Ինչպիսի՞ն կլիներ Երկիրը, եթե նրա վրա երբեք կյանք չառաջանար։ Գիտնականները փորձել են պատասխանել այս հարցին՝ համակարգչային մոդելի միջոցով ուսումնասիրելով անկենդան Երկրի զարգացման 5 միլիարդ տարվա պատմությունը։ Արդյունքները բավական անսպասելի են։ Դրանք կարող են փոխել մեր պատկերացումները ոչ միայն Երկրի, այլև այլ մոլորակներում կյանքի որոնման մասին։ Սակայն հետազոտության հեղինակները շեշտում են, որ համակարգչային մոդելն ամբողջությամբ չի կարող արտացոլել իրականությունը և որոշ պարզեցումներ է պարունակում։
Գեայի վարկածը. կարո՞ղ է կյանքն ինքնուրույն կարգավորել Երկրի կլիման
Երկիրը կարո՞ղ է ինքնուրույն պահպանել կյանքի համար անհրաժեշտ պայմանները։ Մոտ կես դար առաջ գիտնականներն առաջ քաշեցին Գեայի վարկածը։ Ըստ այդ վարկածի՝ կենդանի օրգանիզմները մեծ ազդեցություն ունեն մթնոլորտի, ջրի և հողի վրա։ Ավելին՝ հենց կյանքի գոյությունն է օգնում Երկրին պահպանել այն պայմանները, որոնք անհրաժեշտ են կենդանի օրգանիզմների համար։
Ստացվում է, որ բնությունն ունի ինքնակարգավորման յուրօրինակ համակարգ։ Երբ շրջակա միջավայրի պայմանները չափազանց փոխվում են, բնական գործընթացները նպաստում են հավասարակշռության վերականգնմանը։
Սակայն այս գաղափարը գիտականորեն ստուգելը հեշտ չէ։ Պատճառն այն է, որ մենք ուսումնասիրելու համար ընդամենը մեկ Երկիր ունենք, իսկ կյանքը մեր մոլորակի վրա առաջացել է դրա ձևավորումից համեմատաբար կարճ ժամանակ անց։
The Planetary Science Journal գիտական ամսագրում հրապարակված նոր հետազոտության հեղինակները որոշել են խնդրին այլ տեսանկյունից մոտենալ։ Նրանք ստեղծել են Երկրի համակարգչային մոդելը՝ պատկերացնելով, որ մեր մոլորակի վրա կյանք ընդհանրապես չի առաջացել։
Գիտնականներին հետաքրքրել է մի հարց. արդյո՞ք մոլորակի վրա կյանքի գոյությունը պարտադիր պայման է, որպեսզի այն միլիարդավոր տարիներ շարունակի պիտանի մնալ կյանքի համար։
Երկիր, որտեղ նույնիսկ մեկ մանրէ չկա
Հետազոտությունը ղեկավարել է Վաշինգտոնի համալսարանի աստղակենսաբան Սամանթա Գիլբերտ-Ջանիզեկը։ Նրա գլխավորած խումբը ստեղծել է Երկրի համակարգչային մոդելը՝ ներառելով գրեթե ամեն ինչ՝ բացի կենդանի օրգանիզմներից։
Մոդելում հաշվի են առնվել մոլորակի միջուկը, թիկնոցը, երկրակեղևը, մթնոլորտը, օվկիանոսները և Արեգակի լույսը։ Ծրագիրը հաշվարկել է, թե ինչպես են տարբեր նյութերը տեղափոխվում մի միջավայրից մյուսը՝ Երկրի ընդերքից մթնոլորտ, մթնոլորտից ջուր, իսկ ջրից՝ ապարներ։
Ընդհանուր առմամբ, գիտնականները հետևել են մոլորակի 19 կարևոր ցուցանիշների փոփոխությանը։ Դրանց թվում են Երկրի ընդերքից արտազատվող ջերմությունը, ծովի ջրի բաղադրությունը և մակերևույթի ջերմաստիճանը։
Հաշվարկներն ընդգրկել են շուրջ 5 միլիարդ տարվա ժամանակահատված՝ սկսած Երկրի ձևավորումից մինչև մեր օրերից մոտ 500 միլիոն տարի հետո։
Ջուրն ու ջերմությունը պահպանվել են, իսկ թթվածինը՝ գրեթե անհետացել
Հետազոտության ամենաանսպասելի բացահայտումն այն է, որ առանց կյանքի էլ Երկիրը զարգացել է գրեթե նույն կերպ, ինչ իրականում։
