عدد قليل أرض المفاهيم العلمية مثيرة للجدل ومغرية مثل المفاهيم العلمية فرضية غايا – الفكرة، التي طرحها الكيميائي جيمس لوفلوك وعالمة الأحياء الدقيقة لين مارغوليس لأول مرة في السبعينيات، مفادها أن الأرض نفسها تتصرف ككائن دائم ذاتيًا، حيث تتفاعل الكائنات الحية مع الأرض غير الحية للحفاظ على ظروف الحياة وحتى تحسينها.
بعض وقد لاحظ الخبراء أن الاضطرابات الكوكبية واسعة النطاق مثل تغير المناخ والإفراط في استخدام الموارد يمكن أن تقضي على تقدم أي عالم، مما قد يشير إلى أن الحياة تؤدي إلى تفاقم ظروفها أو حتى أنها مدمرة ذاتيًا بطبيعتها، على عكس فرضية غايا.
لكن دراسة جديدة نشرت في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكيةيستخدم تجارب النمذجة الحاسوبية لتقديم حجة مختلفة: أن الاضطرابات واسعة النطاق هي في الواقع آلية تزيد من خلالها أنظمة غايان من التعقيد (عدد الاتصالات الموجودة في شبكة من الأنواع). يمكن أن تساعد النتائج في نهاية المطاف علماء الكواكب على تضييق نطاق أبحاثهم البحث عن الحياة خارج الأرض، وفقا للمؤلفين.
وقال: “أنا سعيد حقًا لأن الناس يحاولون إجراء اختبار تجريبي لبعض الأسئلة الأكثر عمقًا حول الحياة نفسها”. بيتر وارد، عالم الحفريات في جامعة واشنطن الذي لم يشارك في البحث.
نمذجة غايا
وقال إن الأرض تصرفت تاريخيا مثل نظام جايان اروين نيكلسون، عالم فيزياء فلكية بجامعة إكستر ومؤلف مشارك في الدراسة الجديدة. “إنك ترى هذا الاتجاه المتمثل في زيادة التنوع والكتلة الحيوية مع مرور الوقت، وأصبحت الحياة أكثر تعقيدا.” ويبدو أن بعض هذا التعقيد قد نشأ من اضطرابات واسعة النطاق في الأرض، كما قالت: على سبيل المثال، حدث الأكسدة العظيموهي فترة منذ حوالي 2.5 مليار سنة عندما ارتفعت مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض بشكل حاد، مما أدى إلى مقتل معظم الحياة اللاهوائية ولكنه خلق الفرصة للحيوانات للتطور.
ولاختبار ما إذا كان هذا صحيحًا في عوالم أخرى، استخدم فريق البحث نموذجًا حاسوبيًا يسمى نموذج الطبيعة المتشابكة، يهدف إلى محاكاة كيفية تطور مجموعات الأنواع. في نموذج الطبيعة المتشابكة، يرتبط مصير كل نوع بمصير الأنواع الأخرى، تمامًا كما هو الحال على الأرض.
قام الباحثون بمحاكاة الاضطرابات في هذه العوالم النموذجية عن طريق خفض القدرة الاستيعابية للعالم بشكل مؤقت. لقد أجروا تجارب على اضطرابات ذات أطوال مختلفة، وأعداد مختلفة من الاضطرابات، وأعداد مختلفة من الملاجئ، حيث يمكن أن تستمر الحياة أثناء الاضطراب. وبعد آلاف عمليات المحاكاة، وجد الفريق أنه على الرغم من أن النظام المضطرب كان من المرجح أن يقضي على الحياة بالكامل، إلا أن الأنظمة المضطربة التي نجت فيها الحياة كانت تتمتع بتنوع أكبر ووفرة في الحياة استمرت على مدى عشرات الآلاف من الأجيال. وقال نيكلسون: “عندما تتعرض للانهيار، فإن ذلك يعطي إمكانية ظهور شيء جديد”.
“ال [systems] وقال “إن الذين نجوا من تلك الأحداث ارتدوا بقوة”. ناثان ماين، وهو عالم فيزياء فلكية أيضًا في جامعة إكستر ومؤلف مشارك في الدراسة الجديدة. وقال نيكلسون إن هذا ممكن لأن الحياة عادة لا يتم القضاء عليها بالكامل؛ لا تزال جيوب الحياة موجودة في الملاجئ. على سبيل المثال، خلال حدث الأكسدة العظيم، استمرت الحياة اللاهوائية في المياه العميقة منخفضة الأكسجين.
متعلق ب: هل أدت تكتونية الصفائح إلى ظهور الحياة؟ يمكن لبحث جديد رائد أن يفكك أعمق أسرار الأرض.
كلما كان النظام الحي على كوكب ما أكثر تعقيدًا، كلما كانت تفاعلات الأنواع مع بعضها البعض أكثر تعقيدًا، مما يزيد من احتمالية أن يكون التكرار التالي للنظام البيئي الذي يملأ مكانًا فارغًا أكثر تعقيدًا، وليس أبسط. وقال نيكولسون: “الاتصالات.
