Критика на хипотезата за ретка Земја (2)

24.08.2021 01:46

Судир помеѓу две планетарни тела (артистичка замисла).

Слободниот кислород можеби не е ниту редок ниту предуслов за повеќеклеточен живот

Хипотезата дека молекуларниот кислород, неопходен за животинскиот свет, е редок и дека Кислородна револуција (фактор на равенка на ретка Земја fc) може да биде предизвикана и одржена само со тектоника, се чини дека е поништена од поновите откритија.

Ворд и Браунли прашуваат „дали оксигенацијата, а со тоа и појавата на животните, некогаш ќе се случила во свет во кој немало континенти за еродирање“³⁵. Вонземски слободен кислород неодамна беше откриен околу други цврсти објекти, вклучувајќи ги Меркур³⁶, Венера³⁷, Марс³⁸, четирите галилејски месечини на Јупитер³⁹, месечините на Сатурн Енкелад⁴⁰, Диона^41/42 и Реја⁴³, па дури и атмосферата на една комета⁴⁴. Ова ги натера научниците да шпекулираат дали некои процеси освен фотосинтеза можат да генерираат средина богата со слободен кислород. Вордсворт (2014) заклучува дека кислородот генериран поинаку освен преку фотолиза, може да го има веројатно на егзопланети слични на Земјата, и всушност може да доведе до лажно позитивни откритија на живот⁴⁵. Нарита (2015) предлага фотокатализа со титаниум диоксид како геохемиски механизам за производство на атмосфери со кислород⁴⁶.

Откако беше дадено тврдењето на Ворд и Браунли дека „постојат непобитни докази дека кислородот е неопходна состојка за животинскиот свет“⁴⁷, откриени се анаеробни метазои кои навистина метаболизираат без кислород. Spinoloricus cinziae, на пример, вид откриен во хиперсолениот аноксичен басен L'Atalante на дното на Средоземното Море во 2010 година, се чини дека метаболизира со водород, му недостасува митохондрии и наместо тоа користи хидрогенозоми^48/49. Студиите од 2015 година на еукариотскиот род Monocercomonoides на кои им недостасуваат митохондријални органели се исто така значајни, бидејќи не може да се откријат знаци дека митохондриите некогаш биле дел од организмот⁵⁰. Оттогаш, за еукариотите, особено паразитите, е утврдено дека кај нив целосно отсутвува митохондријалниот геном, како што е откритието од 2020 година кај Henneguya zschokkei⁵¹. Понатамошното истражување на алтернативни метаболички патишта што ги користат овие организми, се чини дека предизвикуваат дополнителни проблеми за премисата – дека „кислородот е неопходна состојка за животинскиот свет“.

Стивенсон (2015) предложи други алтернативи на мембрана за комплексен живот во светови без кислород⁵². Во 2017 година, научниците од Астробиолошкиот институт на НАСА ги открија неопходните хемиски предуслови за формирање на азотозоми на месечината на Сатурн, Титан, свет во кој недостасува атмосферски кислород⁵³. Независни студии на Ширмајстер и Милс заклучија дека повеќеклеточниот живот на Земјата постоел пред Големиот настан на оксигенација, а не како последица од тоа^54/55 .

Научниците од НАСА, Хартман и Мекеј, тврдат дека тектониката на плочите всушност може да го забави подемот на оксигенација (и со тоа да го спречи комплексниот живот отколку да го поддржува)⁵⁶. Компјутерското моделирање на Тилман Спон во 2014 година откри дека тектониката на плочите на Земјата можеби настанала како последица од појавата на комплексен живот, отколку обратно како што сугерира хипотезата за ретка Земја. Дејството на лишаите врз карпите може да придонесе за формирање зони на субдукција во присуство на вода⁵⁷. Кастинг тврди дека ако оксигенацијата ја предизвикала Кембријската експлозија, тогаш секоја планета со фотосинтеза што произведува кислород треба да има комплексен живот⁵⁸.

