xstock / shutterstock
Er was evolutie voor nodig 3 of 4 miljard jaar te produceren Homo sapiens. Als het klimaat in die tijd maar één keer volledig was mislukt, zou de evolutie tot stilstand zijn gekomen en zouden we hier nu niet zijn. Dus om te begrijpen hoe we op planeet Aarde zijn ontstaan, moeten we weten hoe de aarde erin is geslaagd miljarden jaren fit te blijven voor het leven.
Dit is geen triviaal probleem. De huidige opwarming van de aarde laat ons zien dat het klimaat in de loop van zelfs enkele eeuwen aanzienlijk kan veranderen. Over geologische tijdschalen is het zelfs gemakkelijker om het klimaat te veranderen. Uit berekeningen blijkt dat het klimaat op aarde in slechts een paar miljoen jaar kan verslechteren tot temperaturen onder het vriespunt of boven het kookpunt.
We weten ook dat de zon 30% lichter is geworden sinds het leven voor het eerst evolueerde. In theorie had dit ertoe moeten leiden dat de oceanen inmiddels zijn weggekookt, aangezien dat niet zo was algemeen bevroren op de vroege aarde - dit staat bekend als de "zwakke jonge Sun-paradox”. Toch werd deze bewoonbaarheidspuzzel op de een of andere manier opgelost.
Wetenschappers hebben twee hoofdtheorieën bedacht. De eerste is dat de aarde zoiets als een thermostaat zou kunnen hebben - een feedbackmechanisme (of mechanismen) dat voorkomt dat het klimaat ooit naar fatale temperaturen afdwaalt.
De tweede is dat, van een groot aantal planeten, er misschien sommige gewoon door geluk komen, en de aarde is er een van. Dit tweede scenario wordt aannemelijker gemaakt door de ontdekkingen in de afgelopen decennia van veel planeten buiten ons zonnestelsel - de zogenaamde exoplaneten. Astronomische waarnemingen van verre sterren vertellen ons dat veel planeten eromheen draaien, en dat sommige een zodanige grootte en dichtheid en orbitale afstand hebben dat temperaturen die geschikt zijn voor leven theoretisch mogelijk zijn. Er wordt geschat dat er tenminste zijn 2 miljard van dergelijke kandidaat-planeten alleen in onze melkweg.
Er zijn veel exoplaneten ... maar hoeveel hebben een stabiel klimaat? Jurik Peter / sluiterstok
Wetenschappers zouden dolgraag naar deze exoplaneten willen reizen om te onderzoeken of een van hen overeenkomt met de miljard jaar klimaatstabiliteit van de aarde. Maar zelfs de dichtstbijzijnde exoplaneten, die in een baan om de ster Proxima Centauri, zijn meer dan vier lichtjaar verwijderd. Observationeel of experimenteel bewijs is moeilijk te verkrijgen.
In plaats daarvan onderzocht ik dezelfde vraag door middel van modellen. Met behulp van een computerprogramma dat is ontworpen om klimaatevolutie op planeten in het algemeen (niet alleen de aarde) te simuleren, heb ik eerst genereerde 100,000 planeten, elk met een willekeurig verschillende set klimaatfeedbacks. Klimaatfeedbacks zijn processen die klimaatverandering kunnen versterken of verminderen - denk bijvoorbeeld aan het smelten van zeeijs in het noordpoolgebied, dat zonlicht-reflecterend ijs vervangt door zonlicht-absorberende open zee, wat op zijn beurt meer opwarming en meer smelten veroorzaakt.
Om te onderzoeken hoe waarschijnlijk het was dat elk van deze diverse planeten bewoonbaar zou blijven over enorme (geologische) tijdschalen, heb ik ze 100 keer gesimuleerd. Elke keer dat de planeet begon met een andere begintemperatuur en werd blootgesteld aan een willekeurig andere reeks klimaatgebeurtenissen. Deze gebeurtenissen vertegenwoordigen klimaatveranderende factoren zoals supervulkaanuitbarstingen (zoals Zet Pinatubo op maar veel veel groter) en asteroïde-inslagen (zoals degene die de dinosauriërs doodde). Bij elk van de 100 runs werd de temperatuur van de planeet gevolgd totdat het te warm of te koud werd of anders 3 miljard jaar had overleefd, op welk punt het werd beschouwd als een mogelijke smeltkroes voor intelligent leven.
