Lifandi jörð

Jörðin væri lífvana ef ekki kæmu til nokkrar sérlega heppilegar „tilviljanir“. Sumar þeirra voru óþekktar eða lítt þekktar fyrr en á 20. öld. Lítum á nokkrar af þessum tilviljunum:

• Staðsetning jarðar í Vetrarbrautinni og sólkerfinu, sporbraut jarðar, möndulhalli, snúningshraði og óvenjulegt tungl.

• Segulsvið og lofthjúpur sem mynda tvöfalda hlíf um jörðina.

• Hringrásir náttúrunnar sem endurnýja og hreinsa loft- og vatnsbirgðir jarðar.

Þegar þú skoðar þessi fyrirbæri hvert um sig ættirðu að hugleiða hvort þau hafi orðið til af hreinni tilviljun eða hvort það búi markviss hönnun að baki.

Fullkomið „heimilisfang“ jarðar

Hvað seturðu á blað þegar þú skrifar heimilisfangið þitt? Sennilega land, bæjarfélag og götu. Við skulum til samanburðar segja að Vetrarbrautin sé „landið“ þar sem jörðin býr, sólkerfið með sólinni og reikistjörnunum sé „borgin“ og sporbrautin í sólkerfinu sé „gatan“. Svo er framförum í stjörnufræði og eðlisfræði að þakka að vísindamenn hafa öðlast góða innsýn í það hve vel jörðin er staðsett í alheiminum.

Fyrst má nefna að „borgin“ okkar, það er að segja sólkerfið, er staðsett á einhverju besta svæði í Vetrarbrautinni — ekki of nálægt miðjunni en ekki of fjarri henni heldur. Þetta „byggilega svæði“, eins og vísindamenn kalla það, inniheldur nákvæmlega réttan styrkleika þeirra efna sem þarf til að viðhalda lífi. Sé farið of langt frá miðjunni verður of lítið af þessum efnum en sé farið nær miðjunni er komið á svæði með skaðlegri geislun og ýmsum öðrum hættum. „Við búum á besta stað sem hægt er að hugsa sér,“ segir í tímaritinu Scientific American.¹

Besta „gatan“: „Gatan“ þar sem jörðin stendur, það er að segja sporbraut hennar í sólkerfinu, er ekki síðri. Meðalfjarlægðin frá sól er um 150 milljónir kílómetra og brautin liggur á mjóu belti sem er byggilegt vegna þess að þar er hvorki of heitt né of kalt til að líf geti þrifist. Og sporbraut jarðar er næstum hringlaga þannig að jörðin er hér um bil í sömu fjarlægð frá sól allan ársins hring.

Sólin er hið prýðilegasta „orkuver“. Hún er stöðug, hæfilega stór og orkuútgeislunin er alveg mátuleg. Það er ástæða fyrir því að hún hefur verið kölluð „mjög sérstök stjarna“.²

Hinn fullkomni „nágranni“: Það er varla hægt að hugsa sér betri nágranna handa jörðinni en tunglið. Þvermál þess er rétt rúmlega fjórðungur af þvermáli jarðar. Ef tekið er mið af öðrum tunglum í sólkerfinu er það óvenjustórt í samanburði við móðurhnöttinn. Ætli það sé hrein tilviljun? Það virðist frekar ólíklegt.

Lítum á dæmi: Sjávarföllin gegna mikilvægu hlutverki í vistkerfi jarðar en þau má að stórum hluta rekja til áhrifa tunglsins. Tunglið á einnig sinn þátt í því að snúningsmöndull jarðar er stöðugur. Ef ekki væri sérhannað tungl á braut um jörðina myndi hún vagga til og frá eins og skopparakringla. Hún gæti jafnvel „oltið um koll“ og snúist út á hlið ef svo má að orði komast. Það hefði hrikaleg áhrif á loftslag, sjávarföll og margt annað.

