Gaia-hypotesen antyder att det främmande livet, när det väl är etablerat, kommer att blomstra.
Kan planeten leva? Det är precis vad Lynn Margulis, en enastående biolog från slutet av 1900-talet, med ett strålande intellekt och anhängare av ett okonventionellt tillvägagångssätt, trodde. Tillsammans med kemisten James Lovelock betraktade hon livet som ett planetföränderligt fenomen och ansåg att skillnaden mellan "levande" och "livlös" inte var så uttalad som man allmänt tror. Många medlemmar av det vetenskapliga samfundet förlöjligade sin teori, kallade Gaia-hypotesen som pseudovetenskaplig och ifrågasatte deras rykte. Men nu kan Margulis och Lovelock hämnas. Nya vetenskapliga upptäckter ger anledning att ta sin hypotes mer på allvar. Den bygger på tanken på sambandet mellan planeter och levande organismer, som har förändrat vår förståelse för båda dessa begrepp och bildar vår förståelse för andra världar.
Genom att studera jordens biosfär kom Margulis och Lovelock till slutsatsen att den har vissa egenskaper inneboende i levande varelser. Detta verkar indikera "homeostas", det vill säga självreglering. Många av vår planet livsuppehållande förmågor är anmärkningsvärt robusta. Utbudet av klimat temperaturer, syreinnehållet i atmosfären, liksom havets surhet, kemiska sammansättning och salthalt är alla biologiskt medierade och förblir i ett beboeligt område, trots de senaste hundratals miljoner åren. Margulis och Lovelock föreslog att hela uppsättningen levande organismer är i nära interaktion med miljön genom att reglera dessa globala egenskaper. De insåg det faktum att jorden i en mening är en levande organism. Lovelock kallade detta "Gaia-fenomenet."
Jorden och livet har utvecklats och fortsätter att utvecklas tillsammans.
Margulis och Lovelock har visat att Darwins bild av biologisk utveckling är otillräckligt giltig. Darwin, efter att ha identifierat mekanismen genom vilken levande organismer anpassar sig till förändringar i miljön, fick oss att förstå att livet på jorden är en kontinuerlig process, tillväxt och reproduktion, liksom överföring av gener från en gemensam rot. Ur Darwins synvinkel var jorden ett slags scen med förändrade landskap som livet var tvungen att anpassa sig till. Men vem förändrade landskapet? Eller vad? Margulis och Lovelock föreslog att planeten Jorden inte är död, utan är en animerad del av en större enhet, bestående av biosfären och "livlösa" frågor som formar jordens biota, är ansvariga för den och passerar genom den cykliskt. Ja, livet anpassar sig till förändringar i miljön och formas av naturligt urval,men det motsätter sig också miljön, förändrar den och själva planeten. Nu är detta lika uppenbart som den syrefyllda luften vi andas in. Således är evolution inte en serie försök att anpassa sig till livlösa händelser, utan ett system med svar och utbyte. Livet anpassade sig inte bara till det dynamiskt förändrade utseendet på planeten. Troligtvis fanns det en ömsesidig bildning av levande organismer och jorden under deras gemensamma utveckling. Om du tittar på planeten ur denna synvinkel kommer du att se att allt - korallrev, kalkstensklippor, flodmynningar, träsk och guanoöar - är en del av denna större levande enhet. Du kommer att förstå att både ytan och det inre av jorden lever.att vi andas. Således är evolution inte en serie försök att anpassa sig till livlösa händelser, utan ett system med svar och utbyte. Livet anpassade sig inte bara till det dynamiskt förändrade utseendet på planeten. Troligtvis fanns det en ömsesidig bildning av levande organismer och jorden under deras gemensamma utveckling. Om du tittar på planeten från detta perspektiv kommer du att se att allt - korallrev, kalkstensklippor, flodmynningar, träsk och guanoöar - är en del av denna