Хипотезата на Гея предполага, че веднъж установен, извънземният живот ще процъфти.
Може ли планетата да е жива? Точно в това вярваше Лин Маргулис, изключителен биолог от края на 20-ти век, с брилянтен интелект и привърженик на нетрадиционен подход. Заедно с химика Джеймс Лоулок, тя гледа на живота като на явление, променящо планетата, и смята, че разграничението между „жив“и „нежив“не е толкова изразено, както обикновено се смята. Много членове на научната общност се подиграваха на тяхната теория, наричаха гипотезата на Гея, като псевдонаучна и поставиха под въпрос репутацията им. Но сега Маргулис и Ловелок могат да отмъстят. Последните научни открития дават основание да приемат по-сериозно своята хипотеза. Тя се основава на концепцията за връзката между планетите и живите организми, която е променила нашето разбиране за двете тези концепции и формира нашето разбиране за други светове.
Изучавайки заедно биосферата на Земята, Маргулис и Ловелок стигат до заключението, че тя има някои свойства, присъщи на живите същества. Това изглежда показва "хомеостаза", тоест саморегулация. Много от способностите за поддържане на живота на нашата планета са изключително здрави. Обхватът на климатичните температури, съдържанието на кислород в атмосферата, както и киселинността, химичният състав и солеността на океана са биологично медиирани и остават в обитаем диапазон, въпреки последните стотици милиони години. Маргулис и Ловелок предполагат, че целият набор от живи организми е в тясно взаимодействие с околната среда чрез регулиране на тези глобални характеристики. Те признаха факта, че Земята в известен смисъл е жив организъм. Ловелок нарече това „феноменът Гея“.
Земята и животът са се развивали и продължават да се развиват заедно.
Маргулис и Ловелок показват недостатъчна валидност на картината на Дарвин за биологичната еволюция. Дарвин, след като идентифицира механизма, чрез който живите организми се адаптират към промените в околната среда, ни накара да разберем, че животът на Земята е непрекъснат процес, растеж и възпроизводство, както и трансфер на гени от общ корен. От гледна точка на Дарвин Земята беше вид сцена с променяща се обстановка, към която животът трябваше да се адаптира. Но кой промени обстановката? Или какво? Маргулис и Ловелок предполагат, че планетата Земя не е мъртва, но е жива част от по-голямо образувание, състоящо се от биосферата и "неживите" материи, които оформят биотата на Земята, са отговорни за нея и преминават през нея циклично. Да, животът се адаптира към промените в околната среда и се формира от естествения подбор,но също така се противопоставя на околната среда, променяйки я и самата планета. Сега това е толкова очевидно, колкото въздухът, изпълнен с кислород, който дишаме. По този начин еволюцията не е поредица от опити за адаптиране към неживите събития, а система от отговори и обмен. Животът не се приспособи просто към динамично променящия се облик на планетата. Най-вероятно е имало взаимно формиране на живи организми и Земята в процеса на тяхното съвместно развитие. Ако погледнете планетата от тази перспектива, ще видите, че всичко - коралови рифове, варовикови скали, устия, блата и пещерни острови Гуано - са част от това по-голямо живо същество. Ще разберете, че и повърхността, и вътрешността на Земята са живи.че дишаме. По този начин еволюцията не е поредица от опити за адаптиране към неживите събития, а система от отговори и обмен. Животът не се приспособи просто към динамично променящия се облик на планетата. Най-вероятно е имало взаимно формиране на живи организми и Земята в процеса на тяхното съвместно развитие. Ако погледнете планетата от тази перспектива, ще видите, че всичко - коралови рифове, варовикови скали, устия, блата и пещерни острови Гуано - са част от това по-голямо живо същество. Ще разберете, че и повърхността, и вътрешността на Земята са живи.че дишаме. По този начин еволюцията не е поредица от опити за адаптиране към неживите събития, а система от отговори и обмен. Животът не просто се приспособи към динамично променящия се облик на планетата. Най-вероятно е имало взаимно формиране на живи организми и Земята в процеса на тяхното съвместно развитие. Ако погледнете планетата от тази перспектива, ще видите, че всичко - коралови рифове, варовикови скали, устия, блата и пещерни острови Гуано - са част от това по-голямо живо същество. Ще разберете, че и повърхността, и вътрешността на Земята са живи.е имало взаимно формиране на живите организми и Земята в процеса на съвместната им еволюция. Ако погледнете планетата от тази перспектива, ще видите, че всичко - коралови рифове, варовикови скали, устия, блата и пещерни острови Гуано - са част от това по-голямо живо същество. Ще разберете, че и повърхността, и вътрешността на Земята са живи.е имало взаимно формиране на живите организми и Земята в процеса на съвместната им еволюция. Ако погледнете планетата от тази перспектива, ще видите, че всичко - коралови рифове, варовикови скали, устия, блата и пещерни острови Гуано - са част от това по-голямо живо същество. Ще разберете, че и повърхността, и вътрешността на Земята са живи.
