Gaia hipoteza implicira da će jednom uspostavljeni vanzemaljski život procvjetati.
Može li planet biti živ? Upravo je u to vjerovao Lynn Margulis, izvanredan biolog s kraja 20. stoljeća, briljantnog intelekta i pristaša nekonvencionalnog pristupa. Zajedno s kemičarom Jamesom Lovelockom promatrala je život kao fenomen koji mijenja planet i smatrala da razlika između "živog" i "neživog" nije toliko izražena kao što se obično vjeruje. Mnogi članovi znanstvene zajednice ismijavali su njihovu teoriju, nazvanu Hipoteza Gaia, pseudoznanstvenom i dovodili u pitanje njihovu reputaciju. Ali sada se Margulis i Lovelock mogu osvetiti. Novija znanstvena otkrića daju osnovu da svoju hipotezu shvate ozbiljnije. Temelji se na ideji veze između planeta i živih organizama, koja je promijenila naše razumijevanje oba ova pojma i oblikuje naše razumijevanje drugih svjetova.
Proučavajući zajedno biosferu Zemlje, Margulis i Lovelock došli su do zaključka da ona ima neka svojstva svojstvena živim bićima. Čini se da to ukazuje na "homeostazu", odnosno samoregulaciju. Mnoge životne sposobnosti našeg planeta izuzetno su snažne. Raspon klimatskih temperatura, sadržaj kisika u atmosferi, kao i kiselost, kemijski sastav i slanost oceana, biološki su posredovani i ostaju u raspoloživom rasponu, unatoč proteklih stotina milijuna godina. Margulis i Lovelock sugeriraju da je čitav niz živih organizama u bliskoj interakciji s okolinom reguliranjem ovih globalnih karakteristika. Prepoznali su činjenicu da je Zemlja u određenom smislu živi organizam. Lovelock je to nazvao "fenomenom Gaia".
Zemlja i život evoluirali su i razvijaju se zajedno.
Margulis i Lovelock pokazali su nedovoljnu valjanost Darwinove slike biološke evolucije. Darwin, nakon što je identificirao mehanizam kojim se živi organizmi prilagođavaju promjenama u okolišu, dao nam je do znanja da je život na Zemlji kontinuirani proces, rast i razmnožavanje, kao i prijenos gena iz zajedničkog korijena. S Darwinova gledišta, Zemlja je bila svojevrsna pozornica s promjenjivim krajolikom na koji se život morao prilagoditi. Ali tko je promijenio scenografiju? Ili što? Margulis i Lovelock sugeriraju da planet Zemlja nije mrtav, već je živi dio većeg entiteta, koji se sastoji od biosfere i "neživih" tvari koje oblikuju biotu Zemlje, odgovorni su za nju i prolaze kroz nju ciklički. Da, život se prilagođava promjenama u okolišu i oblikuje se prirodnom selekcijom,ali se također suprotstavlja okolišu, mijenjajući ga i samom planetu. Sada je to očito kao i zrak ispunjen kisikom koji udišemo. Dakle, evolucija nije niz pokušaja prilagodbe neživim događajima, već sustav odgovora i razmjene. Život se nije samo prilagodio dinamično promjenjivom izgledu planeta. Najvjerojatnije je došlo do međusobnog stvaranja živih organizama i Zemlje u procesu njihove zajedničke evolucije. Ako planetu pogledate iz ove perspektive, vidjet ćete da su sve - koraljni grebeni, vapnenačke litice, ušća, močvare i špiljski otoci gvano - dio ovog većeg živog bića. Shvatit ćete da su i površina i unutrašnjost Zemlje živi.da dišemo. Dakle, evolucija nije niz pokušaja prilagodbe neživim događajima, već sustav odgovora i razmjene. Život se nije samo prilagodio dinamično promjenjivom izgledu planeta. Najvjerojatnije je došlo do međusobnog stvaranja živih organizama i Zemlje u procesu njihove zajedničke evolucije. Ako pogledate planet iz ove perspektive, vidjet ćete da su sve - koraljni grebeni, vapnenačke litice, ušća, močvare i otoci špiljskog gvana - dio ovog većeg živog bića. Shvatit