Համակարգչային մոդելում ջրի քանակը մոտավորապես նույնն է եղել, ինչ ներկայիս Երկրի վրա։ Ավելին՝ մոլորակի կլիման նույնպես պահպանվել է համեմատաբար մեղմ։
Սակայն մի էական տարբերություն կա. այդ Երկրի մթնոլորտում գրեթե թթվածին չկա։
Բանն այն է, որ թթվածնի հիմնական աղբյուրը կենդանի օրգանիզմներն են՝ բույսերը, ջրիմուռներն ու որոշ մանրէներ։ Նրանք օգտագործում են արևի լույսը՝ իրենց համար սննդանյութեր ստեղծելու նպատակով, և այդ ընթացքում թթվածին են արտազատում։ Այս գործընթացը հայտնի է որպես ֆոտոսինթեզ։
Եթե կյանք չկա, ուրեմն չկա նաև ֆոտոսինթեզ։ Իսկ առանց դրա մթնոլորտում չի կուտակվի այնքան թթվածին, որքան կա ներկայիս Երկրի վրա։
Մարդկանց և կենդանիների համար նման պայմաններն աղետալի կլինեին։ Սակայն աստղագետները մոլորակի՝ կյանքի համար պիտանի լինելը գնահատելիս առաջին հերթին ուշադրություն են դարձնում մեկ կարևոր հանգամանքի՝ կարո՞ղ է արդյոք նրա մակերևույթին հեղուկ ջուր գոյություն ունենալ։
Եվ այս չափանիշով անկենդան Երկիրը լիովին համապատասխանում է կյանքի համար պիտանի մոլորակի նկարագրությանը։
Նման մոլորակը կարող է 4,5 միլիարդ տարի և նույնիսկ ավելի երկար պահպանել կյանքի համար հարմար ջերմաստիճան՝ առանց կենդանի օրգանիզմների օգնության։
Ինչպես են հրաբուխները, անձրևներն ու ապարները կարգավորում Երկրի ջերմաստիճանը
Բայց ինչպե՞ս կարող է Երկրի կլիման միլիարդավոր տարիներ կայուն մնալ, եթե դրա վրա կյանք չկա։
Պարզվում է՝ դրա համար գոյություն ունի բնական մի մեխանիզմ, որը կապված է ածխաթթու գազի շրջապտույտի հետ։ Գիտնականներն այն անվանում են կարբոնատ-սիլիկատային ցիկլ։
Ամեն ինչ սկսվում է հրաբուխներից։ Դրանք մթնոլորտ են արտանետում ածխաթթու գազ, որն օգնում է ջերմությունը պահել Երկրի մակերևույթի մոտ։
Միաժամանակ անձրևաջրերը դանդաղորեն քայքայում են լեռնային ապարները։ Այդ ընթացքում տեղի ունեցող քիմիական ռեակցիաների շնորհիվ մթնոլորտից ածխաթթու գազ է հեռացվում։ Այն տարբեր միացությունների տեսքով հասնում է օվկիանոսներ, որտեղ ժամանակի ընթացքում կարող է նստվածք դառնալ և վերածվել ապարների։
Այս բնական գործընթացի ամենակարևոր առանձնահատկությունն այն է, որ այն ինքնակարգավորվում է։
Երբ Երկրի վրա ջերմաստիճանը բարձրանում է, ապարների քայքայումն արագանում է։ Արդյունքում մթնոլորտից ավելի շատ ածխաթթու գազ է հեռացվում, և մոլորակն աստիճանաբար սառչում է։
Իսկ երբ ջերմաստիճանն իջնում է, ապարների քայքայումը դանդաղում է։ Այդ ընթացքում հրաբուխները շարունակում են ածխաթթու գազ արտանետել։ Գազը կուտակվում է մթնոլորտում, և Երկիրը կրկին տաքանում է։
Այս ամենը հիշեցնում է տան ջերմակարգավորիչի աշխատանքը։ Երբ չափազանց տաք է, համակարգը նպաստում է սառեցմանը, իսկ երբ ցուրտ է՝ տաքացմանը։
Պարզվել է, որ այդ բնական «ջերմակարգավորիչը» բավական հուսալի է։
Վերջին 4,5 միլիարդ տարվա ընթացքում Արեգակի պայծառությունն աճել է մոտ 30%-ով։ Սակայն գիտնականների ստեղծած մոդելում Երկրի ջերմաստիճանն այդ ամբողջ ընթացքում մնացել է կյանքի համար պիտանի սահմաններում։
