소설가 윌리엄 골딩 (William Golding)은 제임스 러브 락 (James Lovelock)에게 그리스 지구의 그리스 여신 가이아 (Gaia) 이후 현재 유명한 가설을 지명했다고 제안했다. Lovelock은 지구의 살아있는 부분과 무생물 부분이 단일, 상호 작용하고 자기 조절 시스템을 형성했다고 믿었습니다. Lovelock의 작업은 NASA를 위해 한 연구에서 부분적으로 성장했으며 1965 년 자연에 출판되었습니다. 종이, 우리가 다른 행성에서 찾을 수있는 삶의 징후에 관한.
46 년 후, NASA의 Kepler Space Telescope는 Planet Kepler-22B를 발견했습니다. 그것은 우리 태양계 외부의 최초의 행성 중 하나였으며, 액체 물이 표면에 존재할 수있는 거리에서 태양과 같은 별을 공전하는 것을 확인했습니다. 우리가 알고있는 모든 형태의 삶에 필수적인 액체 물의 가용성은 행성이 생명을 가지고있을 가능성을 높일 것입니다. 또한 Kepler-22B의 추정 밀도는 그것이 바위로 구성 될 수 있음을 시사합니다. 이는 지구에서 발견되는 조건과 유사한 조건을 재현 할 수 있음을 의미합니다.
이제 과학자들은 삶을 지원할 수있는 행성의 또 다른 특성의 중요성을 이해하기 시작했으며, 수동적 배경보다는 역동적 인 참가자로서 지구의 지구의 관점에 적합한 것입니다. 그것의 얼굴에, 비교적 짧은주기와 현기증이있는 복잡성과 플레이트 구조론과 함께 생명 사이의 연결은 훨씬 느린주기와 표면적으로 더 단순한 상호 작용을 가진 플레이트 구조론이 균일하게 보입니다. 그러나 지구상에서는 적어도 그 연결은 직접적이고 깊습니다.
지구의 대륙은 지각과 상단 맨틀로 구성된 별도의 접시에 앉아 있기 때문에 움직이며 아래의 뜨겁고 유동적 인 암석의 "바다"에 섬처럼 떠 다니고 있습니다. 이 판의 움직임은 깊은 내부에서 지상 표면과 대기까지 생명을 위해 중요한 물, 이산화탄소 및 기타 성분을 끊임없이 셔틀하는 거대한 기계의 일부입니다. Stanford 지구 물리학 자 Norman Sleep은 Plate Tectonics 덕분에“주기성 테이블의 요소는 땅, 호수 및 바다에 지속적으로 재조정되고 있습니다. 삶은 수많은 방식으로 이러한주기에 달려 있습니다.
또한, 판 구조론이 없다면, 우리 지구는 진화해온 수십억 년 동안 생명을 지원하기에 충분한 기후를 가지고 있지 않을 것입니다. 판 구조론은 "탄산염-실리케이트"주기라고 불리는 원유 행성 온도 조절기의 필수 부분이기 때문입니다. 대기 중의 이산화탄소는 빗물에 용해되어 탄산을 형성하여 규산염 암석을 용해시킵니다. 이 침식의 부산물 또는“풍화”는 작은 플랑크톤의 foraminifera와 같은 유기체에 의해 섭취되고 석회암 (칼슘 탄산염) 껍질에 포함 된 바다로 옮겨집니다. 그 생물이 죽으면 바다 바닥에 떨어지고 퇴적물로 쌓입니다.
플레이트 경계에서, 이들 퇴적물 중 일부는 섭입을 통해 더욱 발전된다 (한 플레이트가 다른 판이 아래로 미끄러질 때). 깊은 지구에서 발견되는 더 높은 온도 및 압력 조건에서, 이산화탄소 가스가 방출되어 결국 화산을 통해 대기로 향하여 사이클을 완료합니다.
지구의 온도가 증가하면 더 많은 물이 표면에서 증발하여 차례로 더 많은 침전으로 이어지고, 이산화탄소가 더 많은 이산화탄소를 대기에서 씻어 내고 지각 경로를 통해 지하에 깊숙이 보냅니다. 이로 인해 온실 효과가 줄어들어 글로벌 냉각이 발생합니다. 반대로, 지구가 식을 때, 이산화탄소 비가 적고 대기 농도가 화산 및 기타 공급원에서 쌓여 온실 효과와 최종 온난화가 강화됩니다. 베를린의 독일 항공 우주 센터에서 행성 연구소를 지휘하는 Tilman Spohn은 Plate Tectonics를“이런 종류의 재활용을위한 가장 효율적인 알려진 메커니즘”이라고 부릅니다.
놀랍게도, 판 구조론에 대한 삶의 의존성은 상호 적입니다. 과학자들은 판 구조론이 삶에 의존하는만큼의 삶에 의존한다는 것을 깨닫게되었습니다. Spohn은“생명은 판 구조론을 안정화시킬 수 있으며, 이는 행성의 거주 성을 안정화시킬 수 있습니다.
생물학에서 지질학으로의 피드백의 중요한 부분은“심해”주기에서 비롯된데, 이는 풍화와 밀접한 관련이 있습니다. 지구상의 생명은 암석을 분해하는 박테리아 산 분비에서 이끼, 이끼 및 나무의 바위의 성장에 이르기까지 다양한 방식으로 풍화에 기여합니다. Spohn은“퇴적 속도는 생물권의 활동의 기능이다. 다시 말해, 지구상의 삶이 많을수록 더욱 풍화 될 것입니다.
이 과정으로 인한 퇴적물은 해저에 축적되어 최대 40 %의 수중 수를 함유합니다. 판 경계에서 섭입이 발생하면 지구 표면 아래 약 62 마일 (100km)의 맨틀로 전달됩니다.
