A Terra se manteve habitável por bilhões de anos - exatamente como tivemos sorte?

A Terra se manteve habitável por bilhões de anos - exatamente como tivemos sorte? xtock / shutterstock

Demorou evolução 3 ou 4 bilhões de anos para produzir Homo sapiens. Se o clima tivesse falhado completamente apenas uma vez naquele tempo, a evolução teria chegado a um impasse e não estaríamos aqui agora. Portanto, para entender como passamos a existir no planeta Terra, precisaremos saber como a Terra conseguiu se manter em forma para a vida por bilhões de anos.

Este não é um problema trivial. O aquecimento global atual nos mostra que o clima pode mudar consideravelmente ao longo de alguns séculos. Em escalas de tempo geológicas, é ainda mais fácil mudar o clima. Os cálculos mostram que existe potencial para o clima da Terra se deteriorar para temperaturas abaixo de zero ou acima da ebulição em apenas alguns milhões de anos.

Também sabemos que o Sol se tornou 30% mais luminoso desde que a vida evoluiu. Em teoria, isso deveria ter causado a fervura dos oceanos agora, uma vez que eles não eram geralmente congelado na Terra primitiva - isso é conhecido como o “Paradoxo fraco do jovem Sol”. No entanto, de alguma forma, esse quebra-cabeça de habitabilidade foi resolvido.

Os cientistas criaram duas teorias principais. A primeira é que a Terra poderia possuir algo como um termostato - um mecanismo (ou mecanismos) de feedback que evita que o clima chegue a temperaturas fatais.

A segunda é que, de um grande número de planetas, talvez alguns apenas sobrevivam por sorte, e a Terra é um deles. Este segundo cenário é tornado mais plausível pelas descobertas nas últimas décadas de muitos planetas fora do nosso sistema solar - os chamados exoplanetas. As observações astronômicas de estrelas distantes nos dizem que muitas têm planetas orbitando-as e que algumas têm tamanho, densidade e distância orbital tais que temperaturas adequadas para a vida são teoricamente possíveis. Estima-se que haja pelo menos 2 bilhões desses planetas candidatos em nossa galáxia sozinho.

A Terra se manteve habitável por bilhões de anos - exatamente como tivemos sorte? Existem muitos exoplanetas ... mas quantos têm um clima estável? Jurik Peter / shutterstock

Os cientistas adorariam viajar até esses exoplanetas para investigar se algum deles se equipara aos bilhões de anos de estabilidade climática da Terra. Mas mesmo os exoplanetas mais próximos, aqueles que orbitam a estrela Proxima Centauri, estão a mais de quatro anos-luz de distância. É difícil obter evidências observacionais ou experimentais.

Em vez disso, explorei a mesma questão por meio da modelagem. Usando um programa de computador projetado para simular a evolução do clima em planetas em geral (não apenas na Terra), primeiro gerou 100,000 planetas, cada um com um conjunto aleatoriamente diferente de feedbacks climáticos. Feedbacks climáticos são processos que podem amplificar ou diminuir as mudanças climáticas - pense, por exemplo, no derretimento do gelo marinho no Ártico, que substitui o gelo que reflete a luz do sol por mar aberto que absorve a luz do sol, que por sua vez causa mais aquecimento e derretimento.

Para investigar a probabilidade de cada um desses diversos planetas permanecer habitável em enormes escalas de tempo (geológicas), simulei cada um 100 vezes. Cada vez que o planeta partia de uma temperatura inicial diferente e era exposto a um conjunto diferente de eventos climáticos aleatoriamente. Esses eventos representam fatores que alteram o clima, como erupções de supervulcões (como Monte Pinatubo mas muito maior) e impactos de asteróides (como aquele que matou os dinossauros). Em cada uma das 100 corridas, a temperatura do planeta foi monitorada até que se tornasse muito quente ou muito frio ou então tivesse sobrevivido por 3 bilhões de anos, ponto em que foi considerado um possível cadinho de vida inteligente.

A Terra se manteve habitável por bilhões de anos - exatamente como tivemos sorte? Alterando o clima: a erupção do Monte Pinatubo em 1991 nas Filipinas jogou tantas cinzas na atmosfera que as temperaturas globais caíram temporariamente em 0.6˚C. SRA Blaze Lipowski / picryl

Os resultados da simulação dão uma resposta definitiva a este problema de habitabilidade, pelo menos em termos da importância dos feedbacks e da sorte. Era muito raro (na verdade, apenas uma vez em 100,000) um planeta ter feedbacks de estabilização tão fortes que permanecesse habitável todas as 100 vezes, independentemente dos eventos climáticos aleatórios. Na verdade, a maioria dos planetas que permaneceram habitáveis ​​pelo menos uma vez, o fizeram menos de dez em 100. Em quase todas as ocasiões na simulação em que um planeta permaneceu habitável por 3 bilhões de anos, foi em parte por sorte. Ao mesmo tempo, a sorte por si só se mostrou insuficiente. Os planetas que foram especialmente projetados para não terem feedback algum, nunca permaneceram habitáveis; caminhadas aleatórias, fustigadas por eventos climáticos, nunca duravam o curso.

A Terra se manteve habitável por bilhões de anos - exatamente como tivemos sorte? As execuções repetidas na simulação não foram idênticas: 1,000 planetas diferentes foram gerados aleatoriamente e cada uma delas foi executada duas vezes. (a) resultados na primeira execução, (b) resultados na segunda execução. Círculos verdes mostram sucesso (permaneceram habitáveis ​​por 3 bilhões de anos) e fracasso preto. Toby Tyrrell, Autor fornecida

Este resultado geral, de que os resultados dependem em parte de feedbacks e em parte da sorte, é robusto. Todos os tipos de mudanças na modelagem não o afetaram. Por implicação, a Terra deve, portanto, possuir alguns feedbacks de estabilização do clima, mas ao mesmo tempo boa sorte também deve ter estado envolvido em sua permanência habitável. Se, por exemplo, um asteróide ou erupção solar tivesse sido ligeiramente maior do que era, ou tivesse ocorrido em um momento ligeiramente diferente (mais crítico), provavelmente não estaríamos aqui na Terra hoje. Ele dá uma perspectiva diferente sobre por que somos capazes de olhar para trás na história notável e enormemente extensa da vida da Terra, evoluindo e se diversificando e se tornando cada vez mais complexa a ponto de nos dar origem.A Conversação

O professor Toby Tyrrell discute sua pesquisa.

Sobre o autor

Toby Tyrrell, Professor de Ciência do Sistema Terrestre, Universidade de Southampton

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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