större levande enhet. Du kommer att förstå att både ytan och det inre av jorden lever.att vi andas. Således är evolution inte en serie försök att anpassa sig till livlösa händelser, utan ett system med svar och utbyte. Livet anpassade sig inte bara till det dynamiskt förändrade utseendet på planeten. Troligtvis fanns det en ömsesidig bildning av levande organismer och jorden under deras gemensamma utveckling. Om du tittar på planeten ur detta perspektiv kommer du att se att allt - korallrev, kalkstensklippor, flodmynningar, träsk och guano-öar - är en del av denna större levande enhet. Du kommer att förstå att både ytan och det inre av jorden lever.det fanns en ömsesidig bildning av levande organismer och jorden under deras gemensamma utveckling. Om du tittar på planeten från detta perspektiv, kommer du att se att allt - korallrev, kalkstensklippor, flodmynningar, träsk och guano-öar - är en del av denna större levande enhet. Du kommer att förstå att både ytan och det inre av jorden lever.det fanns en ömsesidig bildning av levande organismer och jorden under deras gemensamma utveckling. Om du tittar på planeten från detta perspektiv, kommer du att se att allt - korallrev, kalkstensklippor, flodmynningar, träsk och guano-öar - är en del av denna större levande enhet. Du kommer att förstå att både ytan och det inre av jorden lever.
Gaia-hypotesen accepteras både tidigare och nu mycket försiktigt och inte helt. Det finns ett antal skäl till detta. En är den vanliga trögheten, den vanliga konservativa oviljan att acceptera ett nytt sätt att tänka. Dessutom betraktades teorin som vag och vag. Vissa har klagat på att dess anhängare inte kan presentera enastående, välgrundade, experimentellt testbara bedömningar. Hur kan du utvärdera, kontrastera eller acceptera en idé som inte är tydlig eller som uppfattas annorlunda av olika människor? Det finns verkligen viss sanning i detta. Gaias teori har formulerats på olika sätt. Det hjälpte inte att Margulis och Lovelock försökte blanda vetenskap med filosofi och poesi och inte alls brydde sig mot motsättningar; Jag skulle säga att de gillade det.
Sanningen är, trots sitt så utbredda namn, är Gaia-principen inte helt en hypotes. Detta är ett perspektiv, ett tillvägagångssätt, inom ramen för vilket vetenskaplig forskning bedrivs om livet på en levande planet, och inte bara det som det finns liv på - detta är huvudidén, enkel men djup. Eftersom livet inte är en mindre bagatell som har uppstått på den redan fungerande planeten Jorden, utan en integrerad del av dess utveckling och egenskaper. Under de senaste decennierna har Gaia-teoretikerna nästan vunnit en seger. Faktum är att oppositionen aldrig gav upp eller erkände nederlag, men den vanliga jordvetenskapen tappade mark och förenade sina krafter med kemi, klimatologi, teoretisk biologi och några andra kunskapsområden och döptes om till "jordsystemsvetenskap".
Gaias tillvägagångssätt, främjat av kosmiska jämförelser mellan jorden och dess förmodligen livlösa grannar, har lett till en djupare förståelse för hur mycket vår planet har förändrats under inflytande från dess invånare. När vi jämför jordens livshistoria med dess bröder ser vi att jorden i de tidigaste stadierna av dess utveckling började utvecklas längs en annan väg. Från det ögonblicket började planeten och levande organismer sin gemensamma utveckling.
Kampanjvideo:
Efter att ha studerat jorden med hjälp av moderna instrument, sett den i sin helhet på avstånd, borrat brunnar på havsbotten och visat de globala biokemiska cyklerna av element, näringsämnen och energi med hjälp av "magiska glasögon" som genererar multispektrala bilder, upptäckte vi att livets inverkan på planeten är mer komplex och en mer omfattande process än vi kunde föreställa oss.
