Các nhà khoa học cuối cùng cũng có lời giải thích cho câu đố GaiaRomolo Tavani / màn trập

Chúng ta có thể sẽ không bao giờ biết cuộc sống trên Trái đất bắt đầu như thế nào. Có lẽ trong một hồ bơi đầy nắng. Hoặc trong đại dương nghiền độ sâu dặm bên dưới bề mặt gần vết nứt trong lớp vỏ của trái đất mà thải ra súp giàu khoáng sản nóng. Trong khi có bằng chứng tốt cho cuộc sống ít nhất là 3.7 tỷ năm trước, chúng tôi không biết chính xác khi nào nó bắt đầu.

Nhưng những thiên thần đi qua này đã tạo ra một thứ thậm chí còn đáng chú ý hơn: cuộc sống vẫn tồn tại. Mặc dù có tác động lớn của tiểu hành tinh, hoạt động núi lửa thảm khốc và biến đổi khí hậu cực đoan, cuộc sống đã xoay sở để không chỉ bám vào thế giới đá của chúng ta mà còn phát triển mạnh.

Làm sao chuyện này lại xảy ra? Nghiên cứu gần đây chúng tôi đã công bố với các đồng nghiệp Xu hướng sinh thái và tiến hóa đưa ra một phần quan trọng của câu trả lời, cung cấp một lời giải thích mới cho giả thuyết Gaia.

Được phát triển bởi nhà khoa học và nhà phát minh James Lovelockvà nhà vi trùng học Lynn Margulis, Các Gaia giả thuyết ban đầu đề xuất rằng sự sống, thông qua các tương tác của nó với lớp vỏ, đại dương và bầu khí quyển của Trái đất, đã tạo ra hiệu ứng ổn định trên các điều kiện trên bề mặt hành tinh - đặc biệt là thành phần của khí quyển và khí hậu. Với quá trình tự điều chỉnh như vậy, sự sống đã có thể tồn tại trong những điều kiện có thể xóa sổ nó trên các hành tinh không điều tiết.

Lovelock đưa ra giả thuyết Gaia khi làm việc cho NASA trong 1960s. Ông nhận ra rằng cuộc sống không phải là một hành khách thụ động trên Trái đất. Thay vào đó, nó đã tu sửa sâu sắc hành tinh, tạo ra các loại đá mới như đá vôi, ảnh hưởng đến khí quyển bằng cách tạo ra oxy và điều khiển chu kỳ của các nguyên tố như nitơ, phốt pho và carbon. Biến đổi khí hậu do con người tạo ra, phần lớn là hậu quả của việc chúng ta đốt nhiên liệu hóa thạch và giải phóng carbon dioxide, chỉ là cách mới nhất mà sự sống ảnh hưởng đến hệ thống Trái đất.


đồ họa đăng ký nội tâm


Trong khi hiện tại người ta chấp nhận rằng sự sống là một thế lực mạnh mẽ trên hành tinh, giả thuyết Gaia vẫn còn gây tranh cãi. Mặc dù có bằng chứng cho thấy nhiệt độ bề mặt có, ngoại trừ một vài trường hợp ngoại lệ đáng chú ý, vẫn nằm trong phạm vi cần thiết cho nước lỏng lan rộng, nhiều nhà khoa học cho rằng điều này chỉ đơn giản là may mắn. Nếu Trái đất hoàn toàn rơi xuống một ngôi nhà băng hoặc ngôi nhà nóng (nghĩ rằng Sao Hỏa hoặc Sao Kim) thì sự sống sẽ bị tuyệt chủng và chúng ta sẽ không ở đây để tự hỏi về việc nó đã tồn tại quá lâu. Đây là một hình thức đối số lựa chọn nhân loại Điều đó nói rằng không có gì để giải thích.

Rõ ràng, cuộc sống trên Trái đất đã may mắn. Trong trường hợp đầu tiên, Trái đất nằm trong vùng có thể ở được - nó quay quanh mặt trời ở khoảng cách tạo ra nhiệt độ bề mặt cần thiết cho nước lỏng. Có những dạng sống thay thế và có lẽ kỳ lạ hơn trong vũ trụ, nhưng sự sống như chúng ta biết nó cần nước. Cuộc sống cũng đã may mắn tránh được các tác động của tiểu hành tinh rất lớn. Một cục đá lớn hơn đáng kể so với khối đá dẫn đến sự tàn lụi của khủng long một số 66m năm trước có thể đã khử trùng hoàn toàn Trái đất.

Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu cuộc sống đã có thể đẩy xuống một phía của quy mô tài sản? Điều gì sẽ xảy ra nếu cuộc sống theo một cách nào đó tạo ra may mắn của riêng mình bằng cách giảm tác động của các rối loạn quy mô hành tinh? Điều này dẫn đến vấn đề nổi bật trung tâm trong giả thuyết Gaia: tự điều chỉnh hành tinh có nghĩa là hoạt động như thế nào?

