Тектоника плит: ключ к появлению разумной жизни на Земле?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Наука и космос

Мы стоим на пороге нового великого открытия: обнаружения жизни за пределами Земли. Телескопы фиксируют тысячи экзопланет, некоторые из которых кажутся похожими на нашу планету, и надежды на встречу с внеземными цивилизациями, способными к межзвездной коммуникации (ВЦК), растут с каждым днем. Но, как парадоксально, чем больше мы узнаем о Вселенной, тем сложнее представить себе существование другой цивилизации, подобной нашей. Эта загадка, известная как парадокс Ферми, заставляет нас переосмыслить наши представления о том, что необходимо для развития сложной жизни и, в конечном итоге, разумной цивилизации.

Тектоника и жизнь, вольная интерпретация
Автор: Designer

В новой научной работе, опубликованной в журнале «Nature», Роберт Стерн и Тарас Герия предлагают уникальную и смелую гипотезу. Они утверждают, что ключ к разгадке парадокса Ферми лежит не в ограниченности жизни как таковой, а в уникальном геологическом происхождении Земли.

Эволюция тектонического режима Земли за последние 1,6 млн лет. (a) Тектонические индикаторы по одному лиду, из Стерна10. (b) Кумулятивный график тектонических индикаторов по плитам, модифицированный из Стерна14; (c) Упрощенная история климата, из Стерна и Миллера28. «Скучный миллиард» из Holland37; (d) Упрощенная биологическая эволюция.
Автор: Stern, R.J., Gerya, T.V. The importance of continents, oceans and plate tectonics for the evolution of complex life: implications for finding extraterrestrial civilizations. Sci Rep 14, 8552 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-54700-x CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Стерн и Герия отмечают, что на протяжении миллиардов лет Земля претерпела глубокую геологическую трансформацию. В начале своего существования, она была покрыта единой твердой корой, подвижной, но не раздробленной на тектонические плиты. Этот период, называемый «единым покровным стилем», длился почти 3 миллиарда лет.

Последние 1,6 Млрд лет тектонической истории Земли.
Автор: Stern, R.J., Gerya, T.V. The importance of continents, oceans and plate tectonics for the evolution of complex life: implications for finding extraterrestrial civilizations. Sci Rep 14, 8552 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-54700-x CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Однако в эпоху неопротерозоя, примерно 1 миллиард лет назад, началась новая эра — эра тектоники плит. Земля «раскололась» на отдельные плиты, которые начали двигаться и взаимодействовать, формируя океаны, континенты и горные хребты.

Обобщенная диаграмма, показывающая, как тектоника плит стимулирует жизнь и эволюцию, в то время как тектонический стиль с одной крышкой тормозит жизнь и эволюцию.
Автор: Stern, R.J., Gerya, T.V. The importance of continents, oceans and plate tectonics for the evolution of complex life: implications for finding extraterrestrial civilizations. Sci Rep 14, 8552 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-54700-x CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Казалось бы, тектоника плит — это основа для развития жизни, ведь она создает разнообразие ландшафтов, стимулирует выветривание горных пород, что приводит к поступлению в океаны питательных веществ. Однако Стерн и Герия доказывают, что тектоника плит не только благоприятствует жизни, но и запускает ускоренную эволюцию сложных форм жизни, в том числе и разумной.

Почему же эволюция на Земле так ускорилась с появлением тектоники плит?

  • Повышенное поступление питательных веществ. Взаимодействие тектонических плит приводит к образованию горных хребтов и вулканов, которые выветриваются, высвобождая в океаны необходимые для жизни элементы, такие как фосфор и железо. В эпоху единого покровного стиля этих процессов было значительно меньше, что сдерживало развитие жизни.
  • Увеличение концентрации кислорода. Появление тектоники плит способствовало активному образованию континентов, которые поглощали углекислый газ из атмосферы, увеличивая концентрацию кислорода. Это создало условия для развития сложных форм жизни, которые нуждаются в большем количестве кислорода для дыхания.
  • Изменение климата. Тектоника плит приводила к изменению ландшафта и климата, стимулируя разнообразие обитаемых ниш и ускоряя эволюционный процесс. На планете с единым покровным стилем климат более стабилен, что может замедлять эволюцию.
  • Усиление селективного давления. Постоянные изменения среды, вызванные тектоническими процессами, заставляют живые организмы адаптироваться и развиваться быстрее, чем при более стабильных условиях.

Важно отметить, что тектоника плит — это не единственное условие для развития разумной жизни. Стерн и Герия также подчеркивают необходимость наличия на планете как океанов, так и континентов.

Океаны необходимы для возникновения и раннего развития жизни, поскольку они предоставляют питательные вещества и защиту от ультрафиолетового излучения.

Однако для развития сложных разумных существ, способных создавать цивилизации, необходима суша. Суша обеспечивает разнообразие обитаемых ниш, стимулирует эволюцию сложных организмов и адаптацию к различным условиям существования.