Комплексниот живот може да постои во средини слични на црните хидротермални извори на Земјата.

Магнетосферата можеби не е ретка или услов

Важноста на магнетното поле на Земјата за развојот на комплексен живот е оспорена. Потеклото на магнетното поле на Земјата останува мистерија⁵⁹, иако се чини дека присуството на магнетосфера е релативно вообичаено за поголеми планетарни масивни објекти, бидејќи сите планети на Сончевиот систем поголеми од Земјата поседуваат магнетосфера⁶⁰. Има сè повеќе докази за сегашна или мината магнетна активност дури и кај објекти мали како Месечината, вклучувајќи ги Ганимед, Меркур и Марс⁶¹. Без доволно мерење, сегашните студии мошне се потпираат на методите за моделирање развиени во 2006 година од страна на Олсон и Кристенсен за да се предвиди јачината на полето⁶². Користејќи примерок од 496 планети, таквите модели предвидуваат дека Kepler-186f е една од неколкуте планети со големина на Земјата што би поддржувала магнетосфера (иако таквото поле околу оваа планета во моментов не е потврдено)⁶³. Сепак, актуелни неодамнешни емпириски докази укажуваат на појава на многу поголеми и помоќни полиња од оние што се наоѓаат во нашиот Сончев систем, од кои некои не можат да се објаснат со овие модели^64/65.

Кастинг тврди дека атмосферата обезбедува доволна заштита од космичките зраци дури и за време на пресврт на магнетниот пол и губење атмосфера со прскање⁶⁶. Кастинг, исто така, ја отфрла улогата на магнетното поле во еволуцијата на еукариотите, наведувајќи ја возраста на најстарите познати магнетофосили⁶⁷.

Голема месечина можеби не е ниту ретка, ниту неопходна

Условот за голема месечина (фактор на равенка на ретка Земја fm) исто така е оспорен. Дури и да се бара постоење на голема месечина, една таква појава можеби не е единствена како што е предвидено со хипотезата за ретка Земја. Неодамнешен труд на Едвард Белбруно и Ричард Гот од Универзитетот Принстон сугерира дека џиновски импактори, како што се оние што можеби ја формирале Месечината, навистина можат да се формираат во планетарни астероидни точки (L4 или L5 Лагранжова точка), што значи дека слични околности може да се појават и на други планетарни системи⁶⁸.

Тврдењето дека стабилизацијата на Месечината на косината и вртењето на Земјата е услов за комплексен живот е доведена во прашање. Кастинг тврди дека Земјата без месечина сè уште би поседувала живи светови со клима погодна за комплексен живот и се прашува дали може да се предвиди брзината на вртење на Земјата без месечина⁶⁹. Иако теоријата на џиновски импактори претпоставува дека импактот што ја формирал Месечината ја зголемил ротационата брзина на Земјата за да направи еден ден да трае околу 5 часа, Месечината полека „украде“ голем дел од оваа брзина за да го намали сончевиот ден на Земјата оттогаш на околу 24 часа и продолжува да го прави тоа: за 100 милиони години сончевиот ден на Земјата ќе биде приближно 24 часа 38 минути (исто како и сончевиот ден на Марс), а за 1 милијарда години, 30 часа 23 минути. Поголемите секундарни тела би вршеле пропорционално поголеми гравитациски сили, кои, пак, би ги забавиле нивните примарни тела побрзо и потенцијално би го зголемиле сончевиот ден на некоја планета во сите други аспекти како Земјата на повеќе од 120 часа во рок од неколку милијарди години. Овој долг сончев ден би ја направил ефективната дисипација на топлина за организмите во тропските и суптропските предели исклучително тешка на сличен начин како и синхроната ротација за црвена џуџеста sвезда. Кратките денови (голема брзина на ротација) предизвикуваат голема брзина на ветерот на земјишно ниво. Долгите денови (бавна брзина на ротација) предизвикуваат дневните и ноќните температури да бидат премногу екстремни⁷⁰.