Syre, som vi tar för givet, är en biprodukt av organismer som stör planetens geokemiska cykler: skörda solenergi för att bryta ner vattenmolekyler, lagra väteatomer och reagera med CO2 för att producera organisk mat. I de övre skikten av jordens atmosfär omvandlas en del av detta syre av ultraviolett ljus till ozonskiktet, som fungerar som en sköld för planeten från de skadliga effekterna av ultraviolett strålning, vilket gör dess yta beboelig. Framväxten av detta skyddande skikt följdes av frisättningen av liv från havet och uppkomsten av skogar på kontinenterna. Detta gjorde de en gång livlösa kontinenterna lämpliga för levande organismer.
Ju mer vi tittar igenom priset i Gaias teori, desto mer inser vi att praktiskt taget alla komponenter på vår planet har förvrängts biologiskt utan erkännande. Jordens stenar innehåller över 4000 olika mineraler (de kristallina molekylerna som utgör stenar). Denna mängd olika mineraler är större än vad som hittills hittats på andra planeter. Geokemister som studerar jordens mineralresursers historia har kommit till slutsatsen att de flesta stenar inte kunde existera utan närvaron av liv på vår planet. Således var det levande organismer som förändrade jordens yta, och mineralstenar är en biprodukt av deras vitala aktivitet. Ett stort hopp i deras mångfald inträffade efter att levande organismer fyllde jordens atmosfär med syre, vilket ledde till ett överflöd av oxiderade mineraler,som målade avlagringar över hela jorden i ljusa färger. På någon avlägsen planet kan en så stor och varierad mängd olika mineraler betyda närvaron av liv på den, vilket är en potentiell biosignatur som vi kan lägga till Lovelocks tecken på atmosfäriska gaser som slås ur balans av levande organismer. Således närade mineraler och levande organismer varandra från början. Det finns ännu mer bevis för att mineraler var kritiska katalysatorer och substrat för livets ursprung på jorden. Men är detta verkligen en anledning att betrakta jordens mineralyta som en del av det globala levande systemet?vilket är en potentiell biosignatur som vi kan lägga till Lovelocks tecken på atmosfäriska gaser som slås ur balans av levande organismer. Således närade mineraler och levande organismer varandra från början. Det finns ännu mer bevis för att mineraler var kritiska katalysatorer och substrat för livets ursprung på jorden. Men är detta verkligen en anledning att betrakta jordens mineralyta som en del av det globala levande systemet?vilket är en potentiell biosignatur som vi kan lägga till Lovelocks tecken på atmosfäriska gaser som slås ur balans av levande organismer. Således närade mineraler och levande organismer varandra från början. Det finns ännu mer bevis för att mineraler var kritiska katalysatorer och substrat för livets ursprung på jorden. Men är detta verkligen en anledning att betrakta jordens mineralyta som en del av det globala levande systemet?att mineraler var mycket nödvändiga katalysatorer och substrat för livets ursprung på jorden. Men är detta verkligen en anledning att betrakta jordens mineralyta som en del av det globala levande systemet?att mineraler var mycket nödvändiga katalysatorer och substrat för livets ursprung på jorden. Men är detta verkligen en anledning att betrakta jordens mineralyta som en del av det globala levande systemet?
Vad sägs om platttektonik och dynamiken i jordens inre? Vid första anblicken låter det här som ett gigantiskt mekaniskt system - en värmemotor - som inte är beroende av biologi, men lyckligtvis för livet stöder det. Dessutom, även om vi inte är helt medvetna om de djupa elementen i jordens biosfär, är sannolikheten för att levande organismer finns på ett djup av mer än ett par mil ganska liten på grund av extremt höga temperaturer och därför oacceptabel för organiska molekyler. Vi vet dock att livet nådde de övre skikten i jordens atmosfär och skapade ozonskiktet som gjorde det möjligt för biosfären att täcka kontinenterna, och nu observerar vi dess inflytande på de djupa underjordiska sfärerna. Under sitt långa liv påverkade Gaias superorganism inte bara själva ytan utan också processerna på planeten,extrahera kolväte från manteln och lämna det på ytan i sedimentära bergarter, liksom sekvestrering av stora mängder kväve från luften till ammoniak, avsatt i kristaller av mineralstenar i manteln.