В результате этих рассуждений Стерн и Герия вводят два новых термина в уравнение Дрейка, которое используется для оценки количества ВЦК в галактике:

  • foc (fraction of habitable exoplanets with significant continents and oceans) — доля пригодных для жизни планет, имеющих как значительные океаны, так и континенты.
  • fpt (the fraction of habitable exoplanets with significant continents and oceans that have had plate tectonics operating for at least 0.5 Ga) — доля планет с океанами и континентами, на которых тектоника плит существовала не менее 500 миллионов лет.

По расчетам Стерна и Герии, произведение foc и fpt является чрезвычайно малым (< 0.00003-0.002), что значительно снижает вероятность нахождения другой цивилизации в нашей галактике.

Эти выводы не означают, что жизнь не может существовать на других планетах. Напротив, возможно, примитивная жизнь встречатся относительно часто. Однако уникальные геологические условия, необходимые для развития сложной жизни и разумных цивилизаций, крайне редки.

Исследование Стерна и Герии открывает новые перспективы для поиска внеземной жизни. Теперь мы не только ищем планеты, похожие на Землю, но и анализируем их геологическую историю. И, возможно, это позволит нам найти ответ на самый важный вопрос: одиноки ли мы во Вселенной?

Если тектоника плит так важна для эволюции сложной жизни, почему она есть только на Земле?

В этом кроется ключевая загадка. Стерн и Герия предполагают, что тектоника плит — явление редкое даже в масштабах Вселенной. Наличие океана достаточной глубины и определенной температуры мантии являются критическими факторами для ее запуска и поддержания. Помимо этого, роль может играть начальная композиция планеты и состав звезды, вокруг которой она вращается.

Как мы можем проверить гипотезу Стерна и Герии?

Проверка этой гипотезы является задачей будущих исследований. Необходимо изучать геологические процессы на других планетах и сравнивать их с земными. Особое внимание уделяется поиску планет, которые обладают достаточно глубоким океаном, континентами и признаками тектоники плит. Также важно провести моделирование геологических процессов на различных планетах с разными условиями.

Если ВЦК действительно редки, как это влияет на наше отношение к Вселенной?

Этот вывод может привести к переосмыслению нашего места во Вселенной. Если мы действительно одиноки или одна из немногих цивилизаций, то это налагает на нас огромную ответственность за сохранение жизни и развития на Земле. С другой стороны, осознание редкости разумной жизни может усилить интерес к исследованию космоса и поиску любых, даже самых примитивных, форм жизни.

Что будет, если мы найдем жизнь на другой планете, но она будет простой и неразумной?

Это будет не менее важным открытием, чем нахождение разумной жизни. Это подтвердит нашу гипотезу о широком распространении жизни во Вселенной. Мы сможем изучить механизмы ее возникновения и развития в других условиях, что даст нам ценнейшую информацию о биологии и эволюции. Это также укрепит надежду на возможность обнаружения более сложных форм жизни в будущем.

Сейчас на главной

Новости

Публикации

За 15 минут до катастрофы: что вызвало извержение Тонга? Обнаружен новый сейсмический триггер

Извержение вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай 15 января 2022 года стало одним из самых мощных за всю историю наблюдений. Его последствия ощущались по всему миру: от атмосферных волн, достигших...

Метеорный поток Тауриды в ноябре: когда наблюдать два пика с разницей в неделю?

Ноябрьские ночи украшены неярким, но завораживающим зрелищем — метеорными потоками Таурид. Два родственных потока, Южный и Северный, словно космические близнецы, следуют друг за другом,...

Как купить предоплаченную карту Visa или MasterCard с комиссией 12% и ниже: пошаговый гайд

После событий 2022 года российский рынок буквально наводнили компании, предлагающие предоплаченные карты Visa и MasterCard для оплаты зарубежных сервисов. На первый взгляд выбор...

Как образуются облака? Ученые отправляются на гору Хельмос, чтобы найти ответ

Облака — привычная часть нашего неба, неотъемлемый элемент пейзажа и важнейший компонент климатической системы Земли. Но несмотря на их повсеместность, многие аспекты образования и...

С суши обратно в воду: эволюция хищных динозавров, которые «решили» сменить среду обитания

Известно, что жизнь на Земле зародилась и развивалась в океане. Сначала рыбы, а затем и древние позвоночные на протяжении миллионов лет постепенно меняли среду обитания, выходили из воды на сушу и...

Стоит ли покупать фотоаппарат Canon EOS R50? Первые впечатления после Sony ZV-E10 и отличия от Canon EOS R10

Примерно месяц назад я избавился от Sony ZV-E10, а взамен обзавелся Canon R50. Мнений много не бывает — а потому возможно кому-то будет полезно узнать, к каким соображениям я пришел...