Приказ на Сонцето и планетите на Сончевиот систем и редоследот на планетите. Хипотезата за Ретката Земја тврди дека без таков распоред, особено присуството на масивниот гасен гигант Јупитер (петтата планета од Сонцето и најголемата), немало да настане комплексен живот на Земјата.

Многу приврзаници на хипотезата за ретка Земја тврдат дека тектониката на плочи на Земјата веројатно нема да постои ако не се ротациските сили на Месечината^71/72 . Хипотезата дека ротациското влијание на Месечината ја иницирало или ја одржувала тектониката на плочите на Земјата останува недокажана, иако барем една студија имплицира временска корелација со формирањето на Месечината⁷³. Доказите за минатото постоење на тектоника на плочи на планети како Марс⁷⁴, кои можеби никогаш немале голема месечина, се спротивставуваат на овој аргумент. Кастинг тврди дека не е потребна голема месечина за да започне тектоника на плочи⁷⁵.

Може да се појави комплексен живот во алтернативни животни средини

Застапниците на хипотезата за Ретката Земја тврдат дека едноклеточниот живот може да биде вообичаен, иако комплексниот живот бара да се појават специфични услови на животна средина. Критичарите сметаат дека животот може да настане на месечината на гасен џин, иако ова е помалку веројатно ако животот бара вулканизам. Месечината мора да има потреси за да предизвика ротациско загревање, но не толку драматични како што е видено на Јупитеровата Јо. Сепак, месечината е во интензивните зрачни зони на гасниот џин, стерилизирајќи секаква биолошка разновидност пред да може да се воспостави. Дирк Шулце-Макуч го оспорува ова, претпоставувајќи алтернативни биохемиски тела за вонземски живот⁷⁶. Додека поддржувачите на хипотезата за Ретката Земја тврдат дека само микробни екстремофили можат да постојат во подземни средини далеку од Земјата, некои тврдат дека може да се појави и комплексен живот во овие средини. Примери за екстремофилни животни како што е Hesiocaeca methanicola, животно кое живее во океанските супстанции на метан хидрат, што најчесто се наоѓаат во надворешниот Сончев систем, тихоходките кои можат да преживеат во вакуумот на вселената⁷⁷ или Halicephalobus mephisto, кој постои при уништувачки притисок, запаливи температури и екстремно ниски нивоа на кислород 3,6 километри длабоко во Земјината кора⁷⁸, критичарите понекогаш ги наведуваат овие факти како комплексен живот способен да напредува во „вонземски“ средини. Џил Тартер се спротивставува на класичниот контрааргумент дека овие видови се прилагодиле на овие средини отколку тоа дека се појавиле во нив, сугерирајќи дека не можеме да претпоставиме услови за појава на живот, кои всушност не се познати⁷⁹. Постојат сугестии дека комплексниот живот би можел да настане во услови под површината, кои можат да бидат слични на оние каде што може да настане живот на Земјата, како што се ротациско загреаните подземни површини на Европа или Енкелад^80/81. Античките заобиколувачки екосистеми како овие поддржуваат комплексен живот на Земјата, како што е Riftia pachyptila, кои постојат целосно независни од површинската биосфера⁸².