Livet i sig, när det väl har börjat, kan göra eller hålla planeten livlig. Genom att reglera atmosfärens kemiska tillstånd har livet också förändrat stenarna som kommer i kontakt med det och syresatt jordskorpan och manteln. Detta ändrade materialegenskaperna hos stenar, hur de böjer och bryts, plattar, böjer och smälter under olika krafter och förhållanden. Alla lermineraler som produceras av jordens biosfär har mjukat upp sin skorpa (skorpan på en livlös planet är hårdare) och hjälper till att smörja den tektoniska plattmotorn. Jordens fuktinnehåll förklarar varför plåtektonik överlevde här snarare än på torrare Venus. Ett av de mer extrema påståenden från Gaia-anhängarna, för närvarande varken bevisat eller motbevisat, är detatt livets inflytande under miljarder år hjälper jorden att behålla livgivande fukt, medan Venus och Mars förlorade sin livlösa större delen av sin existens. I ett sådant fall kan närvaron av liv verkligen vara ansvarig för jordplattornas tektonik. En av grundarna av plåtektoniken Norm Sleep från Stanford är helt övertygad om att livet är djupt involverat i jordens allmänna fysiska dynamik, inklusive dess "icke-levande" interiör. När han beskrev de kumulativa långsiktiga influenser på geologi, kontinentala byggnader och plåtektonik skrev han att”slutresultatet är Gaia-principen. Livet har förändrat jorden till dess fördel. " Ju mer vi studerar planeten, desto mer ser vi den. Livet har ett strypgrepp på jorden. Jorden är en planet som är biologiskt modellerad till sin kärna. Med andra ord, levande.
Nu, 40 år efter att Viking landade på Mars, har vi lärt oss att planeterna har ett gemensamt ursprung, inklusive de som är lika stora som jorden och ligger på ett acceptabelt avstånd från deras stjärna för hav av flytande vatten. Dessutom är Lovelocks radikala idé att uppmärksamma atmosfären och leta efter radikala avvikelser från den vanliga gasblandningen för närvarande hörnstenen i vår strategi för att upptäcka liv på andra planeter. Tänkandet från anhängarna av Gaia-teorin smög in i våra idéer om exoplaneters utveckling och bebobarhet, vilket tvingade oss att ompröva begreppet "beboelig zon". Vi förstår att det är omöjligt att dra slutsatser om en planet lämplighet för livets utveckling på den endast på grundval av dess grundläggande fysiska egenskaper, storlek och avstånd från sin stjärna. Livet i sig, precis börjat,kan göra eller hålla planeten beboelig. I vissa fall kan liv kanske förstöra planets bebobarhet, som nästan hände på jorden under den "stora syresättningen" (ibland kallad syrekatastrofen) för 2,1 miljarder år sedan. Som min kollega Colin Goldblatt, en smart ung klimatmodell vid University of Victoria, en gång sa:”Det avgörande kännetecknet för jorden är livet i planet skala. Jorden lär oss att livskraft och livets existens är oskiljaktiga begrepp. "En snarveten ung klimatmodell vid University of Victoria,”Det avgörande kännetecknet för jorden är livet i planet skala. Jorden lär oss att livskraft och livets existens är oskiljaktiga begrepp. "En kunnig ung klimatmodeller vid University of Victoria,”Jordens avgörande kännetecken är liv i planeten skala. Jorden lär oss att livskraft och livets existens är oskiljaktiga begrepp."
