地球上最初的生命經(jīng)過了三四十億年才進化出智人(Homosapiens)。但在此期間,即使地球氣候只出現(xiàn)一次大的差錯,都會導致進化徹底停止,而我們也將不復(fù)存在。因此,想要弄清楚我們?yōu)楹文軌蛟诘厍蛏仙,就需要探究地球在幾十億年間是如何保持宜居的。
這并不是什么小事。當前的全球變暖告訴我們,氣候可以在短短幾個世紀里發(fā)生巨大的變化。在地質(zhì)時間尺度上,氣候的變化會更加容易。計算結(jié)果顯示,在未來幾百萬年內(nèi),地球氣候可能會趨于惡化,地球氣溫會變得低于冰點或超過沸點。
依據(jù)目前的觀點,太陽的亮度相較于生命進化之初已提高了30%。按理來說,當時的地球并沒有普遍結(jié)冰,那么到現(xiàn)在地球上的海水應(yīng)該已經(jīng)被燒干,但事實卻并非如此——這就是黯淡太陽悖論(faintyoungSunparadox)。但不管怎樣,我們已經(jīng)解開了這個宜居性的謎團。
科學家們提出了兩個主要理論。第一個認為地球可能擁有類似于恒溫器的功能,即擁有一種(或多種)預(yù)防地球氣溫滑向極值的反饋機制。第二個理論認為,地球可能就是從眾多星球中幸運的一顆,走到今天全憑運氣。隨著近幾十年對太陽系以外的許多行星(即系外行星)的發(fā)現(xiàn),第二個理論變得越來越合理。對于遙遠恒星的天文觀測顯示,這些恒星大多都有行星環(huán)繞,其中一部分行星擁有合適的大小、密度和軌道距離,其表面的溫度在理論上適合生命存活。科學家們估計,單單銀河系至少就有20億個類似的候選行星。
科學家們很樂意前往這些系外行星,以考察它們是否和地球一樣,能保持幾十億年的氣候穩(wěn)定。但就算是離我們最近的系外行星(圍繞比鄰星運行的行星)也在4光年之外,因此很難獲得觀測和實驗證據(jù)。
于是我通過建模探究了相同的問題。通過利用電腦程序模擬一般行星(不只是地球)氣候演變的過程,我生成了10萬顆隨機具有不同氣候反饋的行星。氣候反饋過程(Climatefeedbacks)可以增強或減弱氣候變化,以北極的海冰融化為例,吸收陽光的海水會逐漸取代反射陽光的海冰,進而加速海洋暖化和海冰融化。
為了探究這些不同的星球在地質(zhì)時間尺度上保持宜居的可能性,我給它們各自設(shè)置了100次模擬。每次起始溫度都不同,經(jīng)歷的氣候事件也完全隨機。這些事件代表改變氣候的不同因素,比如超級火山爆發(fā)(類似皮納圖博火山噴發(fā),但規(guī)模要大得多)和小行星撞擊(類似恐龍滅絕那次)。在這一百次模擬中,我們會追蹤各行星的溫度,直到它們變得過熱或過冷,或者還有一些星球堅持了三十億年后,可能是孕育智慧生命的搖籃。
這些模擬結(jié)果至少明確指出了氣候反饋和運氣對行星宜居性的重要性。但是,極少行星(實際上十萬顆行星中只有一顆)具有如此強大的穩(wěn)定性反饋,能在100次隨機的氣候試驗中始終保持宜居。
實際上,大多數(shù)行星在100次模擬中至少有一次保持宜居,但極少數(shù)保持宜居的次數(shù)會超過10次。如果一個行星保持30億年的宜居狀態(tài),也就是通過了模擬中幾乎每一個情況,一定程度上要歸功于運氣,但光有運氣還不夠。一些設(shè)置沒有氣候反饋或隨機受氣候事件任意擺布的行星,一次都沒有成功過。
模擬中的重復(fù)運行并不完全相同:隨機生成1000顆行星,每顆運行兩次。(a)第一次運行結(jié)果,(b)第二次運行結(jié)果。綠色代表成功(保持30億年宜居),黑色代表失敗。圖片來源:TobyTyrrell
氣候模擬結(jié)果顯示,行星的宜居性取決于反饋機制和運氣的共同作用。這一結(jié)論具有可靠性,不受任何模型的影響。同時這一結(jié)果間接表明,地球需要具有一定的氣候穩(wěn)定反饋機制,但“好運氣”是必不可少的。例如,假使撞擊地球的小行星或影響地球的太陽耀斑比原來的稍大一些,或者發(fā)生在不同(更加關(guān)鍵)的時間點,我們也可能將不復(fù)存在。這些研究,也為我們考慮一些問題提供了不同的視角,例如為何人類有機會回望地球非凡且極其漫長的生命史,看它不斷演化、繁榮并日趨復(fù)雜并最終進化出人類。
免責聲明:本文僅代表作者個人觀點,與每日科技網(wǎng)無關(guān)。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本站證實,對本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾,請讀者僅作參考,并請自行核實相關(guān)內(nèi)容。
本網(wǎng)站有部分內(nèi)容均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責,若因作品內(nèi)容、知識產(chǎn)權(quán)、版權(quán)和其他問題,請及時提供相關(guān)證明等材料并與我們聯(lián)系,本網(wǎng)站將在規(guī)定時間內(nèi)給予刪除等相關(guān)處理.
精彩推薦
-
采購拿回扣問題,教你一個小妙招,看看怎么做!
2017-09-18 11:09 廣告 閱讀
-
苦逼的老板,教你一個小妙招,怎么防采購拿回扣!
2017-09-18 11:09 廣告 閱讀
-
傳播易是如何破局廣告營銷和廣告投放的
2021-05-14 16:33:30 更新 閱讀
-
沸騰五月來襲!海信智能門鎖再掀優(yōu)惠新風潮
2022-05-11 11:03:37 更新 閱讀
-
指靜脈+AI,鹿客推出“智慧門鎖”
2022-05-10 17:41:22 更新 閱讀
-
做爆品搶購的千千惠生活徹底火了,只因為堅持“
2022-05-07 18:10:41 更新 閱讀
-
神策數(shù)據(jù)創(chuàng)始人 & CEO 桑文鋒講述神策七年的不變
2022-05-07 14:30:46 更新 閱讀
-
Coremail&中睿天下官宣Q1季報!4952萬釣魚來自境
2022-05-06 18:03:52 更新 閱讀
-
炎黃盈動AWS PaaS數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能之旅走進山東
2022-04-29 14:41:55 更新 閱讀