_____________________________

35. Ward & Brownlee 2000, p. 217
36. Killen, Rosemary; Cremonese, Gabrielle; Lammer, Helmut; et al. (2007). "Processes that Promote and Deplete the Exosphere of Mercury". Space Science Reviews. 132 (2–4): 433–509.
37. Gröller, H.; Shematovich, V. I.; Lichtenegger, H. I. M.; Lammer, H.; Pfleger, M.; Kulikov, Yu. N.; Macher, W.; Amerstorfer, U. V.; Biernat, H. K. (2010). "Venus' atomic hot oxygen environment". Journal of Geophysical Research. 115 (E12): E12017.
38. Mahaffy, P. R.; et al. (2013). "Abundance and Isotopic Composition of Gases in the Martian Atmosphere from the Curiosity Rover". Science. 341 (6143): 263–266.
39. Spencer, John R.; Calvin, Wendy M.; Person, Michael J. (1995). "Charge-coupled device spectra of the Galilean satellites: Molecular oxygen on Ganymede". Journal of Geophysical Research. 100 (E9): 19049.
40. Esposito, Larry W.; et al. (2004). "The Cassini Ultraviolet Imaging Spectrograph Investigation". Space Science Reviews. 115 (1–4): 299–361.
41. Tokar, R. L.; Johnson, R. E.; Thomsen, M. F.; Sittler, E. C.; Coates, A. J.; Wilson, R. J.; Crary, F. J.; Young, D. T.; Jones, G. H. (2012). "Detection of exospheric O2+at Saturn's moon Dione". Geophysical Research Letters.
42. Glein, Christopher R.; Baross, John A.; Waite, J. Hunter (2015). "The pH of Enceladus' ocean". Geochimica et Cosmochimica Acta. 162: 202–219.
43. Teolis; et al. (2010). "Cassini Finds an Oxygen-Carbon Dioxide Atmosphere at Saturn's Icy Moon Rhea". Science. 330 (6012): 1813–1815.
44. There's Primordial Oxygen Leaking From Rosetta's Comet, By Maddie Stone, Oct 31, 2015, Gizmodo Australia
45. Hall, D. T.; Strobel, D. F.; Feldman, P. D.; McGrath, M. A.; Weaver, H. A. (1995). "Detection of an oxygen atmosphere on Jupiter's moon Europa". Nature. 373 (6516): 677–679.
46. Narita, Norio; Enomoto, Takafumi; Masaoka, Shigeyuki; Kusakabe, Nobuhiko (2015). "Titania may produce abiotic oxygen atmospheres on habitable exoplanets". Scientific Reports. 5: 13977.
47. Ward & Brownlee 2000, p. 217
48. Oxygen-Free Animals Discovered-A First, National Geographic news
49. Danovaro R; Dell'anno A; Pusceddu A; Gambi C; et al. (April 2010). "The first metazoa living in permanently anoxic conditions". BMC Biology. 8 (1): 30.
50. Karnkowska, Anna; Vacek, Vojtěch; Zubáčová, Zuzana; Treitli, Sebastian C.; Petrželková, Romana; Eme, Laura; Novák, Lukáš; Žárský, Vojtěch; Barlow, Lael D.; Herman, Emily K.; Soukal, Petr (2016). "A Eukaryote without a Mitochondrial Organelle". Current Biology. 26 (10): 1274–1284.
51. Yahalomi, Dayana; Atkinson, Stephen D.; Neuhof, Moran; Chang, E. Sally; Philippe, Hervé; Cartwright, Paulyn; Bartholomew, Jerri L.; Huchon, Dorothée (19 February 2020). "A cnidarian parasite of salmon (Myxozoa: Henneguya) lacks a mitochondrial genome". Proceedings of the National Academy of Sciences. 117 (10): 5358–5363.
52. Stevenson, J.; Lunine, J.; Clancy, P. (2015). "Membrane alternatives in worlds without oxygen: Creation of an azotosome". Science Advances. 1 (1): e1400067.
53. NASA Finds Moon of Saturn Has Chemical That Could Form ‘Membranes’, Written by NASA; Rob Garner, Astrobiology
54. Schirrmeister, B. E.; de Vos, J. M.; Antonelli, A.; Bagheri, H. C. (2013). "Evolution of multicellularity coincided with increased diversification of cyanobacteria and the Great Oxidation Event". Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (5): 1791–1796.