وشدد ماين على أن النموذج مجرد، ولا يشمل جميع تفاصيل أشكال الحياة البيولوجية، ويهدف بدلاً من ذلك إلى الكشف عن المبادئ العامة التي قد تؤثر على عوالم مختلفة. وكتب “علم الأحياء أكثر تعقيدا وأكثر دقة من النماذج حتما”. تشارلز لينويفر، عالم الأحياء الفلكية في الجامعة الوطنية الأسترالية والذي لم يشارك في البحث الجديد، في رسالة بالبريد الإلكتروني. “إن علم الأحياء دائمًا مليء بالمفاجآت والعواقب غير المقصودة.”
اتجاهات التدمير الذاتي
كان وارد أحد العلماء الأوائل للقول بأن الحياة على الأرض قد تكون بطبيعتها مدمرة ذاتيًا، واصفين الفكرة بـ فرضية المدية. وقال وارد إنه غير مقتنع بالدراسة الجديدة لأنه في تاريخ الأرض، “الحياة هي سبب رئيسي” للموت الجماعي. على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي الحياة نفسها إلى ردود فعل معادية للجايان، مثل حدث الأكسدة العظيم، الذي نتج عن تطور شكل جديد من الكائنات وحيدة الخلية التي يمكنها القيام بعملية التمثيل الضوئي. “أخيرًا وجدت الحياة على هذا الكوكب، ثم ماذا يحدث؟ إنها تتطور لإنتاج الأكسجين وتقتل كل شيء تقريبًا.”
وقال: “هذه الاضطرابات الهائلة تتسبب في تراجع الحياة، وتؤدي إلى تفاقم الظروف”. وأضاف أن النظم البيئية للأرض تميل إلى إظهار أن “التنوع يأتي عندما يكون لديك فترات طويلة من الاستقرار”. على سبيل المثال، الشعاب المرجانية تميل إلى أن تكون أكثر تنوعًا إذا كانت تتمتع بفترة طويلة من الاستقرار يمكن خلالها التطور.
وكان لنيكلسون وجهة نظر مختلفة: “إن إطلاق الأكسجين سمح للحياة بأن تصبح أكثر تعقيدا… ولهذا السبب نحن هنا”. “لو كنت ميكروباً [during the Great Oxidation Event]… كان من الممكن أن يكون ذلك سيئًا حقًا. ولكن لكي تزداد المنطقة الأحيائية تعقيدًا، يجب أن يتضمن ذلك نوعًا من الاضطراب في الحياة.”
وقال ماين إن فكرة أن الحياة تدمر نفسها في النهاية عن طريق تحفيز أحداث الانقراض الخاصة بها تتناقض مع نتائج تجارب النمذجة التي أجراها المؤلفون، والتي تظهر الاستقرار الناشئ عن الأنظمة الحية مع مرور الوقت حتى مع الاضطرابات واسعة النطاق. وأضاف: “إن عملنا المثالي يتعارض مع فرضية المدية”. “تشير نماذجنا إلى أن المحيطات الحيوية، إحصائيًا، تبني التعقيد وليست مدمرة ذاتيًا”.
غاياس خارج الأرض
يمكن أن تساعد النتائج العلماء على تضييق نطاق بحثهم عن الحياة خارج كوكب الأرض، وفقًا للمؤلفين. يتطلب البحث عن الحياة خارج الأرض الكثير من الموارد، لذلك من المفيد معرفة أي الكواكب في الكون لديها أكبر فرصة لاستضافة الحياة.
وقال ماين إن النتائج توفر معلمة إضافية للعلماء الباحثين. على سبيل المثال، الكواكب القريبة من حواف الكوكب منطقة صالحة للسكن وقال: “إنها نافذة على مسافة من نجم الكوكب تسمح بوجود الماء السائل، وربما يكونون أكثر عرضة لاضطرابات في مناخهم، والتي كان من الممكن أن تحفز حياة أكثر تعقيدا”. يمكن للتحولات المدارية وتأثيرات الكويكبات أن تزعج الكوكب بالمثل.
إن فكرة أن الورقة الجديدة توفر “خطوة معقولة نحو تمكين علماء الفلك من فرز الكواكب الشبيهة بالأرض من حيث قدرتها على استضافة الحياة” هي فكرة “مبالغ فيها”، لأنه لا يمكن ملاحظة أي من المعلمات المستخدمة في الورقة في الكواكب الخارجية، كما كتب لاينويفر في مقالته. بريد إلكتروني. ويوافق ماين على أن هناك حاجة إلى مزيد من الأبحاث لتحديد الكواكب التي من المرجح أن تلعب فيها هذه الآليات دورها.
تم نشر هذه المقالة في الأصل على Eos.org. اقرأ المادة الأصلية.
