Os cientistas finalmente têm uma explicação para o quebra-cabeça Gaia

Os cientistas finalmente têm uma explicação para o quebra-cabeça GaiaRomolo Tavani / shutterstock

Nós provavelmente nunca saberemos como a vida na Terra começou. Talvez em uma piscina rasa iluminada pelo sol. Ou no oceano esmagador se estende por quilômetros abaixo da superfície, perto de fissuras na crosta terrestre que expeliram uma sopa quente rica em minerais. Enquanto há boas evidências para a vida pelo menos 3.7 bilhões de anos atrás, não sabemos precisamente quando começou.

Mas essas eras passageiras produziram algo talvez ainda mais notável: a vida persistiu. Apesar dos enormes impactos de asteróides, da atividade vulcânica cataclísmica e das mudanças climáticas extremas, a vida conseguiu não apenas se apegar ao nosso mundo rochoso, mas também prosperar.

Como isso aconteceu? Pesquisa que publicamos recentemente com colegas em Tendências em Ecologia e Evolução oferece uma parte importante da resposta, fornecendo uma nova explicação para a hipótese de Gaia.

Desenvolvido pelo cientista e inventor James Lovelocke microbiologista Lynn Margulis, pela Hipótese Gaia originalmente propuseram que a vida, através de suas interações com a crosta terrestre, os oceanos e a atmosfera, produzia um efeito estabilizador nas condições da superfície do planeta - em particular a composição da atmosfera e do clima. Com um processo de auto-regulação em vigor, a vida foi capaz de sobreviver sob condições que a teriam eliminado em planetas não reguladores.

Lovelock formulou a hipótese de Gaia enquanto trabalhava para a NASA nos 1960s. Ele reconheceu que a vida não foi um passageiro passivo na Terra. Em vez disso, remodelou profundamente o planeta, criando novas rochas, como o calcário, afetando a atmosfera produzindo oxigênio e impulsionando os ciclos de elementos como nitrogênio, fósforo e carbono. A mudança climática produzida pelo homem, que é em grande parte uma consequência da queima de combustíveis fósseis e da liberação de dióxido de carbono, é a última maneira pela qual a vida afeta o sistema terrestre.

Embora agora seja aceito que a vida é uma força poderosa no planeta, a hipótese de Gaia permanece controversa. Apesar das evidências de que as temperaturas da superfície, salvo algumas exceções notáveis, permaneceram dentro do intervalo necessário para a água líquida generalizada, muitos cientistas atribuem isso simplesmente à boa sorte. Se a Terra tivesse descido completamente para uma casa de gelo ou casa quente (pense em Marte ou Vênus), então a vida teria se tornado extinta e não estaríamos aqui para nos perguntar sobre como ela havia persistido por tanto tempo. Esta é uma forma de argumento de seleção antrópica que diz que não há nada para explicar.

Claramente, a vida na Terra teve sorte. Em primeiro lugar, a Terra está dentro da zona habitável - orbita o sol a uma distância que produz temperaturas superficiais requeridas para a água líquida. Existem formas de vida alternativas e talvez mais exóticas no universo, mas a vida como a conhecemos requer água. A vida também teve sorte de evitar impactos muito grandes de asteróides. Um pedaço de rocha significativamente maior que o que levou ao desaparecimento dos dinossauros alguns 66m anos atrás poderia ter esterilizado completamente a Terra.


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Mas e se a vida tivesse sido capaz de empurrar para baixo de um lado da balança da fortuna? E se a vida, de alguma forma, fizesse a sua própria sorte ao reduzir os impactos dos distúrbios em escala planetária? Isso leva à questão central pendente na hipótese de Gaia: como a autorregulação planetária deve funcionar?

Embora a seleção natural seja um poderoso mecanismo explicativo que pode explicar grande parte da mudança que observamos nas espécies ao longo do tempo, faltou-nos uma teoria que pudesse explicar como os elementos vivos e não vivos de um planeta produzem autorregulação. Consequentemente, a hipótese de Gaia tem sido tipicamente considerada interessante, mas especulativa - e não fundamentada em qualquer teoria testável.

Selecionando para estabilidade

Nós achamos que finalmente temos uma explicação para a hipótese de Gaia. O mecanismo é "seleção seqüencial". Em princípio é muito simples. À medida que a vida emerge em um planeta, ela começa a afetar as condições ambientais, e isso pode se organizar em estados estabilizadores que agem como um termostato e tendem a persistir, ou desestabilizar estados inconstantes, como o eventos de bola de neve que quase extinguiu os primórdios da vida complexa mais de 600m anos atrás.

Se estabilizar, então, a cena está pronta para uma evolução biológica que, com o tempo, reconfigurará o conjunto de interações entre a vida e o planeta. Um exemplo famoso é o origem da fotossíntese produtora de oxigênio em torno 3 bilhões de anos atrás, em um mundo anteriormente desprovido de oxigênio. Se essas interações mais recentes estão se estabilizando, o sistema planetário continua a se auto-regular. Mas novas interações também podem produzir rupturas e feedbacks descontrolados. No caso da fotossíntese, levou a um aumento abrupto nos níveis de oxigênio atmosférico noGrande Evento de Oxidação”Em torno de 2.3 bilhões de anos atrás. Este foi um dos raros períodos na história da Terra, onde a mudança foi tão pronunciada que provavelmente acabou com grande parte da biosfera estabelecida, efetivamente reiniciando o sistema.

O mecanismo de seleção.

As chances da vida e do ambiente se organizarem espontaneamente em estados auto-reguladores podem ser muito maiores do que você esperaria. Se fato, dada a biodiversidade suficiente, pode ser extremamente provável. Mas há um limite para essa estabilidade. Empurre o sistema muito longe e ele pode ir além de um ponto de inflexão e cair rapidamente para um estado novo e potencialmente muito diferente.

Este não é um exercício puramente teórico, pois achamos que podemos testar a teoria de várias maneiras diferentes. Na menor escala que envolveria experimentos com diversas colônias bacterianas. Em uma escala muito maior, envolveria a busca de outras biosferas ao redor de outras estrelas, que poderíamos usar para estimar o número total de biosferas no universo - e, portanto, não apenas a probabilidade de que a vida surja, mas também que persista.

A relevância de nossas descobertas para as atuais preocupações com as mudanças climáticas não nos escapou. O que quer que os humanos façam, a vida continuará de um jeito ou de outro. Mas se continuarmos emitindo gases de efeito estufa e assim mudarmos a atmosfera, corremos o risco de produzir mudanças climáticas perigosas e potencialmente descontroladas. Isso poderia eventualmente impedir a civilização humana de afetar a atmosfera, mesmo porque não restará nenhuma civilização humana.

A ConversaçãoA auto-regulação gaiana pode ser muito eficaz. Mas não há evidência de que prefere uma forma de vida a outra. Inúmeras espécies surgiram e depois desapareceram da Terra nos últimos 3.7 bilhões de anos. Não temos motivos para pensar que Homo sapiens são diferentes a esse respeito.

Sobre o autor

James Dyke, professor associado de ciências da sustentabilidade, Universidade de Southampton e Tim Lenton, diretor do Global Systems Institute, Universidade de Exeter

Este artigo foi originalmente publicado em A Conversação. Leia o artigo original.

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