ćete da su i površina i unutrašnjost Zemlje živi.da dišemo. Dakle, evolucija nije niz pokušaja prilagodbe neživim događajima, već sustav odgovora i razmjene. Život se nije samo prilagodio dinamično promjenjivom izgledu planeta. Najvjerojatnije je došlo do međusobnog stvaranja živih organizama i Zemlje u procesu njihove zajedničke evolucije. Ako pogledate planet iz ove perspektive, vidjet ćete da su sve - koraljni grebeni, vapnenačke litice, ušća, močvare i otoci špiljskog gvana - dio ovog većeg živog bića. Shvatit ćete da su i površina i unutrašnjost Zemlje živi.došlo je do međusobnog stvaranja živih organizama i Zemlje u procesu njihove zajedničke evolucije. Ako planetu pogledate iz ove perspektive, vidjet ćete da su sve - koraljni grebeni, vapnenačke litice, ušća, močvare i špiljski otoci gvano - dio ovog većeg živog bića. Shvatit ćete da su i površina i unutrašnjost Zemlje živi.došlo je do međusobnog stvaranja živih organizama i Zemlje u procesu njihove zajedničke evolucije. Ako pogledate planet iz ove perspektive, vidjet ćete da su sve - koraljni grebeni, vapnenačke litice, ušća, močvare i otoci špiljskog gvana - dio ovog većeg živog bića. Shvatit ćete da su i površina i unutrašnjost Zemlje živi.
Gaia hipoteza prihvaćena je i prije i sada vrlo oprezno i ne u potpunosti. Za to postoji niz razloga. Jedna je uobičajena inercija, uobičajena konzervativna nesklonost prihvaćanju novog načina razmišljanja. Štoviše, teorija se smatrala nejasnom i nejasnom. Neki su se žalili na nemogućnost njegovih pristaša da iznesu izvanredne, utemeljene, eksperimentalno provjerljive presude. Kako možete procijeniti, suprotstaviti ili prihvatiti ideju koja nema jasnu jasnoću ili koju različiti ljudi različito percipiraju? U tome sigurno ima istine. Gajina teorija formulirana je na razne načine. Nije pomoglo to što su Margulis i Lovelock pokušali pomiješati znanost s filozofijom i poezijom i uopće im nisu smetala proturječja; Rekla bih da im se svidjelo.
Istina je da, unatoč svom tako raširenom nazivu, princip Gaia nije u potpunosti hipoteza. Ovo je perspektiva, pristup u okviru kojeg se provode znanstvena istraživanja o životu na živom planetu, a ne samo onom na kojem postoji život - ovo je glavna ideja, jednostavna, ali duboka. Jer život nije manja sitnica koja se pojavila na već funkcionirajućem planetu Zemlji, već sastavni dio njegove evolucije i karakteristika. Tijekom posljednjih nekoliko desetljeća, teoretičari Gaia gotovo su izvojevali pobjedu. Zapravo, oporba nikada nije odustala i nije priznala poraz, ali glavna struja o zemlji izgubila je tlo i udružila snage s kemijom, klimatologijom, teorijskom biologijom i nekim drugim poljima znanja i preimenovala se u "znanost o zemaljskom sustavu".
Gain pristup, potaknut kozmičkom usporedbom Zemlje sa navodno beživotnim susjedima, doveo je do dubljeg razumijevanja koliko se naš planet promijenio pod utjecajem svojih stanovnika. Uspoređujući životnu povijest Zemlje sa svojom braćom, vidimo da se u najranijim fazama svog razvoja Zemlja počela razvijati drugim putem. Od tog trenutka, planet i živi organizmi započeli su zajednički razvoj.
Promotivni video:
Proučivši Zemlju uz pomoć suvremenih instrumenata, sagledavajući je u cjelini iz daljine, bušeći bušotine na dnu oceana i prikazujući globalne biokemijske cikluse elemenata, hranjivih sastojaka i energije uz pomoć "čarobnih naočala" generirajući multispektralne slike, otkrili smo da je utjecaj života na planet složeniji i sveobuhvatniji postupak nego što smo mogli zamisliti.
