Земля осталась пригодной для жизни по счастливой случайности

Земля остаётся пригодной для жизни в течение миллиардов лет лишь благодаря фантастическому везению. У нашей планеты было очень мало шансов избежать климатической катастрофы, несовместимой с существованием биосферы.

Такой интригующий вывод сделан в научной статье, опубликованной в журнале Nature Communications Earth & Environment Тоби Тирреллом (Toby Tyrrell) из Саутгемптонского университета.

Танец над пропастью

Жизнь на Земле существует уже более 3,8 миллиарда лет, а возможно, и дольше.

Чего только не происходило с планетой за этот срок. Она переживала падения крупных астероидов, извержения супервулканов, слияние и разрушение континентов, радикальные изменения состава атмосферы. Мало того, даже светимость Солнца увеличилась за это время на 30%. Но вопреки всему температура на земном шаре всё время оставалась подходящей для жизни.

Конечно, климат Земли менялся в широких пределах. Например, как минимум однажды она покрылась льдом до экватора. Но и тогда океаны не промёрзли до дна, а затем, к счастью, стало теплее. Эксперты считают, что земной климат обладает неким запасом устойчивости, как ванька-встанька. "Встроенные" в нашу планету механизмы компенсируют отклонения температуры и возвращают климат к равновесию.

Но есть ли такие "системы безопасности" и у других планет? А если есть, где пределы этой устойчивости? Могло ли с ними или с Землёй случиться нечто такое, после чего "ванька" уже не встал бы? И если да, то как часто такие катастрофы происходят с землеподобными мирами?

Точных ответов на эти вопросы до сих пор нет. Даже для Земли законы, управляющие климатом, известны не так хорошо, как нам хотелось бы. Но мы знаем, что не всем планетам повезло так, как нашей.

Большинство специалистов считает, что Марс некогда имел океаны. Некоторые учёные предполагают, что и Венера тоже. Но сегодня оба этих небесных тела не имеют на поверхности жидкой воды и, насколько нам известно, жизни. Марс стал слишком холодным, а Венера – слишком жаркой.

Сто тысяч виртуальных планет

Какая судьба более типична для планет: счастливая участь Земли или несчастная доля её соседей? Это и пытался выяснить Тиррелл.

Учёный произвёл расчёты на суперкомпьютере. Он смоделировал сто тысяч планет, на каждой из которых были свои законы, управляющие климатом. Эти правила "изобретались" с помощью генератора случайных чисел. Они определяли, как климат будет реагировать на внешнее воздействие. В частности, будут ли у него механизмы возвращения к равновесию (и если да, то с каким запасом прочности) или наоборот, однажды возникшие проблемы станут разрастаться, как снежный ком.

История каждого из ста тысяч миров запускалась заново сотню раз. В каждом цикле виртуальная планета подвергалась нескольким разовым изменениям температуры. Они имитировали внешние воздействия на климат (падения астероидов и другие "нештатные ситуации"). Количество таких событий и их масштаб также выбирались с помощью генератора случайных чисел.

Таким образом, каждая из ста тысяч планет прожила сто отдельных судеб. Всего был воспроизведён миллион историй климата, каждая продолжительностью в три миллиарда лет. Как утверждается в пресс-релизе, это первое подобное моделирование.

Сценарий развития климата считался благоприятным, если температура на планете всё время оставалась совместимой с существованием жидкой воды. Учёного интересовал вопрос, как часто случается подобная удача. Результаты оказались удручающими.

Всего 8700 из ста тысяч планет (то есть менее 9%) проживали хотя бы одну из ста своих судеб, будучи всё время пригодными для жизни. При этом большинство из них (около 4500) достигли такого успеха менее чем в десяти попытках из ста. И лишь 700 миров (то есть 0,7%) сохраняли комфортную температуру более чем в 50 из ста "бросков кубика".

Если верить этому моделированию, получается, что Земле невероятно повезло как с законами, регулирующими климат, так и с "щадящим режимом" воздействующих на него катастроф. Это означает, что огромное количество потенциально пригодных для жизни планет могут оказаться необитаемыми. Хотя, конечно, генератор случайных чисел – не лучший эксперт по климатологии, поэтому выводы Тиррелла могут оказаться чересчур пессимистичными.