Хипотезата на Гея се приема както преди, така и сега много предпазливо и не напълно. Има редица причини за това. Едната е обичайната инерция, стандартното консервативно нежелание да се приеме нов начин на мислене. Освен това теорията се смяташе за неясна и неясна. Някои се оплакват от неспособността на неговите привърженици да представят изключителни, обосновани, експериментално проверими решения. Как можете да оцените, да противопоставите или да приемете идея, която не е ясна или се възприема по различен начин от различните хора? Със сигурност има малко истина в това. Теорията на Гея е формулирана по различни начини. Не помогна, че Маргулис и Ловелок се опитаха да смесят науката с философията и поезията и изобщо нямаха нищо против противоречията; Бих казал, че им хареса.
Истината е, че въпреки толкова широкото си име, Принципът на Гея не е изцяло хипотеза. Това е перспектива, подход, в рамките на който се провеждат научни изследвания за живота на жива планета, а не само за този, на който има живот - това е основната идея, проста, но дълбока. Защото животът не е незначителна дреболия, възникнала на вече функциониращата планета Земя, а неразделна част от нейната еволюция и характеристики. През последните няколко десетилетия теоретиците на Gaia почти спечелиха победа. Всъщност опозицията никога не се отказва и не признава поражение, но основната наука за земята губи позиции и обединява сили с химия, климатология, теоретична биология и някои други области на знанието и се преименува на „наука за земната система“.
Подходът на Гея, подтикнат от космическо сравнение на Земята с нейните безжизнени съседи, доведе до по-дълбоко разбиране на това колко се е променила нашата планета под влиянието на нейните жители. Сравнявайки историята на живота на Земята с нейните братя, виждаме, че в най-ранните етапи от своето развитие Земята започва да се развива по различен път. От този момент нататък планетата и живите организми започват своето съвместно развитие.
Промоционално видео:
След като изучихме Земята с помощта на съвременни инструменти, видяхме я изцяло от разстояние, пробихме кладенци на океанското дъно и показахме глобалните биохимични цикли на елементи, хранителни вещества и енергия с помощта на „магически очила“, генериращи мултиспектрални изображения, установихме, че въздействието на живота на планетата е по-сложно и по-всеобхватен процес, отколкото бихме могли да си представим.
Кислородът, който приемаме за даденост, е страничен продукт от организми, който пречи на геохимичните цикли на планетата: събиране на слънчева енергия за разграждане на водните молекули, съхраняване на водородни атоми и реакция с CO2 за получаване на органична храна. В горните слоеве на земната атмосфера част от този кислород под въздействието на ултравиолетова светлина се превръща в озоновия слой, който служи като щит за планетата от вредното въздействие на ултравиолетовото лъчение, което прави повърхността му подходяща за живот. Появата на този защитен слой е последвана от освобождаването на живот от океана и появата на гори на континентите. Това направи някога безжизнените континенти подходящи за съществуването на живи организми.