55. Mills, D. B.; Ward, L. M.; Jones, C.; Sweeten, B.; Forth, M.; Treusch, A. H.; Canfield, D. E. (2014). "Oxygen requirements of the earliest animals". Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (11): 4168–4172.
56. Hartman H, McKay CP "Oxygenic photosynthesis and the oxidation state of Mars." Planet Space Sci. 1995 Jan-Feb;43(1-2):123-8.
57. Choi, Charles Q. (2014). "Does a Planet Need Life to Create Continents?". Astrobiology Magazine.
58. Kasting 2001, p. 130
59. Borlina, Cauê S.; Weiss, Benjamin P.; Lima, Eduardo A.; Tang, Fengzai; Taylor, Richard J. M.; Einsle, Joshua F.; Harrison, Richard J.; Fu, Roger R.; Bell, Elizabeth A.; Alexander, Ellen W.; Kirkpatrick, Heather M.; Wielicki, Matthew M.; Harrison, T. Mark; Ramezani, Jahandar; Maloof, Adam C. (2020). "Reevaluating the evidence for a Hadean-Eoarchean dynamo". Science Advances. 6 (15): eaav9634.
60. "Planetary Shields: Magnetospheres". NASA.
61. Breuer, Doris; Labrosse, Stephane; Spohn, Tilman (2010). "Thermal Evolution and Magnetic Field Generation in Terrestrial Planets and Satellites". Space Science Reviews. 152 (1–4): 449–500.
62. McIntyre, Sarah R N; Lineweaver, Charles H; Ireland, Michael J (2019). "Planetary Magnetism as a Parameter in Exoplanet Habitability". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
63. McIntyre, Sarah R N; Lineweaver, Charles H; Ireland, Michael J (2019). "Planetary Magnetism as a Parameter in Exoplanet Habitability". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
64. Cauley, P. Wilson; Shkolnik, Evgenya L.; Llama, Joe; Lanza, Antonino F. (2019). "Magnetic field strengths of hot Jupiters from signals of star–planet interactions". Nature Astronomy. 3 (12): 1128–1134.
65. Kao, Melodie M.; Hallinan, Gregg; Pineda, J. Sebastian; Stevenson, David; Burgasser, Adam (2018). "The Strongest Magnetic Fields on the Coolest Brown Dwarfs". The Astrophysical Journal Supplement Series. 237 (2): 25.
66. Kasting 2001, pp. 118–120
67. Kasting 2001, pp. 128–129
68. Belbruno, E.; J. Richard Gott III (2005). "Where Did The Moon Come From?". The Astronomical Journal. 129 (3): 1724–1745.
69. Kasting 2001, pp. 118–120
70. discovery.com What If Earth Became Tidally Locked? 2 February 2013
71. Ward & Brownlee 2000, p. 233
72. Nick, Hoffman (11 June 2001). "The Moon And Plate Tectonics: Why We Are Alone". Space Daily.
73. Turner, S.; Rushmer, T.; Reagan, M.; Moyen, J.-F. (2014). "Heading down early on? Start of subduction on Earth". Geology. 42 (2): 139–142.
74. Stuart Wolpert (9 August 2012). "UCLA scientist discovers plate tectonics on Mars"
75. Kasting 2001, pp. 118–120
76. Dirk Schulze-Makuch; Louis Neal Irwin (2 October 2008). Life in the Universe: Expectations and Constraints. Springer Science & Business Media. p. 162.
77. Dean, Cornelia (7 September 2015). "The Tardigrade: Practically Invisible, Indestructible 'Water Bears'". New York Times.
78. Mosher, Dave (2 June 2011). "New "Devil Worm" Is Deepest-Living Animal Species evolved to withstand heat and crushing pressure". National Geographic News.
79. Tarter, Jill. "Exoplanets, Extremophiles, and the Search for Extraterrestrial Intelligence". State University of New York Press.
80. Reynolds, R.T.; McKay, C.P.; Kasting, J.F. (1987). "Europa, Tidally Heated Oceans, and Habitable Zones Around Giant Planets". Advances in Space Research. 7 (5): 125–132.
81. За детална критика на хипотезата за ретката Земја, види Cohen & Stewart 2002.
82. Vaclav Smil (2003). The Earth's Biosphere: Evolution, Dynamics, and Change. MIT Press. p. 166.