Planeta unică (2): Minunea climei

Earth Atât pentru ateu, cât și pentru credincios, clima planetei noastre apare ca un miracol.

Un mare număr de factori influențează și susține clima pământului. Miracolul constă în extraordinara calibrare a acestor factori, care face viața posibilă. Ea este cu atât mai complexă, cu cât unii dintre factori prezintă fenomenul de retroacțiune prin care efectul lor este sau amplificat sau estompat.

Retroacțiunea este fenomenul prin care efectul unui proces acționează asupra cauzei. Ea poate fi de două feluri: pozitivă sau negativă. În retroacțiunea pozitivă, un fenomen duce la propria lui amplificare, până la posibilitatea distrugerii sistemului în care apare. Un incendiu într-o pădure este un fenomen cu retroacțiune pozitivă. Un copac care arde ridică temperatura din jurul lui, reduce umiditatea și duce la aprinderea altor copaci. Când mai muți copaci ard, temperatura crește și mai mult, ceea ce face ca și mai mulți copaci să ia foc.

În retroacțiunea negativă, orice amplificare a unui fenomen creează automat o reacție care duce la o reducere a intensității fenomenului. Un organism viu are nenumărate fenomene cu retroacțiune. Lipsa hranei duce la foame, care împinge ființa vie să se hrănească, ceea ce duce la senzația de sațietate, care determină stoparea hrănirii. Balanța chimică din organism este susținută de mecanisme cu retroacțiune. Când corpul are un exces de o anumită substanță, o elimină pe diferite căi, iar când are o lipsă, o acumulează treptat.

Clima pământului este reglată atât de mecanisme cu retroacțiune pozitivă cât și de mecanisme cu retroacțiune negativă.

Circuitul apei este reglat de retroacțiuni negative. Expusă soarelui, apa din ocean se evaporează și rotația pământului face ca norii să circule în atmosferă. Când suprafața norilor crește, culoarea lor albă reflectă (în loc să capteze) razele soarelui, ceea ce duce la scăderea temperaturii, ceea ce face ca apa să se condenseze, să cadă sub formă de ploaie, făcând viața posibilă pe continente. De pe continente, apa se adună în râuri care se scurg în ocean, de unde este din nou evaporată.

În timp ce retroacțiunea negativă duce la o stabilitate a sistemului, retroacțiunea pozitivă are efectul contrar. Un exemplu de retroacțiune negativă în sistemul climei pământului sunt calotele de gheață de la poli. Dacă din anumite cauze calotele își măresc suprafața, o mai mare parte a suprafeței pământului devine albă. Culoarea albă reflectă razele soarelui, ceea ca face ca pământul să capteze mai puțină căldură. Aceasta duce la o răcire a climei și la o și mai mare creștere a calotelor polare. Invers, dacă din alte cauze calotele scad, pământul reflectă mai puțin razele soarelui și în schimb le captează, ceea ce duce la o creștere generală a temperaturii, ceea ce reduce și mai mult suprafața calotelor. Avem astfel de-a face cu fenomene galopante care pot duce la o totală dezechilibrare a climei.

Unii climatologi cred că o astfel de dezechilibrare s-a produs în trecut, poate în mai multe rânduri, în ceea ce ei numesc „pământul bulgăre de zăpadă”. În timp ce fenomenul s-ar fi putut repeta de mai multe ori în istoria planetei, se crede că mai recent ar fi avut loc în perioada geologică numită Cryogen, cu între 635 milioane și 850 milioane de ani în urmă. În perioada de „bulgăre de zăpadă” întreg pământul ar fi fost acoperit de un strat de gheață de zeci de metri grosime. Dar dacă fenomenul are retroacțiune pozitivă, întrebarea este cum s-a ieșit din această stare. Ipoteza cea mai plauzibilă este că gheața a fost străpunsă de activitatea vulcanilor, care au suficientă forță și energie să pătrundă prin grosimea gheții. Vulcanii au dat gheața înapoi în două feluri. Pe de o parte au introdus mai mult bioxid de carbon în atmosferă, intensificând efectul de seră și prin urmare ridicând temperatura atmosferei. Pe de altă parte, prin deșeurile lor au schimbat culoarea unei mari suprafeței a pământului, de la un alb complet la culori întunecate, care absorb căldura, ducând astfel la topirea gheții.

În ciuda acestor variații în clima pământului, este cert că de aproximativ patru miliarde de ani clima (și în particular temperatura atmosferei) a rămas în mare parte constantă. Acesta este un fapt remarcabil, dat fiind că două planete surori ale pământului, Venus și Marte au evoluat către o stare în care viața nu mai este posibilă. Atmosfera planetei Marte este extrem de rarefiată și cu o temperatură medie de -46° C, în timp ce Venus are o atmosferă de o sută de ori mai densă decât pământul și cu o temperatură medie de +461° C.

Dar temperatura nu este singurul ingredient a cărui calibrare trebuie să fie extrem de precisă. Există și alte condiții necesare vieții, care prezintă același aspect al unui echilibru neîntrerupt de-a lungul epocilor geologice.