Kisik, koji uzimamo zdravo za gotovo, nusprodukt je organizama koji ometa geokemijske cikluse planeta: sakupljanje solarne energije za razgradnju molekula vode, skladištenje atoma vodika i reakcija s CO2 za proizvodnju organske hrane. U gornjim slojevima Zemljine atmosfere, dio ovog kisika pretvara se ultraljubičastom svjetlošću u ozonski sloj, koji služi kao štit planetu od štetnih učinaka ultraljubičastog zračenja, čineći njegovu površinu pogodnom za život. Pojavu ovog zaštitnog sloja slijedilo je oslobađanje života iz oceana i pojava šuma na kontinentima. To je nekada neživotne kontinente učinilo pogodnim za postojanje živih organizama.
Što više gledamo kroz prizmu Gajine teorije, to više shvaćamo da je gotovo svaka komponenta našeg planeta biološki izobličena do neprepoznatljivosti. Zemljine stijene sadrže preko 4000 različitih minerala (kristalne molekule koje čine stijene). Ova vrsta minerala veća je nego što je do sada pronađeno na drugim planetima. Geokemičari koji proučavaju povijest Zemljinih mineralnih resursa došli su do zaključka da većina stijena ne bi mogla postojati bez prisutnosti života na našem planetu. Tako su živi organizmi promijenili površinu Zemlje, a mineralne stijene su nusproizvod njihove vitalne aktivnosti. Veliki skok u njihovoj raznolikosti dogodio se nakon što su živi organizmi ispunili Zemljinu atmosferu kisikom, što je dovelo do obilja oksidiranih minerala,koja je naslage po cijeloj Zemlji oslikala svijetlim bojama. Na dalekom planetu tako golema i šarolika raznolikost minerala mogla bi značiti prisutnost života na njemu, što je potencijalni bioznak koji možemo dodati Lovelockovom znaku atmosferskih plinova koje su živi organizmi izbacili iz ravnoteže. Dakle, minerali i živi organizmi međusobno su se hranili od samih početaka. Još je više dokaza da su minerali bili ključni katalizatori i podloga za podrijetlo života na Zemlji. No, je li to zaista razlog da se mineralna površina Zemlje smatra dijelom globalnog živog sustava?što je potencijalni biološki potpis koji možemo dodati Lovelockovom znaku atmosferskih plinova koje su živi organizmi izbacili iz ravnoteže. Dakle, minerali i živi organizmi međusobno su se hranili od samih početaka. Još je više dokaza da su minerali bili ključni katalizatori i podloga za podrijetlo života na Zemlji. No, je li to zaista razlog da mineralnu površinu Zemlje smatramo dijelom globalnog živog sustava?što je potencijalni biološki potpis koji možemo dodati Lovelockovom znaku atmosferskih plinova koje su živi organizmi izbacili iz ravnoteže. Dakle, minerali i živi organizmi međusobno su se hranili od samih početaka. Još je više dokaza da su minerali bili ključni katalizatori i podloga za podrijetlo života na Zemlji. No, je li to zaista razlog da se mineralna površina Zemlje smatra dijelom globalnog živog sustava?da su minerali prijeko potrebni katalizatori i supstrati za podrijetlo života na Zemlji. No, je li to zaista razlog da se mineralna površina Zemlje smatra dijelom globalnog živog sustava?da su minerali prijeko potrebni katalizatori i supstrati za podrijetlo života na Zemlji. No, je li to zaista razlog da se mineralna površina Zemlje smatra dijelom globalnog živog sustava?
Što je s tektonikom ploča i dinamikom unutrašnjosti Zemlje? Na prvi pogled ovo zvuči poput divovskog mehaničkog sustava - toplinskog stroja - koji ne ovisi o biologiji, ali ga, na sreću života, podržava. Uz to, iako nismo u potpunosti svjesni dubokih elemenata Zemljine biosfere, vjerojatnost da živi organizmi postoje na dubini većoj od nekoliko kilometara prilično je mala zbog izuzetno visokih temperatura, a samim tim i neprihvatljiva za organske molekule. Međutim, znamo da je život dosegnuo gornje slojeve zemljine atmosfere i stvorio ozonski sloj koji je omogućio biosferi da pokrije kontinente, a sada promatramo njegov utjecaj na duboke podzemne sfere. Tijekom svog dugog života, Gajin superorganizam utjecao je ne samo na samu površinu, već i na procese unutar planeta,vađenje ugljikovodika iz plašta i ostavljanje na površini u sedimentnim stijenama, kao i odvajanje ogromnih količina dušika iz zraka u amonijak, taložen u kristalima mineralnih stijena plašta.