Kjörinn möndulhalli og snúningstími: Möndulhalli jarðar er um 23,4 gráður og veldur reglubundnum árstíðaskiptum, auk þess að tempra hitastig á jörðinni og skipta henni niður í fjölbreytt loftslagsbelti. „Möndulhalli jarðar virðist vera ,alveg mátulegur‘,“ segir í bókinni Rare Earth — Why Complex Life Is Uncommon in the Universe.³

Möndulsnúningur jarðar gerir að verkum að það skiptast á dagur og nótt af hæfilegri lengd. Ef möndulsnúningurinn væri talsvert hægari yrðu dagarnir lengri með þeim afleiðingum að sólin myndi baka aðra hliðina meðan hin kólnaði um of. En ef snúningurinn væri mun hraðari yrðu dagarnir styttri, kannski ekki nema nokkrar klukkustundir, og jarðarbúar byggju við endalaust hvassviðri og aðra óáran.

Skjólhlífar jarðar

Geimurinn er hættulegur staður með banvænni geislun og stöðugri hættu af loftsteinum. En fagurblá jörðin virðist geta svifið ósködduð um þetta „skotsvæði“. Af hverju? Af því að hún er brynjuð á tvo vegu. Annars vegar er hún umlukin sterku segulsviði og hins vegar sérsniðnum lofthjúpi.

Segulsvið jarðar: Kjarni jarðar er úr bráðnu járni og er kúlulaga. Við snúning hans myndast gríðarmikið og sterkt segulsvið sem teygir sig langt út í geiminn. Þetta segulsvið skýlir okkur að mestu leyti fyrir geimgeislum og fyrir skaðlegum og jafnvel banvænum áhrifum sólar. Hið síðarnefnda er einkum sólvindurinn sem er stöðugur straumur hlaðinna agna, sólblossar sem leysa úr læðingi á örfáum mínútum orku á við marga milljarða vetnissprengja, og kórónugos sem verða í ysta lagi sólar, kórónunni, en við það þeytast milljarðar tonna af efni út í geiminn. Norðurljósin minna á þá vernd sem segulsvið jarðar veitir okkur. Og við sólblossa og kórónugos getur orðið magnað sjónarspil ljóss og lita í háloftunum í grennd við segulskaut jarðar.

Lofthjúpur jarðar: Gufuhvolfið sér til þess að við getum andað en það verndar okkur líka á annan hátt. Uppi í heiðhvolfinu er töluvert af ósoni sem er ein mynd súrefnis, og það gleypir í sig allt að 99 prósent útfjólublárrar geislunar sem berst til jarðar. Ósonlagið á því drjúgan þátt í að vernda margs konar lífverur gegn hættulegri geislun, þar á meðal okkur mennina og svifið í höfunum sem framleiðir drjúgan hluta þess súrefnis sem við öndum að okkur. Ósonmagnið í heiðhvolfinu er breytilegt, og er því meira sem útfjólubláa geislunin er sterkari. Ósonlagið myndar því kröftuga og sveigjanlega skjólhlíf.

Lofthjúpurinn veitir okkur einnig vernd gegn loftsteinum sem rignir daglega yfir jörðina utan úr geimnum. Þeir skipta milljónum og eru allt frá örsmáum ögnum upp í væna hnullunga. Langflestir brenna upp til agna í andrúmsloftinu. Við sjáum þá bjarta ljósrák sem við köllum stjörnuhrap. Lofthjúpurinn lokar þó ekki fyrir geislun sem er nauðsynleg lífinu, svo sem varma- og ljósgeislun. Hann dreifir meira að segja varma út um jörðina, og að nóttu til virkar hann eins og teppi með því að hægja á varmatapi.

Lofthjúpur og segulsvið jarðar eru snilldarlega hönnuð og menn hafa ekki enn skilið starfsemi þeirra að fullu. Hið sama má segja um þær hringrásir sem viðhalda lífinu á jörðinni.

