Жива планета

Гіпотеза Геї - між сучасною наукою і містикою «нью-ейджу».

Земля і все життя на ній - лише частини єдиної системи, такої ж живої, як і ми з вами. Гіпотеза Геї, запропонована близько півстоліття тому, досі залишається спірною, але так само жива, живлячи містичні течії і наукові дискусії.

Уявлення про живу «матір-землю» далеко не нові. Але на сучасному етапі вони втілилися в незвичайній і спірній науковій гіпотезі. Згідно з нею, біосфера, атмосфера, гідросфера і педосфера (верхній шар літосфери, насамперед - грунт) нашої планети утворюють єдину саморегулюючу систему - Гею. Складні мережі внутрішніх взаємозв'язків змушують її повільно еволюціонувати в напрямку умов, здатних підтримувати все більш багате і різноманітне життя. Життя забезпечує Геї стабільність, можливість відновитися після глобальних катастроф - наприклад, падіння великих метеоритів, - і повернутися до розвитку.

Навряд чи дивно, що ідея, озвучена Джеймсом Лавлоком (James Lovelock) на початку 1970-х, була зустрінута різко як антинаукова. Однак свої прихильники у неї знайшлися відразу. Відтоді багато вчених почали дивитися на неї значно прихильніше. Гіпотезу вважати не можна доведеною або хоча б надійно обґрунтованою, але в деяких вузах Гею все-таки проходять на курсах біогеохімії та глобальної екології. Їй надихаються сценаристи, філософи та відважні захисники навколишнього середовища.

Загальні приклади

Почнемо хоча б з солоності морської води. Протягом вже дуже довгого часу вона коливається на рівні близько 3,4 відсотків, комфортному для більшості живих організмів (більше 5 відсотків витримують лише деякі особливо пристосовані екстремофіли). Між тим, розрахунки показують, що кількості мінералів, які річки приносять в океан за мільйони і мільярди років, повинні були б зробити його розчин куди більш концентрованим. Передбачається, що «зайві» солі видаляються з води ордами мікроорганізмів, які утворюють поклади нерозчинних мінералів.

Ще більш яскравий приклад - земна атмосфера. Якщо не рахувати азоту і слабких концентрацій благородних газів, всі інші її компоненти - це продукт діяльності біосфери. Їхній зміст зовсім не схожий на те, що можна було б побачити на Землі, позбавленій життя: у повітрі не було б ні кисню, ні з'являвся б метан, іншим була б кількість вуглекислого газу.

Він виводиться з атмосфери і води за рахунок утворення осадових порід, таких як карбонат кальцію (мел, вапняк). А участь біосфери у формуванні крейдяних покладів важко переоцінити: вапнякові скелети водоростей-кокколітофорід відкладаються на дні міріадами, мільярди років. Якщо вміст вуглекислого газу в повітрі збільшується, вони ростуть інтенсивніше і утворюють більше карбонату, активніше виводячи вуглець з атмосфери і стабілізуючи її склад.

Тихий океан (вигляд з космосу)

Клешні і маргаритки

Не так вже мінлива і температура на нашій планеті. Незважаючи на те, що за мільярди років існування життя Сонце еволюціонувало і сьогодні світить на 25-30 відсотків яскравіше, ніж у момент появи перших організмів, на поверхні Землі тоді було навіть трохи тепліше, ніж сьогодні. Відтоді температура коливалася в порівняно прийнятних межах. Планета переживала і майже тотальні обмерзання, і глобальні потепління, але ніколи не доходила ні до крайнього холоду, як на Марсі, ні до смертельної неконтрольованої спеки, як на Венері.

Згідно з гіпотезою CLAW, сформульованою Лавлоком і його колегами, температурний баланс може підтримуватися завдяки мікробам планктону, які здатні синтезувати диметилсульфід (назва CLAW, яку можна перекласти як «клешня», є абревіатурою з перших букв прізвищ авторів ідеї). Потрапляючи в повітря, діметилсульфід перетворюється на оксид сірки, частинки якого можуть служити «зародками» для формування хмарності. У результаті зростання температури сприяє розмноженню планктону і призводить до збільшення альбедо планети. Хмари відображають більше сонячних променів, і температура знижується.

Щоб продемонструвати працездатність такого підходу, Лавлок і Ендрю Вотсон (Andrew Watson) розробили комп'ютерну модель, що отримала назву Daisyworld - «Маргаритковий світ». Модель описує «енергетичний бюджет» планети-аналога Землі, населеної всього двома видами живих організмів: чорними і білими «маргаритками», оптимально зростаючими при 20 ° С. Поширення білих збільшує альбедо планети і веде до зниження температури, чорних - навпаки. І дійсно, розрахунки показали, що навіть якщо активність материнської зірки зростає, маргаритки здатні регулювати температуру на планеті, утримуючи її біля оптимального для себе рівня.

Гіпотеза стає теорією

Сам Лавлок говорив лише про гіпотезу Геї. Однак починаючи з 1970-х вдалося підтвердити багато її положень і передбачень, тому сьогодні багато адептів вважають ідею повноцінною теорією. Наприклад, гіпотеза пророкує, що життя на Марсі немає, оскільки атмосфера сусідньої планети знаходиться в геохімічному балансі з поверхнею, її склад та інші характеристики пояснюються геологічними процесами. Поки що це передбачення збувається. Підтвердився і вплив виробляє сульфат планктону на хмарність, а кокколітофорід - на виведення надлишку вуглекислого газу з атмосфери.

Марс