I min bok Lonely Planets (2003) beskrev jag vad jag kallar”Living Worlds Hypothesis”, baserat på Gaia-principen som tillämpad på astrobiologi. Livet är förmodligen ett planetfenomen med en kosmologisk livscykel - med andra ord, livslängden mäts i miljarder år, det vill säga samma tidsram som bestämmer planeten, stjärnornas och universums liv.
Organismer och arter har inte kosmologiska livscykler, men Gaia-fenomenet gör det, och detta är kanske en gemensam egendom för levande världar. Påverkad av troen från Lovelock och Margulis hävdade jag att det är osannolikt att vi hittar liv på ytan på en planet med en oförändrad atmosfär. Enligt denna idé kan en planet inte vara "bara lite levande" (som inte heller en man, åtminstone under lång tid), därför är sådana gamla planeter som Mars, i avsaknad av uppenbart liv, troligen helt döda. Om de små metanutsläpp som nyligen registrerats av Curiosity Rover visar sig vara tecken på öar av Mars-livet på en ansedd död planet, kommer detta att bevisa inkonsekvensen i min hypotes om "levande världar" och möjligheten att liv manifesterar sig i former som skiljer sig från idéerna från anhängarna av Gaia-teorin. Men den levande världen kan behöva merän bara små tillfälliga avlagringar av vatten och energi som verkligen finns under Mars yta. Det kan kräva kontinuerlig geologisk aktivitet inifrån. Jag tror att endast i en geologisk mening kommer en "levande" planet att "leva" i en biologisk planet. På Mars kanske livet aldrig har kunnat etablera sig som ett permanent element utan plåtektonik, liksom sådana djupa och kraftfulla globala biogeokemiska cykler som på jorden.liksom sådana djupa och kraftfulla globala biogeokemiska cykler som på jorden.liksom sådana djupa och kraftfulla globala biogeokemiska cykler som på jorden.
Så långt vi kan berätta hade Venus och Mars ungefär samma tid som livet härstammar från jorden för att utlösa livets ursprung: båda hade vatten, steniga ytor, en tjock atmosfär och intensiv geologisk aktivitet. Jämförande planetvetenskap berättar att de förutsättningar som krävs för att liv ska uppstå kan vara normen för steniga planeter. Det finns en verklig möjlighet att liv också uppstod på Mars eller Venus, men inte kunde slå rot och bli ett integrerat permanent inslag i planeterna, eftersom det hände på jorden. Du kan förena dem som planeter där livet föddes, men som inte kunde skapa en pålitlig och självförsörjande biosfär. På tal om jorden är det verkligen sällsynt och ovanligt att gynnsamma livsvillkor har bibehållits i miljarder år. Kanske,det är mer än tur.
Om du inte tänker på planeterna som objekt eller platser där levande varelser kan vara eller inte finns, utan som levande eller livlösa enheter, kan du ändra tanken på livets ursprung. Kanske är livet något som inte händer PÅ planeten utan MED planeten: det här blir planeten.
Tänk på livet i termer av eld. Om du någonsin har försökt starta en brand, vet du att det är lätt men svårt att underhålla att gnista och få en eld. Först måste du blåsa på elden tills yrsel för att förse den med syre, annars slocknar den helt enkelt. Att förhindra att elden släcks tills den är väl antänd är alltid en svår uppgift. Då når tipppunkten och elden börjar rasa. Tack vare heta kol håller värmen sin egen cirkulation, drar in syre och fläktar lågan. Nu när elden är på egen hand kan du ta en öl och titta på stjärnfallet.
Jag undrar om det första livet på planeten liknar de första gnistorna och flimrande lågorna i en flammande flamma? I de mycket tidiga stadierna kan livet vara extremt sårbart, och ett ögonblick kan komma när det har blivit ett planetfenomen och blivit en del av de globala strömmarna som stöder och ger näring till det, kommer det att fungera i motsatt riktning, som en självbärande eld som inte bara förser sig med ett inflöde av luft, men fyller också på bränsletillförsel själv. Den mogna biosfären verkar skapa förutsättningar för livets bevarande och välstånd.