Život sam, jednom započet, može učiniti planet održivim za život. Regulirajući kemijsko stanje atmosfere, život je također promijenio stijene koje dolaze u kontakt s njim, oksigenirajući zemljinu koru i plašt. To je promijenilo materijalna svojstva stijena, način na koji se savijaju i lome, poravnavaju, savijaju i tope pod različitim silama i uvjetima. Svi minerali gline koje proizvodi Zemljina biosfera omekšali su njezinu koru (kora beživotnog planeta je tvrđa), pomažući podmazivanju motora tektonske ploče. Sadržaj vlage u Zemlji objašnjava zašto je tektonika ploča preživjela ovdje, a ne na sušoj Veneri. Jedna od najekstremnijih tvrdnji pristaša Gaia, koja trenutno nije ni dokazana ni opovrgnuta, jest tada tijekom milijarda godina utjecaj života pomaže Zemlji da zadrži životvornu vlagu, dok su Venera i Mars izgubili većinu svog beživotnog života. U takvom slučaju, prisutnost života zaista može biti odgovorna za tektoniku Zemljinih ploča. Jedan od utemeljitelja tektonike ploča Norm Sleep na Stanfordu potpuno je uvjeren da je život duboko uključen u ukupnu fizičku dinamiku Zemlje, uključujući i njenu "neživu" unutrašnjost. Opisujući kumulativne dugoročne učinke na geologiju, kontinentalnu gradnju i tektoniku ploča, napisao je da je „krajnji rezultat princip Gaia. Odnosno, život je promijenio Zemlju u svoju korist. " Što više proučavamo planet, to ga više vidimo. Život je udaren na Zemlji. Zemlja je planet biološki modeliran do srži. Drugim riječima, živ.
Sada, 40 godina nakon što su Vikingi sletjeli na Mars, saznali smo da planeti imaju zajedničko podrijetlo, uključujući one koji su slične veličine kao Zemlja i smješteni na prihvatljivoj udaljenosti od svoje zvijezde za oceane tekuće vode. Uz to, Lovelockova radikalna ideja obraćanja pozornosti na atmosferu i traženja radikalnih odstupanja od uobičajene smjese plinova trenutno je kamen temeljac naše strategije otkrivanja života na drugim planetima. Razmišljanje pristaša teorije Gaje uvuklo se u naše ideje o evoluciji i nastanjivosti egzoplaneta, prisiljavajući nas da preispitamo koncept "nastanjive zone". Razumijemo da je nemoguće donijeti zaključke o prikladnosti planeta za razvoj života na njemu samo na temelju njegovih osnovnih fizičkih karakteristika, veličine i udaljenosti od njegove zvijezde. Život sam, tek započeo,mogu učiniti ili održati planet nastanjivim. Možda, u nekim slučajevima, život može uništiti nastanjivost planeta, kao što se to zamalo dogodilo na Zemlji tijekom "velike oksigenacije" (koja se ponekad naziva katastrofom kisika) prije 2,1 milijarde godina. Kao što je jednom rekao moj kolega Colin Goldblatt, pametni mladi model klime sa Sveučilišta Victoria, „Određujuća karakteristika Zemlje je život na planetarnoj razini. Zemlja nas uči da su nastanjivost i postojanje života nerazdvojni pojmovi. "Brzi pametni mladi model klime sa Sveučilišta Victoria, „Odlučujuća karakteristika Zemlje je život na planetarnoj razini. Zemlja nas uči da su nastanjivost i postojanje života nerazdvojni pojmovi. "Brzi pametni mladi model klime sa Sveučilišta Victoria, „Određujuća karakteristika Zemlje je život na planetarnoj skali. Zemlja nas uči da su nastanjivost i postojanje života nerazdvojni pojmovi."
