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진화가 필요했다 3 ~ 4 억년 생산 호모 사피엔스. 기후가 그 시간에 한 번만 완전히 실패했다면 진화는 멈출 것이고 우리는 지금 여기에 없을 것입니다. 따라서 우리가 어떻게 행성 지구에 존재하게되었는지 이해하려면 지구가 수십억 년 동안 생명체를 유지하는 방법을 알아야합니다.
이것은 사소한 문제가 아닙니다. 현재의 지구 온난화는 기후가 몇 세기에 걸쳐 상당히 변할 수 있음을 보여줍니다. 지질 학적 기간 동안 기후를 변경하는 것이 훨씬 더 쉽습니다. 계산에 따르면 지구의 기후는 불과 몇 백만 년 만에 영하 또는 끓는 온도로 악화 될 가능성이 있습니다.
우리는 또한 생명체가 처음 진화 한 이래 태양이 30 % 더 밝아 졌다는 것을 알고 있습니다. 이론적으로, 이것은 바다가 지금까지 끓어 오르도록 만들었어야했습니다. 일반적으로 초기 지구에서 얼어 붙은 – 이것은“희미한 젊은 태양 역설”. 그러나 어떻게 든이 거주 가능성 퍼즐이 해결되었습니다.
과학자들은 두 가지 주요 이론을 제시했습니다. 첫 번째는 지구가 온도 조절기와 같은 것을 가질 수 있다는 것입니다. 즉, 기후가 치명적인 온도로 방황하는 것을 방지하는 피드백 메커니즘 (또는 메커니즘)입니다.
두 번째는 많은 수의 행성 중에서 일부는 운에 의해 통과 할 수 있으며 지구는 그중 하나입니다. 이 두 번째 시나리오는 최근 수십 년 동안 우리 태양계 밖의 많은 행성의 발견에 의해 더욱 그럴듯 해졌습니다. 외계 행성. 멀리 떨어진 별에 대한 천문 관측은 많은 행성이 궤도를 도는 행성을 가지고 있으며, 일부는 이론적으로 생명에 적합한 온도가 가능한 크기와 밀도 및 궤도 거리를 가지고 있음을 알려줍니다. 적어도있는 것으로 추정되었습니다 2 억 개의 후보 행성 우리 은하에서만.
많은 외계 행성들이 있지만 ... 얼마나 많은 사람들이 안정적인 기후를 가지고 있습니까? 주릭 피터 / shutterstock
과학자들은이 외계 행성들 중 어느 것이 지구의 수십억 년 동안 기후 안정성과 일치하는지 조사하기 위해이 외계 행성을 여행하고 싶어합니다. 하지만 가장 가까운 외계 행성조차도 별을 공전하는 프록시마 센타 우리는 XNUMX 광년 이상 떨어져 있습니다. 관찰 또는 실험적 증거를 찾기가 어렵습니다.
대신 모델링을 통해 같은 질문을 탐구했습니다. 지구뿐만 아니라 일반적으로 행성에서 기후 진화를 시뮬레이션하도록 설계된 컴퓨터 프로그램을 사용하여 100,000 개의 행성 생성, 각각 무작위로 다른 기후 피드백 세트가 있습니다. 기후 피드백은 기후 변화를 증폭하거나 감소시킬 수있는 과정입니다. 예를 들어 북극에서 해빙이 녹는 경우를 생각하면 햇빛을 반사하는 얼음을 햇빛을 흡수하는 바다로 대체하여 더 많은 온난화와 더 많은 녹는 결과를 초래합니다.
이 다양한 행성들 각각이 거대한 (지질 학적) 시간 척도에 걸쳐 거주 할 수있는 가능성을 조사하기 위해 저는 매 100 번 시뮬레이션했습니다. 행성이 다른 초기 온도에서 시작될 때마다 무작위로 다른 일련의 기후 이벤트에 노출되었습니다. 이러한 사건은 슈퍼 화산 분출과 같은 기후 변화 요인을 나타냅니다. 피나투보 산 그러나 훨씬 더 큰) 소행성 충돌 (공룡을 죽인 것과 같은). 100 번의 달리기에서 행성의 온도는 너무 뜨거워 지거나 너무 차가워 지거나 3 억 년 동안 살아남을 때까지 추적되었으며, 그 시점에서 그것은 지능적인 생명체를위한 가능한 도가니로 간주되었습니다.
기후 변화: 1991년 필리핀 피나투보 산의 폭발로 엄청난 양의 화산재가 대기 중으로 분출되어 지구 온도가 일시적으로 0.6°C나 떨어졌습니다. SRA Blaze Lipowski / 피 크릴
시뮬레이션 결과는 최소한 피드백과 행운의 중요성 측면에서 이러한 거주 가능성 문제에 대한 확실한 답을 제공합니다. 임의의 기후 사건에 관계없이 행성이 100,000 번 모두 거주 할 수있는 강력한 안정화 피드백을 갖는 것은 매우 드물었습니다 (사실 100 명 중 한 번). 사실, 적어도 한 번은 거주 할 수 있었던 대부분의 행성은 100 개 중 3 번도 안됩니다. 행성이 XNUMX 억 년 동안 거주 할 수 있었던 시뮬레이션의 거의 모든 경우에서 부분적으로는 운이 좋았습니다. 동시에 운 자체로는 불충분 한 것으로 나타났다. 피드백이 전혀 없도록 특별히 설계된 행성은 결코 거주 할 수 없습니다. 기후 현상에 의해 주위를 맴도는 무작위 산책은 코스를 지속하지 못했습니다.
시뮬레이션의 반복 실행은 동일하지 않았습니다. 1,000 개의 다른 행성이 무작위로 생성되었고 각 행성은 두 번 실행되었습니다. (a) 첫 번째 실행 결과, (b) 두 번째 실행 결과. 녹색 원은 성공 (3 억 년 동안 거주 가능)과 흑인 실패를 나타냅니다. 토비 티렐, 저자 제공
결과가 부분적으로는 피드백에, 부분적으로는 운에 따라 달라지는 전체적인 결과는 강력합니다. 모델링에 대한 모든 종류의 변경은 영향을 미치지 않았습니다. 함축적으로 지구는 기후 안정화 피드백을 가져야하지만 동시에 행운 또한 거주 가능한 상태로 유지하는 데 관여 했음이 틀림 없습니다. 예를 들어, 소행성 또는 태양 플레어가 이전보다 약간 더 크거나 약간 다른 (더 중요한) 시간에 발생했다면 우리는 오늘날 지구에 없을 것입니다. 그것은 우리가 왜 우리를 일으킨 시점까지 진화하고 다양 화하고 더욱 복잡 해지는 지구의 놀랍고 엄청나게 확장 된 생명의 역사를 되돌아 볼 수있는 이유에 대한 다른 관점을 제공합니다.
Toby Tyrrell 교수가 자신의 연구에 대해 설명합니다.
{확인 Y=K7hCh6v7HNs}
저자에 관하여
지구 시스템 과학 교수 인 Toby Tyrrell은 사우 샘프 턴 대학
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