatan dan jarak orbit sehingga suhu yang sesuai untuk kehidupan mungkin secara teori. Telah dianggarkan sekurang-kurangnya ada 2 bilion planet calon itu di galaksi kita sahaja.
Terdapat banyak eksoplanet… tetapi berapa banyak yang mempunyai iklim yang stabil? Jurik Peter / shutterstock
Para saintis ingin melakukan perjalanan ke eksoplanet ini untuk menyiasat apakah ada yang sesuai dengan kestabilan iklim bumi selama satu bilion tahun. Tetapi bahkan eksoplanet terdekat, yang mengorbit bintang Proxima Centauri, berada lebih dari empat tahun cahaya. Bukti pemerhatian atau eksperimen sukar didapat.
Sebagai gantinya, saya meneroka persoalan yang sama melalui pemodelan. Dengan menggunakan program komputer yang dirancang untuk mensimulasikan evolusi iklim pada planet secara umum (bukan hanya Bumi), pertama saya menghasilkan 100,000 planet, masing-masing dengan kumpulan maklum balas iklim yang berbeza secara rawak. Maklum balas iklim adalah proses yang dapat memperkuat atau mengurangkan perubahan iklim - fikirkan misalnya pencairan es laut di Kutub Utara, yang menggantikan ais yang memantulkan cahaya matahari dengan laut terbuka yang menyerap cahaya matahari, yang seterusnya menyebabkan lebih banyak pemanasan dan pencairan.
Untuk menyelidiki kemungkinan setiap planet yang beragam ini dapat dihuni dalam skala waktu (geologi) yang sangat besar, saya membuat simulasi setiap 100 kali. Setiap kali planet bermula dari suhu awal yang berbeza dan terdedah kepada sekumpulan peristiwa iklim yang berlainan secara rawak. Kejadian ini mewakili faktor perubahan iklim seperti letusan supervolcano (seperti Gunung Pinatubo tetapi jauh lebih besar) dan kesan asteroid (seperti yang membunuh dinosaur). Pada setiap 100 larian, suhu planet ini dilacak hingga menjadi terlalu panas atau terlalu dingin atau bertahan selama 3 miliar tahun, dan pada saat itu dianggap sebagai kemungkinan yang tepat untuk kehidupan yang cerdas.
Perubahan Iklim: letusan Gunung Pinatubo pada tahun 1991 di Filipina meletupkan banyak abu ke atmosfer sehingga suhu global turun sementara 0.6˚C SRA Blaze Lipowski / picryl
Dapatkan Yang Terbaru Dengan E-mel
Hasil simulasi memberikan jawapan yang pasti untuk masalah kebiasaan ini, sekurang-kurangnya dari segi kepentingan maklum balas dan keberuntungan. Sangat jarang (pada kenyataannya, hanya satu kali dari 100,000) planet mempunyai maklum balas penstabil yang kuat sehingga ia dapat dihuni 100 kali, tanpa mengira kejadian iklim secara rawak. Sebenarnya, kebanyakan planet yang dapat dihuni sekurang-kurangnya sekali, melakukannya kurang dari sepuluh kali daripada 100. Pada hampir setiap kesempatan dalam simulasi ketika sebuah planet tetap dapat dihuni selama 3 miliar tahun, itu sebagian tidak beruntung. Pada masa yang sama, nasib dengan sendirinya terbukti tidak mencukupi. Planet yang direka khas untuk tidak mempunyai maklum balas sama sekali, tidak pernah dapat dihuni; jalan-jalan secara rawak, dikelilingi oleh peristiwa iklim, tidak pernah berlangsung.
Larian ulangan dalam simulasi tidak serupa: 1,000 planet berbeza dihasilkan secara rawak dan masing-masing dijalankan dua kali. (a) keputusan pada larian pertama, (b) hasil pada larian kedua. Lingkaran hijau menunjukkan kejayaan (tetap dapat dihuni selama 3 bilion tahun) dan kegagalan hitam. Toby Tyrrell, Pengarang disediakan
Hasil keseluruhan ini, hasilnya sebahagiannya bergantung pada maklum balas dan sebahagian dari keberuntungan, adalah kuat. Segala macam perubahan pada pemodelan tidak mempengaruhinya. Oleh itu, secara implikasinya, Bumi mesti mempunyai maklum balas penstabil iklim tetapi pada masa yang sama nasib baik mesti juga terlibat di dalamnya agar dapat dihuni. Sekiranya, misalnya, suar asteroid atau suria sedikit lebih besar daripada itu, atau berlaku pada waktu yang sedikit berbeza (lebih kritikal), kita mungkin tidak akan berada di Bumi hari ini. Ini memberikan perspektif yang berbeza tentang mengapa kita dapat melihat kembali sejarah kehidupan Bumi yang luar biasa, sangat luas, berkembang dan mempelbagaikan dan menjadi semakin kompleks sehingga ia menimbulkan kita.
Profesor Toby Tyrrell membincangkan penyelidikannya.
Tentang Pengarang
Toby Tyrrell, Profesor Sains Sistem Bumi, Universiti Southampton
Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.
Buku yang disyorkan:
Hidupan Liar Yellowstone dalam Peralihan
Lebih daripada tiga puluh pakar mengesan tanda-tanda membimbangkan sistem di bawah tekanan. Mereka mengenal pasti tiga tekanan Overriding: spesies invasif, pembangunan sektor swasta tanah-tanah yang tidak dilindungi, dan iklim pemanasan. Cadangan menyimpulkan mereka akan membentuk perbincangan abad ke dua puluh satu-ke atas bagaimana untuk berhadapan dengan cabaran-cabaran ini, bukan sahaja di taman Amerika tetapi bagi kawasan pemuliharaan di seluruh dunia. Sangat boleh dibaca dan digambarkan sepenuhnya.
Untuk maklumat lanjut atau untuk memerintahkan "Hidupan Liar Yellowstone dalam Peralihan" di Amazon.
Tenaga Glut: Perubahan Iklim dan Politik Kegemukan
oleh Ian Roberts. Expertly menceritakan kisah tenaga dalam masyarakat, dan 'kegemukan' tempat-tempat di sebelah perubahan iklim sebagai manifestasi dedar planet asas yang sama. Ini buku yang menarik berpendapat bahawa nadi tenaga bahan api fosil bukan sahaja memulakan proses perubahan iklim bencana, tetapi juga mendorong taburan berat manusia purata ke atas. Ia menawarkan dan menilai untuk pembaca satu set de-carbonising strategi peribadi dan politik.
Untuk maklumat lanjut atau untuk memerintahkan "Tenaga Glut" di Amazon.
Last Stand: Quest Ted Turner untuk Simpan Planet bermasalah
oleh Todd Wilkinson dan Ted Turner. Usahawan dan media maestro Ted Turner panggilan pemanasan global ancaman yang paling buruk yang dihadapi umat manusia, dan mengatakan bahawa jutawan masa depan akan dicetak dalam pembangunan hijau, tenaga boleh diperbaharui alternatif. Melalui mata Ted Turner, kami mengambil kira satu lagi cara berfikir tentang alam sekitar, tanggungjawab kami untuk membantu orang lain yang memerlukan, dan cabaran-cabaran getir mengancam survival tamadun.
Untuk maklumat lanjut atau untuk memerintahkan "Last Stand: Ted Turner Quest ..." di Amazon.