U svojoj knjizi Lonely Planets (2003.) opisao sam ono što nazivam "Hipoteza živih svjetova", temeljeno na Gaia principu primijenjenom na astrobiologiju. Život je vjerojatno fenomen planetarnih razmjera koji ima kozmološki životni ciklus - drugim riječima, očekivano trajanje života mjeri se milijardama godina, odnosno istim vremenskim okvirom koji određuje život planeta, zvijezda i samog Svemira.
Organizmi i vrste nemaju kozmološke životne cikluse, ali fenomen Gaia ima, a to je, možda, zajedničko svojstvo živih svjetova. Pod utjecajem vjerovanja Lovelocka i Margulisa, tvrdio sam da vjerojatno nećemo naći život na površini planeta s nepromijenjenom atmosferom. Prema toj ideji, planet ne može biti "samo malo živ" (kao što to ne može ni čovjek, barem dugo vremena), pa su takvi stari planeti poput Marsa, u nedostatku očitog života, vjerojatno potpuno mrtvi. Ako se pokaže da su male emisije metana koje je nedavno zabilježio rover Curiosity znakovi otoka marsovskog života na navodno mrtvom planetu, to će dokazati nedosljednost moje hipoteze o "živim svjetovima" i mogućnosti da se život manifestira u oblicima koji nisu pripadnici teorije Gaia. Ali živom će svijetu možda trebati višenego samo male privremene naslage vode i energije koje zasigurno postoje ispod površine Marsa. Može zahtijevati kontinuiranu geološku aktivnost iznutra. Vjerujem da će samo u geološkom smislu „živi“planet biti „živ“u biološkom. Na Marsu se život možda nikada ne bi mogao uspostaviti kao trajni element bez tektonike ploča, kao ni tako dubokih i snažnih globalnih biogeokemijskih ciklusa kao na Zemlji.kao i tako duboki i snažni globalni biogeokemijski ciklusi kao na Zemlji.kao i tako duboki i snažni globalni biogeokemijski ciklusi kao na Zemlji.
Koliko možemo reći, otprilike u vrijeme kada je život nastao na Zemlji, Venera i Mars imali su slične karakteristike za pokretanje nastanka života: oboje su imali vodu, stjenovitu površinu, gustu atmosferu i intenzivnu geološku aktivnost. Usporedna planetarna znanost govori nam da uvjeti neophodni za nastanak života mogu biti norma za stjenovite planete. Postoji stvarna mogućnost da je život nastao i na Marsu ili Veneri, ali nije mogao zaživjeti i postati integralnim trajnim obilježjem planeta, kao što se to dogodilo na Zemlji. Možete ih ujediniti kao planete na kojima se rodio život, ali koji nisu mogli stvoriti pouzdanu i samodostatnu biosferu. Kad smo već kod Zemlje, uistinu je rijetko i neobično da se milijardama godina održavaju povoljni uvjeti za život. Može biti,to je više od sreće.
Ako o planetama ne mislite kao o objektima ili mjestima na kojima mogu biti ili ne moraju biti živa bića, već kao o živim ili neživim entitetima, možete promijeniti ideju o nastanku života. Možda je život nešto što se ne događa na planeti, već S planetom: to planet postaje.
Zamišljajte život u smislu vatre. Ako ste ikad pokušali zapaliti vatru, znate da je iskrenje i dobijanje plamena lako, ali teško održavati. Prvo morate puhati na vatru do vrtoglavice kako biste je opskrbili kisikom, ili će se jednostavno ugasiti. Spriječiti gašenje požara dok se dobro ne zapali uvijek je težak zadatak. Tada se postiže točka preokreta i vatra počinje bjesnjeti. Zahvaljujući vrućem ugljenu, toplina održava vlastitu cirkulaciju, uvlačeći kisik i potpirujući plamen. Sad kad je vatra sama od sebe, možete otići na pivo i gledati zvijezde padalice.
Pitam se je li prvi život na planeti sličan prvim iskrama i treperavim plamenovima razbuktalog plamena? U vrlo ranim fazama život može biti izuzetno ranjiv i može doći trenutak kada će, postajući planetarni fenomen i postajući dijelom globalnih struja koje ga podržavaju i njeguju, djelovati u suprotnom smjeru, poput samoodržive vatre koja sebi ne pruža samo dotok zraka ali i sam dopunjava zalihe goriva. Čini se da zrela biosfera stvara uvjete za očuvanje i prosperitet života.
