Если Вселенная изобилует инопланетянами… Где все? - Уэбб Стивен - Страница 107

Решение 74: Гея, Бог или Златовласка?

Счастлив тот, кто должен восхвалять удачу. Иоганн Вольфганг фон Гете, «Торквато Тассо»

Как упоминалось во введении к главе 5, Питер Уорд (геолог и палеонтолог) и Дональд Браунли (астроном и астробиолог) предприняли широкомасштабное исследование того, почему наша планета может быть особенной. В книге «Редкая Земля» Уорд и Браунли описали несколько факторов, начиная от размера галактической обитаемой зоны и заканчивая частотой событий вымирания, которые могут ограничивать количество планет, на которых возникает сложная жизнь. Совсем недавно британский геофизик Дэвид Уолтхэм в своей книге «Счастливая планета» сосредоточился на одной детали, которая может сделать Землю особенным местом для жизни: ее четырехмиллиардная история благоприятной погоды.[394]

С тех пор как впервые появилась жизнь, на Земле был относительно стабильный климат. Средние температуры поверхности неизбежно колебались на протяжении эонов — наша планета переживала эпизоды оледенения и эпизоды жары — но мы можем измерить эти перепады температур десятками, а не сотнями градусов. И эта стабильность была важна. Ледяная Земля, с водой, запертой в виде льда, была бы негостеприимной. Жизнь, если бы она существовала, находилась бы в спячке и не могла бы многое делать — именно способность жидкой воды выполнять различные функции делает жизнь такой, какая она есть. Земля-парник была бы еще хуже, потому что высокие температуры имеют тенденцию разворачивать белки из их нативного состояния. Разворачивание белков может быть полезным занятием для людей — денатурация белков путем применения тепла — это причудливый термин для «кулинарии» (по крайней мере, для человека моего уровня кулинарных способностей) — но это мало способствует биоразнообразию. Организмы, безусловно, могут выживать в экстремальных условиях. Methanopyrus kandleri штамм 116, например, может выживать при 122° C (на больших глубинах океана, где высокое давление означает, что вода не кипит). В карманах очень соленой воды, окруженных морским льдом, можно найти организмы, процветающие в холоде. Methanogenium frigidum, например, живет на дне антарктического озера, где ему не нужен ни кислород, ни солнечный свет. Однако, если бы Земля пошла по пути Венеры (средняя температура поверхности около 462° C) или Марса (средняя температура поверхности около −55° C), жизнь бы не выжила. Кроме того, хотя экстремофилы приспособились к экстремальным температурам, они не могут хорошо переносить колебания температуры: M. kandleri, например, с трудом выживает при температурах ниже примерно 80° C, в то время как M. frigidum прекращает расти, когда ртуть достигает комнатной температуры. Эволюция предоставила более сложным организмам различные механизмы для борьбы с изменениями температуры окружающей среды — от перьев и меха до дрожи и потоотделения — но любой организм чувствует себя комфортно только в ограниченном диапазоне температур. За последние полмиллиарда лет климат Земли был подходящим для сложной многоклеточной жизни.

Непрерывный период хорошей погоды на Земле весьма удивителен, поскольку множество факторов — астрономических, биологических и геологических — независимо друг от друга контролируют температуру поверхности, и все они изменялись в течение жизни Земли. Изменился состав океана, изменился состав атмосферы, изменилось количество суши… Давайте немного подробнее рассмотрим один конкретный фактор, влияющий на температуру поверхности. Когда Земля родилась, Солнце было меньше, чем сегодня. Постепенно наша звезда расширялась — это связано с гелиевым «пеплом», образующимся в результате ядерного синтеза водорода: гелий опускается в ядро Солнца, заставляя ядро сжиматься и нагреваться, что, в свою очередь, увеличивает количество сгорающего водорода. По сути, со временем Солнце стало большим радиатором, способным выделять больше тепла. Когда на Земле зародилась жизнь, Солнце излучало лишь около 70% тепла, которое оно излучает сегодня. Если бы атмосфера Земли тогда была такой же, как сейчас, то жидкие океаны были бы невозможны, и все же мы знаем, что эти океаны существовали. Если бы температура поверхности Земли следовала за растущей теплоотдачей Солнца, то биоразнообразие Земли теперь могло бы ограничиваться несколькими видами теплолюбивых экстремофилов, и все же мы все здесь — животные, растения, грибы — наслаждаемся приятным климатом, который, если уж на то пошло, демонстрировал легкую тенденцию к похолоданию. Похоже, что различные изменения более или менее уравновесили друг друга. Например, атмосфера молодой Земли содержала большое количество парниковых газов, и они обеспечивали согревающий эффект, который компенсировал слабое Солнце; и по мере увеличения светимости Солнца атмосфера Земли теряла достаточно парниковых газов (благодаря механизмам, описанным в предыдущих разделах), чтобы поддерживать температуру.