Колкото повече гледаме през призмата на теорията на Гея, толкова повече осъзнаваме, че практически всеки компонент на нашата планета е биологично изкривен до неузнаваемост. Земните скали съдържат над 4000 различни минерала (кристалните молекули, които изграждат скалите). Това разнообразие от минерали е по-голямо, отколкото е било открито на други планети досега. Геохимиците, изучаващи историята на минералните ресурси на Земята, са стигнали до извода, че повечето скали не биха могли да съществуват без наличието на живот на нашата планета. По този начин живите организми са променили повърхността на Земята, а минералните скали са страничен продукт от тяхната жизнена дейност. Голям скок в тяхното разнообразие се случи, след като живите организми напълниха земната атмосфера с кислород, което доведе до изобилие от окислени минерали.които боядисаха отлаганията по цялата Земя в ярки цветове. На някоя далечна планета такова огромно и пъстро разнообразие от минерали може да означава присъствие на живот върху нея, което е потенциален биоподпис, който можем да добавим към знака на Ловелок за атмосферни газове, извадени от равновесие от живите организми. Така минералите и живите организми се подхранват взаимно от самото начало. Има още повече доказателства, че минералите са били критични катализатори и субстрати за произхода на живота на Земята. Но наистина ли това е причината да разглеждаме минералната повърхност на Земята като част от глобалната жива система?което е потенциален биоподпис, който можем да добавим към подписа на Ловелок за атмосферните газове, извадени от равновесие от живите организми. Така минералите и живите организми се подхранват взаимно от самото начало. Има още повече доказателства, че минералите са били критични катализатори и субстрати за произхода на живота на Земята. Но наистина ли това е причината да разглеждаме минералната повърхност на Земята като част от глобалната жива система?което е потенциален биоподпис, който можем да добавим към подписа на Ловелок за атмосферните газове, извадени от равновесие от живите организми. Така минералите и живите организми се подхранват взаимно от самото начало. Има още повече доказателства, че минералите са били критични катализатори и субстрати за произхода на живота на Земята. Но дали това наистина е причина да разглеждаме минералната повърхност на Земята като част от глобалната жива система?че минералите са били крайно необходими катализатори и субстрати за произхода на живота на Земята. Но наистина ли това е причината да разглеждаме минералната повърхност на Земята като част от глобалната жива система?че минералите са били крайно необходими катализатори и субстрати за произхода на живота на Земята. Но дали това наистина е причина да разглеждаме минералната повърхност на Земята като част от глобалната жива система?
Какво ще кажете за тектониката на плочите и динамиката на вътрешността на Земята? На пръв поглед това звучи като гигантска механична система - топлинна машина - която не зависи от биологията, но за щастие за цял живот я поддържа. Освен това, въпреки че не сме напълно наясно с дълбоките елементи на земната биосфера, вероятността живите организми да съществуват на дълбочина повече от няколко мили е доста малка поради изключително високите температури и следователно неприемлива за органичните молекули. Знаем обаче, че животът е достигнал горните слоеве на земната атмосфера и е създал озоновия слой, който е позволил на биосферата да покрие континентите, и сега наблюдаваме влиянието му върху дълбоките подземни сфери. През целия си дълъг живот супергеронизмът на Гея влияе не само върху самата повърхност, но и върху процесите вътре в планетата,извличане на въглеводород от мантията и оставянето му на повърхността в седиментни скали, както и отделяне на огромни количества азот от въздуха в амоняк, отложен в кристали от минерални скали на мантията.
Самият живот, веднъж започнал, може да направи или поддържа планетата за живот. Чрез регулиране на химичното състояние на атмосферата животът също така е променил скалите, които влизат в контакт с нея, окислявайки земната кора и мантията. Това промени материалните свойства на скалите, начина, по който те се огъват и чупят, изравняват, огъват и се топят при различни сили и условия. Всички глинени минерали, произведени от земната биосфера, са омекотили нейната кора (кората на безжизнена планета е по-твърда), помагайки за смазването на двигателя на тектонската плоча. Съдържанието на влага в Земята обяснява защо тектониката на плочите е оцеляла тук, а не на по-суха Венера. Едно от най-крайните твърдения на теоретиците на Гея, които понастоящем не са нито доказани, нито опровергани, е товаче в продължение на милиарди години влиянието на живота помага на Земята да задържи животворната влага, докато Венера и Марс са загубили безжизнената си по-голямата част от съществуването си. В такъв случай присъствието на живот наистина може да е отговорно за тектониката на земните плочи. Един от основателите на тектониката на плочите Norm Sleep в Станфорд е напълно убеден, че животът е дълбоко замесен в цялостната физическа динамика на Земята, включително нейния „нежив“интериор. Описвайки кумулативните дългосрочни ефекти върху геологията, континенталната сграда и тектониката на плочите, той пише, че „крайният резултат е принципът на Гея. Тоест животът е променил Земята в своя полза. Колкото повече изучаваме планетата, толкова повече я виждаме. Животът е удушен на Земята. Земята е планета, биологично моделирана до основи. С други думи, жив.