Hringrásir náttúrunnar

Ef lokað væri fyrir ferskt loft og neysluvatn borgar og skólpræsin stífluð kæmu sjúkdómar og dauði fljótt í kjölfarið. En reikistjarnan jörð er ekki eins og veitingahús sem fær matvæli og önnur aðföng annars staðar frá og lætur aka burt sorpinu. Hreint loft og vatn, sem við erum háð, er ekki sent utan úr geimnum og úrgangurinn er ekki fluttur á brott með eldflaugum. Hvernig helst jörðin þá heilbrigð og byggileg? Það er hringrásum náttúrunnar að þakka, svo sem hringrás vatns, kolefnis, súrefnis og köfnunarefnis. Lítum nánar á þessar hringrásir í einfaldaðri mynd.

Hringrás vatnsins: Vatn er nauðsynlegt öllu lífi. Menn lifa ekki nema fáeina daga án vatns. Hringrás vatnsins sér um að dreifa fersku og hreinu vatni um allan hnöttinn. Það gerist í þrem áföngum. (1) Vatn gufar upp vegna áhrifa sólar og berst upp í andrúmsloftið. (2) Hrein vatnsgufan þéttist og myndar ský. (3) Úr skýjunum fellur vatnið síðan til jarðar sem regn eða snjór og getur svo gufað upp á ný og lokað hringrásinni. Ef öllu því vatni, sem er endurunnið með þessum hætti á hverju ári, væri dreift jafnt um alla jörðina er áætlað að það væri um 80 sentímetra djúpt.⁴

Hringrás kolefnis og súrefnis: Eins og þú veist þurfum við að anda til að lifa. Við tökum til okkar súrefni og gefum frá okkur koldíoxíð. Milljarðar manna og dýra anda allan ársins hring. Af hverju verður þá andrúmsloftið ekki snautt af súrefni og mettað koldíoxíði? Það er súrefnishringrásinni að þakka. (1) Í jurtum á sér stað undravert ferli sem kallast ljóstillífun. Hún er í stuttu máli fólgin í því að jurtir taka til sín koldíoxíðið sem við öndum frá okkur og nota sólarorkuna til að mynda kolvetni og súrefni. (2) Við lokum hringnum þegar við öndum og vinnum súrefni úr loftinu. Vöxtur jurtanna er hreinn, hljóðlaus og skilvirkur og hið sama er að segja um framleiðslu á hreinu lofti.

Hringrás köfnunarefnis: Lífið á jörðinni er líka háð framleiðslu á lífrænum sameindum eins og prótínum. (A) Til að framleiða þessar sameindir þarf köfnunarefni. Sem betur fer er þessi lofttegund um 78 prósent andrúmsloftsins. Þegar eldingu slær niður breytist köfnunarefni í efnasambönd sem jurtir geta nýtt sér. (B) Jurtirnar nota þessi efnasambönd til að smíða lífrænar sameindir. Dýr, sem nærast á jurtunum, ná sér þannig í köfnunarefni. (C) Þegar dýr og jurtir deyja koma gerlar til skjalanna og brjóta niður köfnunarefnissamböndin. Við rotnunina lokast hringurinn og köfnunarefnið losnar aftur út í jarðveginn og andrúmsloftið.

Fullkomin endurvinnsla

Mennirnir, með allri sinni háþróuðu tækni, framleiða ókjör af eitruðum úrgangsefnum sem ekki er hægt að endurvinna. Jörðin beitir hins vegar snjöllum efnafræðilegum aðferðum til að endurvinna fullkomlega öll sín úrgangsefni.

Hvernig heldurðu að endurvinnslukerfi jarðar hafi orðið til? „Ef vistkerfi jarðar hefði í alvöru þróast af tilviljun einni saman er óhugsandi að það hefði náð því fullkomna samræmi sem raun ber vitni.“ Þetta segir Michael A. Corey sem skrifar um trúmál og vísindi.⁵ Ertu sammála honum?