  • Intensitatea vânturilor este favorabilă vieții. La vârful atmosferei planetei Venus au fost măsurate vânturi de 300 km/oră, iar pe Jupiter vânturile ating 618 km/oră! Vânturile sunt importante pentru că ajută la egalizarea temperaturilor și la circuitul apei. Pe de altă parte, furtunile puternice ar face imposibilă existența pe uscat a oricăror organisme superioare. Pământul are exact vânturile care sunt favorabile vieții.
  • Sarea din oceane se păstrează la același concentrație de aproximativ 3,4%. Cele mai multe organisme vii nu supraviețuiesc la concentrații de mai mult de 5%. Nu se cunosc exact mecanismele prin care concentrarea sării rămâne constantă, dat fiind că ea ar trebui în mod normal să crească, deoarece râurile aduc cantități adiționale de sare de-a lungul milioanelor de ani, iar pe altă parte sarea este lăsată în oceane atunci când apa se evaporă.
  • Oxigenul din atmosferă se păstrează la o concentrație de 20,95%. Faptul nu este de loc trivial, deoarece oxigenul este o substanță foarte reactivă, care în timp se combina cu alte substanțe (de exemplu fierul, ducând la rugină) și ar trebui ca treptat să dispară din aer. Ceea ce susține concentrația oxigenului la nivel constant este prezența plantelor sau a microorganismelor care (prin fotosinteză sau alte procese) preiau oxigenul din bioxidul de carbon și îl eliberează în atmosferă.

Toate aceste procese care țin clima într-o stare de homeostazie (echilibru dinamic) sunt influențate de o serie de factori extrem de complecși. Printre aceștia:

Distanța de soare Influențează temperatura de la suprafața planetei.
Luna Luna creează mareele, care au un rol important în schimbul de element dintre oceane și continente. Luna stabilizează înclinația axei pământului, ceea ce produce anotimpuri constante și predictibile
Inclinația axei Înclinația axei pământului are un rol important, prin aceea că asigură expunerea către soare a întregii suprafețe a planetei.
Viteza de rotație în jurul axei Determină viteza vânturilor și a curenților în oceane, păstrându-le la un nivel optim.
Mișcările plăcilor tectonice Mișcările plăcilor tectonice au un rol complex, și benefic pentru viață. Printre altele, pe faliile dintre plăci se face un schimb între substanțele din interiorul planetei și cele de la suprafață. Fără acest schimb, în timp s-ar produce un dezechilibru chimic.
Activitatea vulcanică Vulcanii restabilesc echilibrul anumitor gaze în atmosferă, cum ar fi metanul, care joacă un rol în păstrarea parțială a unui efect de seră.
Compoziția rocilor Rocile reacționează cu anumite gaze din atmosferă (cum ar fi bioxidul de carbon sau oxigenul), păstrând concentrația optimă a acestor gaze.
Masa biologică Plantele extrag oxigenul din bioxidul de carbon din atmosferă și mențin o concentrație optimă de oxigen. De asemenea, plantele și microorganismele modifică culoarea planetei, ceea ce asigură reținerea energiei provenite din razele soarelui.
Apa Prezența apei nu este un dat absolut. Apa lipsește de pe alte planete. Chiar dacă a fost prezentă inițial pe Marte, a fost răspândită în mediul cosmic înconjurător datorită absenței unui câmp magnetic ca cel al pământului.

 

Este posibil ca să existe mulți alți factori de care nu suntem încă conștienți. Miracolul constă în calibrarea perfectă a acestor factori, care menține o climă constantă și favorabilă vieții de-a lungul a miliarde de ani. De fapt unii oameni de știință au ajuns la concluzia că pământul se află mai degrabă într-un echilibru instabil. Dispariția sau chiar o schimbare minoră a unuia din factori ar putea face viața imposibilă. Se pare că în acest moment al istoriei planetei, omul este cel mai mare pericol pentru echilibrul climei. Poluarea, tăierea pădurilor, emisiile de bioxid de carbon sau alte gaze care intensifică efectul de seră ar putea duce la un dezastru ecologic major.

Cum explicăm perfecțiunea climei pământului? Cunosc trei explicații:

  1. Explicația naturalistă: Din miliardele de miliarde de planete din univers, s-a întâmplat ca una (sau poate mai multe) să aibă exact acele condiții care creează o climă favorabilă vieții.
  2. Explicația teleologică: A existat o intenție a unui Dumnezeu creator de a crea o lume favorabilă vieții.
  3. Ipoteza Gaia: În anii 70 chimistul James Lovelock a avansat ipoteza că pământul este asemenea unei ființe vii, care își păstrează singură un echilibru dinamic. Viața însăși, odată apărută, reglează clima planetei pentru a o face și mai favorabilă vieții. Lovelock a preluat numele de Gaia de la zeița greacă a Terrei.

„Ipoteza Gaia” a atras numeroase critici din partea oamenilor de știință, care o privesc ca un amestec de fantezie și superstiție, nefiind bazată pe observații științifice sau pe un cadru teoretic solid.

Explicația naturalistă este singura care rămâne celor care vor să evite cu orice preț idea unui Creator inteligent care-și realizează propriile scopuri în începuturile și evoluția universului. Cu toate că are o anumită raționalitate, ea ne lasă nemulțumiți, făcând apel la un joc de probabilități care poate explica orice fără a explica nimic.  Într-un articol anterior m-am referit la problemele unei astfel de explicații.

Îl las pe cititor să aleagă varianta care i se pare cea mai rațională și plauzibilă.

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s