Сега, 40 години след като викингът се приземи на Марс, научихме, че планетите имат общ произход, включително тези, които са сходни по размер със Земята и се намират на приемливо разстояние от тяхната звезда за океани с течна вода. Освен това радикалната идея на Ловелок да обърне внимание на атмосферата и да търси радикални отклонения от обичайната смес от газове в момента е крайъгълният камък на нашата стратегия за откриване на живота на други планети. Мисленето на привържениците на теорията на Gaia се прокрадна в нашите идеи за еволюцията и обитаемостта на екзопланетите, принуждавайки ни да преразгледаме концепцията за "обитаемата зона". Разбираме, че е невъзможно да се правят изводи за годността на планетата за развитието на живота на нея само въз основа на основните й физически характеристики, големината и разстоянието от нейната звезда. Самият живот, току-що започнал,може да направи или поддържа планетата обитаема. Може би в някои случаи животът може да унищожи обитаемостта на планетата, както почти се случи на Земята по време на „голямото оксигениране“(понякога наричано кислородна катастрофа) преди 2,1 милиарда години. Както веднъж каза моят колега Колин Голдблат, интелигентен млад климатист от Университета на Виктория, „Определящата характеристика на Земята е животът в планетарен мащаб. Земята ни учи, че обитаемостта и съществуването на живота са неразделни понятия. "Опитен млад климатик от Университета на Виктория, „Определящата характеристика на Земята е животът в планетарен мащаб. Земята ни учи, че обитаемостта и съществуването на живота са неразделни понятия. "Опитен млад климатик от Университета на Виктория, „Определящата характеристика на Земята е животът в планетарен мащаб. Земята ни учи, че обитаемостта и съществуването на живота са неразделни понятия."
В моята книга Lonely Planets (2003) аз описах това, което наричам „Хипотеза на живите светове“, базирана на принципа на Gaia, приложен към астробиологията. Животът вероятно е планетарен феномен с космологичен жизнен цикъл - с други думи, продължителността на живота се измерва в милиарди години, тоест същата времева рамка, която определя живота на планетите, звездите и самата Вселена.
Организмите и видовете нямат космологичен жизнен цикъл, но явлението Gaia има и това, може би, е общо свойство на живите светове. Повлиян от вярванията на Ловелок и Маргулис, аз твърдях, че е малко вероятно да намерим живот на повърхността на планета с непроменена атмосфера. Според тази идея планетата не може да бъде „само малко жива“(както не може и човек, поне за дълго време), следователно такива стари планети като Марс, при липса на очевиден живот, вероятно са напълно мъртви. Ако малките емисии на метан, регистрирани наскоро от марсохода Curiosity, се окажат признаци на острови на марсианския живот на считана мъртва планета, това ще докаже несъответствието на моята хипотеза за „живите светове“и възможността животът да се проявява във форми, различни от идеите на привържениците на теорията на Gaia. Но живият свят може да се нуждае от повечеотколкото само малки временни залежи на вода и енергия, които със сигурност съществуват под повърхността на Марс. Може да се наложи непрекъсната геоложка дейност отвътре. Вярвам, че само в геологичен смисъл „живата“планета ще бъде „жива“в биологична. На Марс животът никога не би могъл да се утвърди като постоянен елемент без тектоника на плочите, както и такива дълбоки и мощни глобални биогеохимични цикли като на Земята.както и такива дълбоки и мощни глобални биогеохимични цикли като на Земята.както и такива дълбоки и мощни глобални биогеохимични цикли като на Земята.
Доколкото можем да кажем, по времето, когато животът е възникнал на Земята, Венера и Марс са имали подобни характеристики за задействане на произхода на живота: и двете са имали вода, скалисти повърхности, гъста атмосфера и интензивна геоложка активност. Сравнителната планетарна наука ни казва, че условията, необходими за възникването на живота, може да са норма за скалистите планети. Съществува реална възможност животът също да е възникнал на Марс или Венера, но да не може да се вкорени и да се превърне в неразделна постоянна характеристика на планетите, както се случи на Земята. Можете да ги обедините като планети, на които се е родил животът, но които не биха могли да създадат надеждна и самодостатъчна биосфера. Говорейки за Земята, наистина е рядко и необичайно благоприятни условия за живот да се поддържат милиарди години. Може би,това е повече от късмет.
Ако мислите за планетите не като обекти или места, където живите същества могат или не могат да присъстват, а като живи или неживи същества, можете да промените идеята за произхода на живота. Може би животът е нещо, което не се случва на планетата, а СЪС планетата: това става планетата.
Мислете за живота от гледна точка на огъня. Ако някога сте опитвали да запалите огън, знаете, че искрянето и получаването на пламък е лесно, но трудно за поддържане. Първо трябва да духате на огъня до замайване, за да го снабдите с кислород, или той просто ще угасне. Предотвратяването на пожара да угасне, докато не се запали добре, винаги е трудна задача. След това се достига точката на преобръщане и огънят започва да бушува. Благодарение на горещите въглища топлината поддържа собствена циркулация, като всмуква кислород и раздухва пламъка. Сега, когато огънят е сам, можете да отидете да пиете бира и да гледате падащите звезди.