이 지하 지층에 묶인 물은 차례로 플레이트 운동을 가능하게하는 일종의 윤활제 역할을합니다. 물이 바위를 묶는 채권을 깨뜨릴 수 있기 때문에 더 가단성과 유동적 인 유동적입니다. Spohn은“행성이 맨틀에 물이 없다면 판 구조론이 없을 것이며, 여기에는 맨틀의 느린 움직임이 표면을 향해 흔들리는 것이 포함됩니다. 대신 당신은 정체 된 바위 층이있을 것입니다.” 그것이 우리가 머큐리와 달에서 보는 것입니다.
암석의 수분 함량을 증가 시키면 용융점이 줄어 듭니다. 따라서 맨틀에 더 많은 물을 전달하면 더 많은 용융 물질이 생겨 화산 폭발이 발생합니다. Spohn은“이 화산암의 유출은 기본적으로 화강암으로 구성된 대륙 지각을 만드는 것입니다. "이 용해가 생산 될수록 대륙이 더 많이 커지고 있습니다." 번성하는 생물권이 더 많은 물이 맨틀에 도달 할 수 있다는 점을 감안할 때, 그는 대륙의 성장에도 기여할 수 있습니다.
2013 년 Spohn, Dennis Höning 및 다른 두 명의 동료들은 접시 지각이없는 지구의 모습을 상상했습니다. 그들은 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 두 가지 매우 다른 시나리오를 분사했습니다. “생물”의 경우, 생물학적 풍화는 퇴적 된 퇴적물에 기여하여 맨틀의 물 1 백만 부분 당 약 300 개의 부분을 초래했습니다. 이로 인해 지구 표면의 약 40 %를 차지하는 화산 폭발과 대륙이 더 자주 발생했으며, 오늘날 우리가 볼 수있는 세계와 비슷합니다.
방정식에서 생명을 제거하면 매우 다른 행성이 생겼습니다. 퇴적이 감소하면 맨틀에서 농도의 농도가 낮아졌고 (백만 분당 약 40 개만) 대륙 크러스트의 생산이 줄어들었다. 생명이없는 지구는 본질적으로 지표면의 3 %만큼이나 단축 된 지표가 거의없는 물 세계 일 것이라고 예측했다.
.Spohn은“우리는 어느 쪽이 먼저 왔는지, 접시 지각학이나 생명을 말할 수는 없다”고 말했다. “우리가 말할 수있는 것은 기본적으로 서로 안정화한다는 것입니다. 우리가 갑자기 판 구조론을 끄면 우리에게는 그리 좋지 않을 것입니다. 우리가 인생을 끄면 판 구조론에 좋지 않을 것입니다.”
Plate Tectonics가 생명을 더 많이 만들 가능성이 있다는 생각은 외계 생명을 찾기 시작했습니다. 노스 웨스턴 대학 천문학 자 니콜라스 코완 (Nicolas Cowan)과 그의 동료들은 최근 외계인에서 바다와 대륙의 존재를 감지하는 기술을 보여주었습니다. 지금까지 그들은 NASA의 깊은 충격 우주선에 망원경을 사용하여 지구상의 접근 방식을 테스트했습니다. 기본 아이디어는 행성의 색이 축에서 회전함에 따라 시간이 지남에 따라 어떻게 변하는 지 확인하는 것입니다.
Cowan의 팀은 Deep Impact의 작은 망원경으로 24 시간 동안 지구를보고 한 후 바다에 해당하는 파란색, 땅에 해당하는 주황색 및 구름에 해당하는 회색의 세 가지 색상을 가진 행성지도를 만들 수있었습니다. 장기 관찰은 회색 패치 (또는 구름)가 움직이는 것을 보여 주므로 과학자들은 바다와 대륙의 위치에 대한 더 세련된 그림을 얻을 수 있습니다.
이 기술은 아직 원격 행성에 적용되지 않았지만 Cowan은 천체 학자들이 어떤 외계인에 집중할지를 결정하는 데 도움이 될 것이라고 생각합니다. "행성에 대륙이 큰 대륙과 큰 물이 있다면 판 구조론 없이는 그것을 만드는 것은 어렵다"고 그는 말했다. 판 구조론은 생명없이 존재할 가능성이 적습니다.
매사추세츠 케임브리지에 본사를 둔 작가 인 Steve Nadis는 의 편집자입니다. 천문학 및 잡지를 발견하십시오. 그는 의 공동 저자이다 합계의 역사 :하버드에서 150 년의 수학.
참조
1. Kasting, J.F. &Catling, D. 거주 가능한 행성의 진화. 천문학 및 천체 물리학의 연례 검토 41 , 429-463 (2003).
2. Walker, J.C.G., Hays, P.B., &Kasting, J.F. 지구 표면 온도의 장기 안정화를위한 부정적인 피드백 메커니즘. 지구 물리학 연구 저널 86 , 9776-9782 (1981).
3. Honing, D., Hansen-Goos, H., Airo, A., &Spohn, T. Biotic vs. Abiotic Earth :맨틀 수화 및 대륙 범위를위한 모델. 행성 및 우주 과학 (2013). http://dx.doi.org/10.1016/j.pss.2013.10.004에서 검색했습니다.
4. Rosing, M.T., Bird, D.K., Sleep, N.H., Glassley, W., &Albarede, F. 대륙의 상승 - 광합성의 지질 학적 결과에 대한 에세이. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 232 , 99-113 (2006).
5. Steigerwald, B. Epoxi 팀은 외계인을 찾는 새로운 방법을 개발합니다. nasa.gov (2009).
6. Cowen, N.B., et al. 바다를 강화하는 세계의 외계인지도. 천체 물리학 저널 700 , 915-923 (2009).
