我们可能永远不会知道地球上的生活是如何开始的。也许在浅阳光游泳池中。
或在地面裂开的海洋深处几英里处的地壳中的裂缝,散发出热矿物富含矿物质的汤。虽然有充分的生活证据至少37亿年前,我们不知道何时开始。
但是,这些过世的埃恩斯产生了一些更为引人注目的东西:生活持续了。
尽管很大影响,灾难性的火山活动和极端,生活不仅设法坚持我们的岩石世界,而且还要壮成长。
这是怎么发生的?我们最近在同事发表的研究生态和进化的趋势为答案提供了重要的部分,为盖亚假设提供了新的解释。
由科学家和发明家开发詹姆斯·洛夫洛克(James Lovelock)和微生物学家林恩·玛格利斯(Lynn Margulis), 这盖亚假设最初提出,通过与地球,海洋,海洋和大气的相互作用,生命对行星表面的条件(尤其是大气和气候的组成)产生了稳定作用。
经过这样的自我调节过程,生命已经能够在条件下生存,这将在不调节的行星上消灭它。
Lovelock在1960年代为NASA工作时提出了Gaia假设。他认识到生活不是地球上的被动乘客。
相反,它已经深刻地重塑了地球,形成了新的岩石,例如石灰石,通过产生氧气来影响大气,并驱动氮,磷和碳等元素的周期。
人类产生的气候变化在很大程度上是我们燃烧化石燃料并因此释放二氧化碳的结果,这只是生命影响地球系统的最新方式。
虽然现在认为生命是地球上的强大力量,但盖亚假设仍然存在争议。尽管有证据表明表面温度有一些明显的例外,保留在广泛的液态水所需的范围内,但许多科学家将其归因于好运。
如果地球完全陷入冰屋或热门(想想或者)然后,生活将灭绝,我们不会在这里想知道它是如何持续了这么长时间的。
这是一种形式人类选择参数那说没有什么可解释的。
显然,地球上的生活很幸运。首先,地球位于宜居区域内 - 它以产生液态水所需的表面温度的距离绕太阳绕。
宇宙中有其他的生活形式,但我们知道的生活需要水。生活也很幸运地避免了非常大的小行星影响。
一块岩石要比导致灭亡的岩石大得多 大约6600万年前可以完全消毒地球。
但是,如果生活能够将财富量表的一侧推倒怎么办?如果从某种意义上说,生活通过减少行星尺度干扰的影响来使自己的运气取得了运气,该怎么办?
这导致了盖亚假设中的核心问题:行星自我调节是如何工作的?
尽管自然选择是一种有力的解释机制,可以说明我们随着时间的推移观察到的许多变化,但我们一直缺乏一种理论,可以解释行星的生命和非生命元素如何产生自我调节。
因此,盖亚假设通常被认为是有趣但投机性的,而不是基于任何可检验的理论。
选择稳定性
我们认为我们终于对盖亚假设有了解释。该机制是“顺序选择”。原则上这很简单。
随着生命在行星上的出现,它开始影响环境条件,这可以组织成稳定状态,这种状态像恒温器一样,倾向于持续存在,或者破坏诸如恒温器的失控状态(雪地地球事件这几乎熄灭了6亿年前复杂生活的开端。
如果它稳定下来,则将场景设置为进一步的生物进化,这将及时重新配置生命与行星之间的相互作用集。一个著名的例子是产生氧气的光合作用的起源大约30亿年前,在一个以前没有氧气的世界中。
如果这些较新的相互作用正在稳定,则行星系统将继续自我调节。但是新的互动也会产生中断和反馈。
在光合作用的情况下,它导致大气中的氧气水平突然上升。大氧化事件“大约23亿年前。
这是地球历史上罕见的时期之一,这种变化很明显,可能会消灭许多现有生物圈,有效地重新启动了系统。
生命和环境自发组织为自我调节状态的机会可能比您预期的要高得多。
实际上,鉴于足够的生物多样性,可能非常可能。但是这种稳定性是有限的。
将系统推得太远,它可能会超越临界点,并迅速崩溃到一个新的且可能非常不同的状态。
这不是纯粹的理论练习,因为我们认为我们可以通过多种不同的方式测试理论。在最小的规模上,将涉及各种细菌菌落的实验。
在更大的规模上,它将涉及在其他恒星周围寻找其他生物圈,我们可以用来估计宇宙中生物圈的总数,因此不仅是生命出现的可能性,而且持续存在的可能性。
我们发现与当前对气候变化的关注的相关性并没有逃脱我们。人类所做的一切都会以一种或另一种方式继续。
但是,如果我们继续散发温室气体并改变气氛,那么我们就有可能产生危险且潜在的气候变化。
这最终可能会阻止人类文明影响气氛,只是因为不会剩下任何人类文明。
Gaian自我调节可能非常有效。但是没有证据表明它更喜欢一种生活形式而不是另一种生活。在过去的37亿年中,已经出现了无数物种,然后从地球上消失了。
我们没有理由认为智人在这方面有任何不同。
詹姆斯·戴克(James Dyke),可持续发展副教授,南安普敦大学和蒂姆·伦顿,全球系统研究所主任埃克塞特大学。