Учен: За да открием извънземен разум, трябва да започнем с планините

Изследване за еволюцията на Земята хвърля светлина върху това на кои планети може да се открие живот

Снимка: iStock by Getty Images/Guliver Photos

Учен: За да открием извънземен разум, трябва да започнем с планините

Изследване за еволюцията на Земята хвърля светлина върху това на кои планети може да се открие живот

14:15 | 31 декември 2024 | Редактор: Адам Франк, The Atlantic 8 3302 Снимка: iStock by Getty Images/Guliver Photos

Преди милиарди години, много преди динозаврите или която и да е друга многоклетъчна форма на живот да е "бродила" по Земята, животът на планетата ни е бил в застой. След появата на едноклетъчните организми и тяхното усъвършенстване, еволюцията в продължение на около милиард години е създавала само прости микробни общности, разказва професорът по астрофизика Адам Франк в своя статия за The Atlantic.

Учените наричат този застой, продължил от около 1,8 милиарда до 600 милиона години преди нашето време, "скучният милиард".

И после, изведнъж, всичко се променя. Дългият сън отстъпва място на Камбрийската експлозия — най-бурния и креативен период в историята на еволюцията на нашата планета. За миг от геоложката гледна точка (стотина милиони години), всички основни биологични механизми, необходими за съществуването на сложни организми, са разработени, а пътищата към всички съвременни форми на живот — от дребни миди до хора — са поети.

Гигантски акули ловуват в океаните, птеродактили се издигат в небето, а велоцираптори преследват предците на съвременните бозайници. Планетата ни обраства в гори.

Какво е предизвикало тази мигновена, епична промяна в еволюцията?

Това остава една от големите нерешени загадки на еволюционната теория в продължение на десетилетия.

В опитите си да разберат тази мистерия, някои изследователи наскоро обръщат внимание не толкова на Камбрийската експлозия, колкото на скучния милиард. В ново проучване може би най-накрая е открит отговорът. Те предполагат, че причината за Камбрийската експлозия може да не се крие в самия живот, а в недрата на Земята.

Ако са прави — ако еволюцията на организмите е свързана с еволюцията на планетите, — тяхната хипотеза ще има дълбоки последствия за нашето търсене на живот извън Земята.

Недрата на Земята и скучният милиард

Земната кора — тънкият горен слой, върху който съществува животът — е разделена на около 15 основни и по-малки плочи, които на места са с дебелина над 100 км.

Под кората, простираща се хиляди мили към центъра на планетата, лежи мантията — дебел слой от скални материали, които са толкова горещи, че са по-скоро гъсти като гел, отколкото твърди. Мантията бавно се охлажда от времето на формирането на планетата, но остава в състояние на постоянен, бавен "кипеж": топлината от ядрото кара материала да се движи нагоре към кората и части от нея падат обратно надолу.

Това движение на върха на мантията придърпва тектоничните плочи на Земята с няколко сантиметра годишно — със същата скорост, с която растат ноктите ви. Това е континенталният дрейф, който предизвиква земетресения и понякога ражда вулкани. На някои места плочите се раздалечават, създавайки нова кора. Но по-важно за историята на живота са зоните, където плочите се сблъскват, образувайки планински вериги.

Тектониката на плочите е основна характеристика на Земята. Според астрономите други планети може също да имат разчупени кори, но нашата изглежда е единствената с непрекъснато движещи се плочи. Но какво би станало, ако континенталният дрейф спре?

Някои учени смятат, че именно това е станало по време на скучния милиард. Може би, докато Земята се охлаждала, топлинният поток от ядрото се е нарушил; може би химичните промени в мантията са променили начина, по който тя реагира на топлината. И в двата случая "конвейерната лента", която движи плочите по повърхността на Земята, би могла да спре за стотици милиони години или дори повече.

Спирането на еволюцията и суперконтинента Родиния

Скучният милиард съвпада с периода на суперконтинента Родиния, огромна суша, покриваща значителна част от повърхността на Земята. Земните маси са се обединявали в суперконтиненти и преди, но данните от минерални находища, датирани на милиард години, предполагат, че Родиния може да се е формирала точно когато тектониката на плочите ефективно е спряла (или поне значително се е забавила).

Родиния без големи тектонични движения би осигурила на ранните микроби геоложка стабилност, която е продължила стотици милиони години. Без новородени планински вериги, създавани от сблъсъци между плочите, суперконтинентът би бил идеалното място за еволюцията да заспи.

Рестартиране на планетарния двигател

Преди около 900 милиона години вътрешността на Земята може би е рестартирала. Данни от минерални изследвания, проследяващи създаването и разрушаването на кората, изглежда показват, че тектониката на плочите не само е започнала отново, но и е влязла в енергична фаза, невиждана досега.

Това е разкъсало суперконтинента Родиния. Тогава са родени и първите планински вериги, които достигат небесата.

Когато дъждът преминавал над тези нови планини, наподобяващи Хималаите, скалите се разрушавали до техните елементарни компоненти, които след това се стичали надолу по течението, запълвайки моретата с изблик на хранителни вещества, които от своя страна захранвали изблик на живот. Всяко ново поколение предоставяло възможност за иновативна мутация, която в крайна сметка можела да доведе до появата на очи, крила или сложна нервна система.

Този рязък и разрушителен разпад на Родиния създал нови екологични ниши, които принудили живота да се адаптира бързо и драстично.

Може би затова първите многоклетъчни организми се появяват във фосилните записи само 100 милиона години след разпадането на Родиния.

Едновременно с това е регистриран драматичен ръст в биологичната продуктивност на Земята.

Еволюционни уроци

Новите открития показват, че еволюцията на живота и на планетата ни са неразривно свързани. Тези уроци имат значение както за разбирането на Земята днес, така и за търсенето на живот на други планети.

Остава още много работа, за да се потвърди тази хипотеза. Това, което е ясно от новите изследвания обаче, е, че еволюцията на живота и еволюцията на Земята трябва да се разглеждат като един неразделен процес. Връзките между "скучния милиард" и тектониката на плочите са само предварителен индикатор. Учените са, например, сигурни, че преди около 2,5 милиарда години еволюцията на нов вид фотосинтеза е напълнила атмосферата и океаните на Земята с кислород. Това "голямо кислородно събитие" дълбоко е променило бъдещата еволюция на Земята, тъй като кислородът в атмосферата е довел до образуването на озоновия слой, който защитава от слънчевата радиация, което е позволило на живота да колонизира континентите, а по-късно и до появата на същества с големи мозъци като нас.

Тези уроци за "коеволюцията" на живота и планетите имат значение за това как хората разбират Земята сега, докато ние движим еволюцията на нашата планета в нови и опасни посоки. И те ще имат още по-голямо значение, докато астрономите продължават да изследват Вселената в търсене на живот на други планети.

Разбирането на това как животът променя своите планети и обратно може да помогне на астрономите да се насочат към кои планети да търсят, включително по-големи светове, които е по-вероятно да задържат топлината си и да имат по-дълги периоди на активна тектоника на плочите.

Ние, хората, най-накрая разполагаме с технологията и научното разбиране, за да започнем сериозно търсенето на живот извън Земята — шансът да срещнем същества, които по-близо съответстват на нашия странен капацитет да усещаме и разбираме света. Но за да открием тази сложност, трябва да вземем поуки от "скучния милиард". Планетите не са просто сцена, на която се разиграва драмата на еволюцията на живота. Те са основни действащи лица.

ИЗБРАНО