Livet är något som inte händer PÅ planeten utan med planeten.
Perspektivet med "levande världar" innebär att livet inom miljarder år antingen kommer att försvinna från planeten helt eller, som på jorden, kommer att slå rot och bli en integrerad del av alla globala processer. Livstecken kommer att finnas överallt. En gång på en planet och blivit ett planetfenomen (en global organism, om du vill), kan det vara mycket svårt att förstöra den. Naturligtvis har jorden genomgått många förändringar, varav några var ganska traumatiska. Livet på vår planet är ovanligt stabilt och kontinuerligt, och ibland verkar det till och med odödligt. Kalla det kvasi odödlighet, för planeten kommer inte att existera för alltid, precis som den kanske inte bevarar sin bebobarhet. Närvaron av människor är bara ett ögonblick. Hela arter dyker upp och försvinner, och varaktigheten av deras existens är som regelknappast tillräckligt för att locka planetens uppmärksamhet. Och ändå bevaras livet i komplexet. Detta skapar ett nytt perspektiv på oss själva. Den vetenskapliga revolutionen har visat oss som individer hur otroligt små och kortvariga vi är, och att vår existens, inte bara som individer, utan också som art är kort och obetydlig i den kosmiska evolutionens tidsmässiga sammanhang. Om vi emellertid identifierar oss med biosfären, var vi som en del av superorganismen närvarande här i kanske tre miljarder år av de tretton som universum tros existera, det vill säga en fjärdedel av tiden. Och det här är redan något.och att vår existens, inte bara som individer utan också som art, är kort och obetydlig i den kosmiska evolutionens tidsmässiga sammanhang. Om vi emellertid identifierar oss med biosfären var vi som en del av superorganismen närvarande här i kanske tre miljarder år av de tretton som universum tros existera, det vill säga en fjärdedel av tiden. Och det här är redan något.och att vår existens, inte bara som individer, utan också som art är kort och obetydlig i det kosmiska evolutionens tidsmässiga sammanhang. Om vi emellertid identifierar oss med biosfären, var vi som en del av superorganismen närvarande här i kanske tre miljarder år av de tretton som universum tros existera, det vill säga en fjärdedel av tiden. Och det här är redan något.
Livets ursprung på jorden var inte bara början på utvecklingen av arter och ett förråd av mångfald, tack vare vilka alger blommade, asplundar, barriärrev, valross och gorillaröken uppträdde. Ur planetens utvecklingssynpunkt blev denna utveckling en viktig förgreningspunkt som öppnade dörren till en helt annan framtid. Men när livet spred sig och fördjupades, gick planeten Jorden och hennes systrar varandra.
Och mer nyligen, på denna biologiskt förändrade jord, uppstod plötsligt nya förändringar, som började skriva om reglerna för planetens evolution. På den obelysta sidan av jorden tänds ett ljus som indikerar att något nytt dyker upp och det är redan där. Kanske en annan dörr öppnas? Kan planeten vara vid en ny grenpunkt?
Utsikten från rymden belyser de många snabba förändringar som vårt industrisamhälle har skrivit in i planetens historia. Orbitalteknologin som möjliggör sådana observationer är i sig en av de bisarra och häpnadsväckande aspekterna av jordens återfödelse. Om dess avgörande kännetecken hittills har varit allestädes närvarande liv, hur är det då med lamporna som tänds över hela planeten? Kan detta stora nätverk av ljus bli en del av en ny definierande egenskap?
David Grinspoon är seniorforskare vid Institute of Planetary Science och medlem i team som arbetar med flera aktiva och framtida interplanetära resor. 2013 utnämndes han till chef för avdelningen för astrobiologi vid kongressbiblioteket. Hans senaste bok, Earth in the Hands of Man, kom i hyllorna i december. Musiker, gitarrist av House Band of the Universe.