Уолтхэм излагает три возможных объяснения этого счастливого обстоятельства, этого многовекового периода установившегося климата, который позволил развиться сложной многоклеточной жизни. Он называет эти объяснения Гея, Бог и Златовласка.

Объяснение «Бог» не требует дальнейших пояснений. Если кто-то верит, что благосклонное божество точно настроило набор параметров, чтобы позволить жизни в целом процветать, и людям в частности, то так тому и быть. Больше нечего сказать.

Объяснение «Гея» основано на гипотезе, выдвинутой Джеймсом Лавлоком,[395] согласно которой различные механизмы обратной связи позволяют самой жизни создавать, поддерживать и развивать условия, необходимые для выживания и процветания жизни: Землю можно рассматривать как единый, живой, саморегулирующийся организм. Жизнь, несомненно, оказала значительное влияние на Землю — атмосфера выглядела бы совсем иначе, если бы наша планета была безжизненной, например, — но гипотеза Геи не лишена критиков. Хотя идея Лавлока послужила толчком для большого количества биологических исследований, ей все еще не хватает четкой наблюдательной поддержки. Гея может существовать; а может и нет.

Объяснение «Златовласка» — это еще один способ сказать, что нам невероятно повезло. Рассмотрим обсуждение температуры, упомянутое выше: все более яркое Солнце оказывало согревающее воздействие, а какой-то другой механизм оказывал охлаждающее воздействие, и в совокупности наблюдалась легкая тенденция к похолоданию. Сторонники Геи утверждают, что охлаждение в конечном счете связано с биологическими петлями обратной связи. Однако есть и другой взгляд на это, точка зрения, которая не требует обратной связи. Возможно, жизнь действительно сыграла важную роль, удалив парниковые газы из атмосферы, и, возможно, определенные геологические эффекты также произвели охлаждающий эффект, но вместо того, чтобы приписывать все это петлям обратной связи, мы можем приписать это совпадению. Общий согревающий эффект, вызванный эволюцией нашего Солнца, просто случайно примерно компенсируется общим охлаждающим эффектом, вызванным биологией и геологией. Чистым результатом является общая тенденция к похолоданию с фоновыми колебаниями в несколько десятков градусов, и все это благодаря случайности. Удача. Компенсация на большинстве других землеподобных планет будет менее эффективной, эти планеты замерзнут или закипят, и сложная жизнь будет невозможна. Компенсация на некоторых других землеподобных планетах будет лучше, но приведет к чистой тенденции потепления, что также сделает развитие сложной жизни маловероятным. Нам просто посчастливилось жить на удачливой планете, где компенсация как раз такая, чтобы позволить развиться сложной жизни — и в конечном итоге разуму.

Должно ли научное объяснение полагаться на удачу? Что ж, мы снова сталкиваемся с антропным принципом. Как указал Картер, история Земли должна быть совместима с нашим присутствием в качестве разумных наблюдателей. Мы здесь. Мы можем объяснить этот факт, предположив, что механизмы обратной связи Геи существуют, или, как предлагает Уолтхэм, предположив, что мы живем на планете, где температурные тенденции из разных источников случайно скомпенсировались таким образом, что позволили развиться жизни. Вряд ли мы могли бы оказаться на планете, где прошлый климат был таким, что не позволял развиться жизни.