Mặc dù chọn lọc tự nhiên là một cơ chế giải thích mạnh mẽ có thể giải thích phần lớn sự thay đổi mà chúng ta quan sát được ở các loài theo thời gian, chúng ta đã thiếu một lý thuyết có thể giải thích làm thế nào các yếu tố sống và không sống của một hành tinh tạo ra sự tự điều chỉnh. Do đó, giả thuyết Gaia thường được coi là thú vị nhưng mang tính đầu cơ - và không căn cứ vào bất kỳ lý thuyết có thể kiểm chứng.

Chọn sự ổn định

Chúng tôi nghĩ rằng cuối cùng chúng tôi đã có một lời giải thích cho giả thuyết Gaia. Cơ chế là lựa chọn tuần tự của thành phố. Về nguyên tắc nó rất đơn giản. Khi sự sống xuất hiện trên một hành tinh, nó bắt đầu ảnh hưởng đến các điều kiện môi trường và điều này có thể tổ chức thành các trạng thái ổn định hoạt động giống như một bộ điều nhiệt và có xu hướng tồn tại, hoặc làm mất ổn định các trạng thái chạy trốn như sự kiện trái đất tuyết gần như đã dập tắt sự khởi đầu của cuộc sống phức tạp hơn so với 600m năm trước.

Nếu nó ổn định thì cảnh được thiết lập để tiến hóa sinh học hơn nữa sẽ kịp thời cấu hình lại tập hợp các tương tác giữa sự sống và hành tinh. Một ví dụ nổi tiếng là nguồn gốc của quá trình quang hợp sản xuất oxy khoảng 3 tỷ năm trước, trong một thế giới trước đây không có oxy. Nếu các tương tác mới hơn này đang ổn định, thì hệ thống hành tinh tiếp tục tự điều chỉnh. Nhưng các tương tác mới cũng có thể tạo ra sự gián đoạn và phản hồi chạy trốn. Trong trường hợp quang hợp, nó đã dẫn đến sự gia tăng đột ngột nồng độ oxy trong khí quyển ở thành phốSự kiện oxy hóa tuyệt vờiVòng quanh 2.3 tỷ năm trước. Đây là một trong những thời kỳ hiếm hoi trong lịch sử Trái đất nơi mà sự thay đổi rõ rệt đến mức có thể xóa sổ phần lớn sinh quyển đương nhiệm, khởi động lại hệ thống một cách hiệu quả.

{youtube}3rtNO8O2TKA{/youtube} Cơ chế lựa chọn.

Cơ hội của cuộc sống và môi trường tự phát tổ chức thành các trạng thái tự điều chỉnh có thể cao hơn nhiều so với bạn mong đợi. Nếu thực tế, được cung cấp đủ đa dạng sinh học, nó có thể rất có khả năng. Nhưng có một giới hạn cho sự ổn định này. Đẩy hệ thống quá xa và nó có thể vượt quá điểm bùng phát và nhanh chóng sụp đổ sang trạng thái mới và có khả năng rất khác.

Đây không phải là một bài tập lý thuyết đơn thuần, vì chúng tôi nghĩ rằng chúng tôi có thể kiểm tra lý thuyết theo một số cách khác nhau. Ở quy mô nhỏ nhất có thể bao gồm các thí nghiệm với các khuẩn lạc vi khuẩn đa dạng. Ở quy mô lớn hơn nhiều, nó sẽ liên quan đến việc tìm kiếm các sinh quyển khác xung quanh các ngôi sao khác mà chúng ta có thể sử dụng để ước tính tổng số sinh quyển trong vũ trụ - và do đó, không chỉ khả năng sự sống xuất hiện mà còn tồn tại.

Sự liên quan của những phát hiện của chúng tôi với những lo ngại hiện tại về biến đổi khí hậu đã không thoát khỏi chúng tôi. Bất cứ điều gì con người làm cuộc sống sẽ tiếp tục theo cách này hay cách khác. Nhưng nếu chúng ta tiếp tục phát ra khí nhà kính và do đó thay đổi không khí, thì chúng ta có nguy cơ tạo ra sự thay đổi khí hậu nguy hiểm và có khả năng chạy trốn. Điều này cuối cùng có thể ngăn chặn nền văn minh của con người ảnh hưởng đến bầu khí quyển, nếu chỉ vì sẽ không còn nền văn minh nhân loại nào còn lại.

ConversationGaian tự điều chỉnh có thể rất hiệu quả. Nhưng không có bằng chứng cho thấy nó thích một dạng sống hơn một dạng khác. Vô số loài đã xuất hiện và sau đó biến mất khỏi Trái đất trong hơn một tỷ năm qua. Chúng tôi không có lý do để nghĩ rằng Homo sapiens là bất kỳ khác nhau trong khía cạnh đó.

Giới thiệu về Tác giả

James Dyke, Phó Giáo sư Khoa học Bền vững, Đại học Southampton và Tim Lenton, Giám đốc, Viện Hệ thống Toàn cầu, Đại học Exeter

Bài viết này ban đầu được xuất bản vào Conversation. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan

at Thị trường InnerSelf và Amazon