Ինչպես կարող է այս բացահայտումն օգնել այլ մոլորակներում կյանք գտնել
Հետազոտության արդյունքները կարևոր են ոչ միայն Երկրի անցյալը հասկանալու համար։ Դրանք կարող են օգտակար լինել նաև այլ մոլորակներում կյանք փնտրելիս։
Ժամանակակից աստղադիտակներն արդեն հնարավորություն են տալիս ուսումնասիրել այլ աստղերի շուրջ պտտվող մոլորակների մթնոլորտների բաղադրությունը։ Գիտնականներն այդ մթնոլորտներում փնտրում են նյութեր, որոնց առկայությունը կարող է կյանքի նշան լինել։
Սակայն այստեղ մի խնդիր կա. երբեմն անկենդան մոլորակը կարող է շատ նման լինել այնպիսի մոլորակի, որի վրա կյանք կա։
Սամանթա Գիլբերտ-Ջանիզեկի խոսքով՝ իրենց ստեղծած մոդելը կօգնի հասկանալ, թե կյանքի համար պիտանի, բայց անկենդան մոլորակներն ինչ նմանություններ կարող են ունենալ բնակեցված մոլորակների հետ։
Նրա բացատրությամբ՝ այս գործիքի օգնությամբ հնարավոր կլինի ավելի լավ գնահատել, թե որքանով է հեռավոր մոլորակի մթնոլորտում հայտնաբերված որևէ նյութ իսկապես վկայում նրա մակերևույթին կյանքի գոյության մասին։
Արդյո՞ք սա նշանակում է, որ Գեայի վարկածը սխալ է
Հետազոտության հեղինակները չեն շտապում վերջնական եզրակացություններ անել։
Նրանք չեն պնդում, թե Գեայի վարկածը հերքվել է։ Միանգամայն հնարավոր է, որ կյանքն իսկապես նպաստում է Երկրի կլիմայի կայունությանը։
Պարզապես նրանց ստեղծած մոդելը ցույց է տալիս, որ մոլորակը կարող է երկար ժամանակ կյանքի համար բարենպաստ պայմաններ պահպանել նաև առանց կենդանի օրգանիզմների։
Միևնույն ժամանակ գիտնականներն ընդունում են, որ իրենց մոդելն ունի որոշ սահմանափակումներ։
Հաշվարկների ընթացքում նրանք ստիպված են եղել որոշ ենթադրություններ անել տեկտոնական սալերի շարժման, մթնոլորտում տեղի ունեցող քիմիական գործընթացների և կլիմայի կարգավորման վերաբերյալ։
Եթե հետագայում պարզվի, որ այդ ենթադրություններից որևէ մեկը սխալ է, հետազոտության արդյունքները նույնպես կարող են փոխվել։
Ի վերջո, գիտնականները հանգել են մի ուշագրավ եզրակացության. մոլորակի վրա կյանքի գոյությունը և կյանքի համար պիտանի պայմանների առկայությունը, հնարավոր է, որոշ չափով անկախ են միմյանցից։
Տիեզերքում կյանք փնտրողների համար սա, թերևս, լավ նորություն է։ Հնարավոր է՝ տիեզերքում տաք կլիմայով և օվկիանոսներով մոլորակները շատ ավելի շատ են, քան այն մոլորակները, որոնց վրա իսկապես կյանք կա։
Սակայն կա նաև մյուս կողմը. միայն ջրի առկայությունը դեռ չի նշանակում, որ մոլորակը բնակեցված է։
Հետևաբար, այլ մոլորակների մթնոլորտներում կյանքի հնարավոր նշաններ հայտնաբերելիս գիտնականները պետք է առավել ուշադիր լինեն։ Պետք է պարզել՝ այդ նյութերն իսկապե՞ս կենդանի օրգանիզմների գործունեության արդյունք են, թե՞ կարող էին առաջանալ նաև առանց կյանքի։
Samantha Gilbert-Janizek և համահեղինակներ,
A Whole-planet Model of the Earth without Life for Terrestrial Exoplanet Studies,
The Planetary Science Journal, 2026։
Ծանոթանալ հետազոտությանը
Գրանցվիր մեր 