Život je nešto što se ne događa na planeti, već s planetom.
Perspektiva "živih svjetova" podrazumijeva da će za milijarde godina život ili potpuno nestati s planeta, ili će se, kao na Zemlji, ukorijeniti i postati sastavnim dijelom svih globalnih procesa. Znakovi života bit će prisutni svugdje. Kad jednom dođete na planet i postanete planetarni fenomen (ako želite, globalni organizam), može ga biti vrlo teško uništiti. Naravno, Zemlja je pretrpjela mnoge promjene, od kojih su neke bile prilično traumatične. Život na našem planetu neobično je stabilan i kontinuiran, a ponekad se čini i besmrtan. Nazovite to kvazi besmrtnošću, jer planet neće postojati zauvijek, baš kao što možda neće sačuvati svoju nastanjivost. Prisutnost ljudi je samo trenutak. Cijele se vrste pojavljuju i nestaju, a trajanje njihovog postojanja, u pravilu,jedva dovoljno da privuče pažnju planeta. Pa ipak, u kompleksu je život sačuvan. To stvara novu perspektivu za nas same. Znanstvena revolucija pokazala nam je kao pojedincima koliko smo nevjerojatno sićušni i kratkotrajni te da je naše postojanje, ne samo kao jedinke, već i kao vrsta, kratko i beznačajno u vremenskom kontekstu kozmičke evolucije. Ako se, međutim, identificiramo s biosferom, tada smo kao dio superorganizma bili ovdje prisutni možda tri milijarde godina od trinaest za koliko se vjeruje da postoji svemir, odnosno četvrtinu vremena. A ovo je već nešto.i da je naše postojanje, ne samo kao jedinke, već i kao vrsta, kratko i beznačajno u vremenskom kontekstu kozmičke evolucije. Ako se, međutim, identificiramo s biosferom, tada smo kao dio superorganizma bili ovdje prisutni možda tri milijarde godina od trinaest za koliko se vjeruje da postoji svemir, odnosno četvrtinu vremena. A ovo je već nešto.i da je naše postojanje, ne samo kao jedinke, već i kao vrste, kratko i beznačajno u vremenskom kontekstu kozmičke evolucije. Ako se, međutim, identificiramo s biosferom, tada smo kao dio superorganizma bili ovdje prisutni možda tri milijarde godina od trinaest za koliko se vjeruje da svemir postoji, odnosno četvrtinu vremena. A ovo je već nešto.
Podrijetlo života na Zemlji nije bio samo početak evolucije vrsta i skladište raznolikosti, zahvaljujući kojem su cvjetale alge, pojavili su se nasadi jasika, koralni grebeni, rokerije od morža i gorile. S gledišta planetarne evolucije, ovaj je razvoj postao glavna točka grananja koja je otvorila vrata u bitno drugačiju budućnost. Ali kad se život proširio i produbio, planeta Zemlja i njezine sestre krenule su svojim putem.
I nedavno, na ovoj biološki izmijenjenoj Zemlji iznenada su se pojavile nove promjene koje su počele prepravljati pravila planetarne evolucije. Na neosvijetljenoj strani Zemlje upali se lampica koja ukazuje da se nešto novo pojavljuje i već je tu. Možda su se otvorila još neka vrata? Može li planet biti na novoj točki grane?
Pogled iz svemira baca svjetlo na brojne brze promjene koje je naše industrijsko društvo upisalo u povijest planeta. Orbitalne tehnologije koje pružaju uvjete za takva promatranja i same su jedan od bizarnih i zapanjujućih aspekata ponovnog rođenja Zemlje. Ako je do sada njegova određujuća karakteristika bio sveprisutan život, što je onda sa svjetlima koja se pale po cijelom planetu? Bi li ova golema mreža svjetlosti mogla postati dijelom nove značajke koja definira?
David Grinspoon viši je istraživač na Institutu za planetarne znanosti i član timova koji rade na nekoliko aktivnih i budućih međuplanetarnih putovanja. 2013. imenovan je voditeljem Odjela za astrobiologiju Kongresne knjižnice. Njegova najnovija knjiga Zemlja u rukama čovjeka našla se na policama u prosincu. Glazbenik, gitarist House Band of the Universe.