Klimaatverandering: de uitbarsting van de berg Pinatubo in de Filipijnen in 1991 heeft zoveel as in de atmosfeer geblazen dat de temperatuur op aarde tijdelijk met 0.6ºC daalde. SRA Blaze Lipowski/picryl
De simulatieresultaten geven een definitief antwoord op dit bewoonbaarheidsprobleem, althans in termen van het belang van feedback en geluk. Het was zeer zeldzaam (in feite slechts één keer op de 100,000) dat een planeet zulke sterke stabiliserende terugkoppelingen had dat het 100 keer bewoonbaar bleef, ongeacht de willekeurige klimaatgebeurtenissen. In feite hebben de meeste planeten die minstens één keer bewoonbaar bleven, dat minder dan tien van de 100 keer gedaan. Bij bijna elke gelegenheid in de simulatie, toen een planeet 3 miljard jaar bewoonbaar bleef, was dat deels te danken aan geluk. Tegelijkertijd bleek het geluk op zich onvoldoende te zijn. Planeten die speciaal zijn ontworpen om helemaal geen feedback te hebben, zijn nooit bewoonbaar gebleven; willekeurige wandelingen, geteisterd door klimaatgebeurtenissen, duurden nooit de cursus.
Herhaalruns in de simulatie waren niet identiek: 1,000 verschillende planeten werden willekeurig gegenereerd en elke run werd tweemaal uitgevoerd. (a) resultaten bij de eerste run, (b) resultaten bij de tweede run. Groene cirkels tonen succes (bleven 3 miljard jaar bewoonbaar) en zwarte mislukking. Toby Tyrrell, auteur voorzien
Dit algemene resultaat, dat de resultaten deels afhankelijk zijn van feedback en deels van geluk, is robuust. Allerlei wijzigingen in de modellering hadden er geen invloed op. Impliciet moet de aarde daarom een aantal klimaatstabiliserende terugkoppelingen bezitten, maar tegelijkertijd geluk moet er ook bij betrokken zijn geweest om het bewoonbaar te houden. Als bijvoorbeeld een asteroïde of zonnevlam iets groter was geweest dan het was, of zich op een iets ander (kritischer) tijdstip had voorgedaan, zouden we vandaag waarschijnlijk niet hier op aarde zijn. Het geeft een ander perspectief op waarom we in staat zijn om terug te kijken op de opmerkelijke, enorm uitgebreide levensgeschiedenis van de aarde die evolueert en diversifieert en steeds complexer wordt tot het punt dat het ons heeft voortgebracht.
Professor Toby Tyrrell bespreekt zijn onderzoek.
{besloten Y=K7hCh6v7HNs}
Over de auteur
Toby Tyrrell, hoogleraar Earth System Science, Universiteit van Southampton
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.
Related Books:
De toekomst die we kiezen: de klimaatcrisis overleven
door Christiana Figueres en Tom Rivett-Carnac
De auteurs, die een sleutelrol speelden in de Overeenkomst van Parijs over klimaatverandering, bieden inzichten en strategieën voor het aanpakken van de klimaatcrisis, inclusief individuele en collectieve actie.
Klik voor meer info of om te bestellen
De onbewoonbare aarde: leven na opwarming
door David Wallace-Wells
Dit boek onderzoekt de mogelijke gevolgen van ongecontroleerde klimaatverandering, waaronder massale uitsterving, voedsel- en waterschaarste en politieke instabiliteit.
Klik voor meer info of om te bestellen
Het Ministerie van de Toekomst: een roman
door Kim Stanley Robinson
Deze roman verbeeldt een wereld in de nabije toekomst die worstelt met de gevolgen van klimaatverandering en biedt een visie op hoe de samenleving zou kunnen transformeren om de crisis het hoofd te bieden.
Klik voor meer info of om te bestellen
Onder een witte lucht: de aard van de toekomst
door Elizabeth Kolbert
De auteur onderzoekt de menselijke impact op de natuurlijke wereld, inclusief klimaatverandering, en het potentieel voor technologische oplossingen om milieu-uitdagingen aan te pakken.
Klik voor meer info of om te bestellen
Drawdown: het meest uitgebreide plan ooit voorgesteld om opwarming van de aarde tegen te gaan
onder redactie van Paul Hawken
Dit boek presenteert een alomvattend plan voor het aanpakken van klimaatverandering, inclusief oplossingen uit een reeks sectoren zoals energie, landbouw en transport.