Чудя се дали първият живот на планетата е подобен на първите искри и трептящи пламъци на пламтящ пламък? В много ранните етапи животът може да бъде изключително уязвим и може да дойде момент, когато, ставайки планетарно явление и ставайки част от глобалните течения, които го поддържат и подхранват, той ще действа в обратна посока, като самоподдържащ се огън, който не само осигурява приток на въздух, но и сам попълва запасите от гориво. Зрялата биосфера изглежда създава условия за запазване и просперитет на живота.
Животът е нещо, което не се случва на планетата, а с планетата.
Перспективата на „живите светове“предполага, че след милиарди години животът или ще изчезне изобщо от планетата, или, както на Земята, ще се вкорени и ще стане неразделна част от всички глобални процеси. Признаците на живота ще присъстват навсякъде. Веднъж попаднал на планета и станал планетарен феномен (глобален организъм, ако щете), може да бъде много трудно да го унищожите. Разбира се, Земята е претърпяла много промени, някои от които са били доста травматични. Животът на нашата планета е необичайно стабилен и непрекъснат, а понякога дори изглежда безсмъртен. Наречете го квази-безсмъртие, защото планетата няма да съществува вечно, както може и да не запази обитаемостта си. Присъствието на хора е само миг. Цели видове се появяват и изчезват, а продължителността на тяхното съществуване, като правило,едва ли е достатъчно, за да привлече вниманието на планетата. И все пак в комплекса животът е запазен. Това създава нова перспектива за самите нас. Научната революция ни показа като индивиди колко невероятно мънички и ефимерни сме и че нашето съществуване не само като индивиди, но и като вид е кратко и незначително във времевия контекст на космическата еволюция. Ако обаче се идентифицираме с биосферата, тогава като част от суперорганизма сме присъствали тук може би три милиарда години от тринадесетте, за които се смята, че Вселената съществува, тоест четвърт от времето. И това вече е нещо.и че нашето съществуване, не само като индивиди, но и като вид, е кратко и незначително във времевия контекст на космическата еволюция. Ако обаче се идентифицираме с биосферата, тогава като част от суперорганизма сме присъствали тук може би три милиарда години от тринадесетте, за които се смята, че Вселената съществува, тоест четвърт от времето. И това вече е нещо.и че нашето съществуване, не само като индивиди, но и като вид, е кратко и незначително във времевия контекст на космическата еволюция. Ако обаче се идентифицираме с биосферата, тогава като част от суперорганизма сме присъствали тук може би три милиарда години от тринадесетте, за които се смята, че Вселената съществува, тоест четвърт от времето. И това вече е нещо.
Произходът на живота на Земята е не само началото на еволюцията на видовете и склад на разнообразието, благодарение на което цъфтят водорасли, появяват се трепетликови горички, бариерни рифове, моржове и горила руларии. От гледна точка на планетарната еволюция това развитие се превърна в основна разклонителна точка, която отвори вратата към принципно различно бъдеще. Но когато животът се разпространи и задълбочи, планетата Земя и нейните сестри тръгнаха по своя път.
И наскоро на тази биологично променена Земя внезапно възникнаха нови промени, които започнаха да пренаписват правилата на планетарната еволюция. От неосветената страна на Земята се включва светлина, показваща появата на нещо ново и тя вече е там. Може би се отвори друга врата? Може ли планетата да е в нова точка на разклонение?
Гледката от космоса хвърля светлина върху многото бързи промени, които нашето индустриално общество е вписало в историята на планетата. Орбиталните технологии, които осигуряват условията за такива наблюдения, самите те са един от странните и стряскащи аспекти на прераждането на Земята. Ако повсеместният живот е бил определящата му характеристика досега, какво ще кажете за светлините, които са запалени по цялата планета? Може ли тази обширна мрежа от светлина да стане част от нова определяща характеристика?
Дейвид Гринспун е старши научен сътрудник в Института по планетарни науки и член на екипи, работещи по няколко активни и бъдещи междупланетни пътувания. През 2013 г. е назначен за ръководител на катедрата по астробиология в Конгресната библиотека. Последната му книга „Земята в ръцете на човека“излезе на рафтовете през декември. Музикант, китарист на House Band of the Universe.
