(Vitalij Cerepok/EyeEm/Getty Images) Es brauchte Evolution 3 oder 4 Milliarden Jahre produzieren Ein weiser Mann. Hätte das Klima in dieser Zeit nur einmal völlig versagt, dann wäre die Evolution abrupt zum Stillstand gekommen und wir wären jetzt nicht hier. Um also zu verstehen, wie wir auf dem Planeten Erde entstanden sind, müssen wir wissen, wie es der Erde gelungen ist, über Milliarden von Jahren lebensfähig zu bleiben.
Das ist kein triviales Problem. Die aktuelle globale Erwärmung zeigt uns, dass sich das Klima bereits im Laufe weniger Jahrhunderte erheblich verändern kann. Über geologische Zeiträume hinweg ist es sogar noch einfacher, das Klima zu verändern.
Berechnungen zeigen, dass sich das Klima auf der Erde innerhalb weniger Millionen Jahre möglicherweise auf Temperaturen unter dem Gefrierpunkt oder über dem Siedepunkt verschlechtern könnte.
Wir wissen auch, dass die Sonne seit der Entstehung des Lebens um 30 Prozent heller geworden ist. Theoretisch hätte dies inzwischen dazu führen müssen, dass die Ozeane verdampften, da dies nicht der Fall war allgemein auf der frühen Erde eingefroren – dies ist bekannt als „ schwaches junges Sonnenparadoxon '. Doch irgendwie wurde dieses Bewohnbarkeitsrätsel gelöst.
Wissenschaftler haben zwei Haupttheorien aufgestellt. Das erste ist, dass die Erde so etwas wie einen Thermostat besitzen könnte – einen Rückkopplungsmechanismus (oder Mechanismen), der verhindert, dass das Klima jemals tödliche Temperaturen erreicht.
Der zweite Grund ist, dass von den vielen Planeten vielleicht einige einfach durch Glück durchkommen, und die Erde ist einer davon. Dieses zweite Szenario wird durch die Entdeckungen vieler Planeten außerhalb unseres Sonnensystems – sogenannter Planeten – in den letzten Jahrzehnten plausibler Exoplaneten .
Astronomische Beobachtungen entfernter Sterne zeigen uns, dass viele von ihnen von Planeten umkreist werden und dass einige von ihnen eine solche Größe, Dichte und Umlaufbahnentfernung haben, dass theoretisch für Leben geeignete Temperaturen möglich sind. Man schätzt, dass es mindestens so viele gibt 2 Milliarden solcher Kandidatenplaneten allein in unserer Galaxie.
Wissenschaftler würden gerne zu diesen Exoplaneten reisen, um zu untersuchen, ob einer von ihnen mit der Klimastabilität der Milliarden Jahre der Erde mithalten kann. Aber auch die nächsten Exoplaneten, die den Stern umkreisen Neben Centauri , sind mehr als vier Lichtjahre entfernt. Beobachtungs- oder experimentelle Beweise sind schwer zu finden.
Stattdessen ging ich der gleichen Frage durch Modellierung nach. Zuerst habe ich ein Computerprogramm verwendet, das die Klimaentwicklung auf Planeten im Allgemeinen (nicht nur auf der Erde) simulieren soll 100.000 Planeten erzeugt , jedes mit einem zufällig unterschiedlichen Satz von Klimarückmeldungen. Klimarückkopplungen sind Prozesse, die sich verstärken oder abschwächen können Klimawandel – Denken Sie zum Beispiel an das Schmelzen des Meereises in der Arktis, das Sonnenlicht reflektierendes Eis durch Sonnenlicht absorbierendes offenes Meer ersetzt, was wiederum zu mehr Erwärmung und mehr Schmelzen führt.
Um zu untersuchen, wie wahrscheinlich es ist, dass jeder dieser verschiedenen Planeten über enorme (geologische) Zeiträume hinweg bewohnbar bleibt, habe ich jeden dieser Planeten 100 Mal simuliert. Jedes Mal startete der Planet mit einer anderen Anfangstemperatur und war einer zufällig unterschiedlichen Reihe von Klimaereignissen ausgesetzt.
Diese Ereignisse stellen klimaverändernde Faktoren dar, wie z Supervulkan Eruptionen (wie Berg Pinatubo aber viel viel größer) und Asteroid Einschläge (wie der, der das getötet hat Dinosaurier ). Bei jedem der 100 Durchläufe wurde die Temperatur des Planeten verfolgt, bis er zu heiß oder zu kalt wurde oder er drei Milliarden Jahre lang überlebt hatte. Zu diesem Zeitpunkt galt er als möglicher Schmelztiegel für intelligentes Leben.
Die Simulationsergebnisse geben eine eindeutige Antwort auf dieses Bewohnbarkeitsproblem, zumindest im Hinblick auf die Bedeutung von Rückmeldungen und Glück. Es war sehr selten (tatsächlich nur einmal von 100.000), dass ein Planet so starke stabilisierende Rückkopplungen hatte, dass er unabhängig von zufälligen Klimaereignissen alle 100 Mal bewohnbar blieb.
Tatsächlich war dies bei den meisten Planeten, die mindestens einmal bewohnbar blieben, in weniger als zehn von 100 Fällen der Fall. Wenn in der Simulation ein Planet drei Milliarden Jahre lang bewohnbar blieb, war das zum Teil Glückssache.
1.000 verschiedene Planeten wurden zufällig generiert und zweimal durchlaufen. Grüne Kreise zeigen die Bewohnbarkeit seit 3 Milliarden Jahren. (Toby Tyrrell)
Gleichzeitig zeigte sich, dass Glück allein nicht ausreichte. Planeten, die speziell dafür konzipiert wurden, keinerlei Rückkopplungen zu erzeugen, blieben nie bewohnbar; Irre Wege, die durch Klimaereignisse herumgewirbelt wurden, hielten nie lange an.
Das Gesamtergebnis, dass Ergebnisse teilweise von Rückmeldungen und teilweise vom Glück abhängen, ist robust. Alle möglichen Änderungen an der Modellierung hatten keinen Einfluss darauf. Folglich muss die Erde gleichzeitig über einige klimastabilisierende Rückkopplungen verfügen Glück muss auch daran beteiligt gewesen sein, dass es bewohnbar blieb.
Wenn beispielsweise ein Asteroid oder eine Sonneneruption etwas größer gewesen wäre als sie war oder zu einem etwas anderen (kritischeren) Zeitpunkt aufgetreten wäre, wären wir heute wahrscheinlich nicht hier auf der Erde.
Es bietet eine andere Perspektive darauf, warum wir auf die bemerkenswerte, enorm lange Geschichte des Lebens auf der Erde zurückblicken können, die sich immer weiter entwickelt, diversifiziert und immer komplexer wird, bis zu dem Punkt, an dem sie uns hervorgebracht hat. 
Toby Tyrrell , Professor für Erdsystemwissenschaften, Universität Southampton .
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