Огненная эволюция: необходимость атмосферного кислорода для развития технологических цивилизаций

Почти 2 миллиона лет назад наши предки, Homo erectus, начали использовать огонь. Использование огня открыло путь к нашей эволюции. Но насколько важен огонь для развития цивилизаций? Недавнее исследование раскрывает интересную связь между атмосферным кислородом и возможностью появления цивилизаций, обладающих огнем, на других планетах. Это приводит нас к вопросу: является ли атмосферный кислород (и огонь) необходимостью для развития технологических цивилизаций?

Homo Ignus – Обладатель Огня

Почти 2 миллиона лет назад наши прямоходящие предки Homo erectus начали осваивать силу огня. Переход от случайного использования природных пожаров к мастерству создания огня заложил основу для человеческой эволюции. Мы стали существами, определяемыми огнем, полагаясь на него для приготовления пищи, обогрева и освещения. Но это заставляет нас задуматься: возможно ли развитие цивилизации без огня?

Существование огня связано с наличием кислорода в атмосфере. Открытый огонь требует атмосферы, содержащей не менее 18% кислорода; для надежного возгорания может потребоваться 20%. Наша текущая атмосфера состоит из 21% кислорода, но она оставалась выше 18% только в течение последних 200 миллионов лет. Таким образом, большую часть истории Земли огонь был недоступен. Это подчеркивает, что планеты, поддерживающие огонь, могут быть редкими во Вселенной, что потенциально ограничивает появление цивилизаций в других местах.

Недавнее исследование проливает свет на узкое горлышко

Недавнее исследование, опубликованное на сервере предварительных публикаций Arxiv, исследует условия, необходимые для наличия атмосферы, богатой кислородом, и показывает, что они являются чрезвычайно специфичными. Существуют два основных способа создания свободного кислорода: биологический путем фотосинтеза и абиотический путем расщепления ультрафиолетовым излучением водяного пара на водород и кислород.

Исследование подчеркивает, что преобладающий механизм зависит от размера и температуры планеты. На Земле свободный кислород требует живых организмов. Планета, которая слишком мала, не имеет достаточно атмосферы для жизни, а если она слишком большая, то ее атмосфера, состоящая в основном из водорода и гелия, не может произвести достаточно кислорода, чтобы преодолеть порог в 18%. Следовательно, обитатели суперземли с температурой, подобной земной, могут не иметь доступа к открытому огню.

Случай с более горячими планетами

Для более теплых планет абиотический процесс становится доминирующим, но только если планета больше Земли. Меньшие горячие планеты, например Венера, не создают достаточно толстого слоя водяного пара для генерации значительного количества кислорода. Если мы обнаружим суперземли с богатой атмосферой кислорода, она, вероятно, возникла в результате абиотических процессов, что потенциально позволяет формам жизни использовать этот кислород даже для цивилизаций, основанных на огне.

Статья не углубляется в каждую деталь атмосферного кислорода, но стремится наметить ограничения для возникновения огня на потенциально обитаемых мирах. По мере исследования космоса в поисках признаков жизни, нам придется различать между мирами, поддерживающими жизнь, и теми, которые питают цивилизации.