Роль тектоники плит в возникновении сложной жизни на Земле

Исследование, опубликованное в Scientific Reports, исследует, как тектоника плит, океаны и континенты способствовали появлению и эволюции сложной жизни на Земле. Работа также предлагает уточнить уравнение Дрейка, чтобы реалистичнее оценить вероятность существования технологических цивилизаций в нашей галактике.

Тектоника плит против "единой плиты"

Учёные сравнили два типа тектонических процессов:

• Тектоника плит (как на Земле): литосфера разбита на подвижные плиты.
• Режим "единой плиты" (stagnant lid): литосфера представляет собой единую, неподвижную оболочку.

Расчёты показывают, что около 75% активных планетарных тел с конвекцией в недрах имеют режим "единой плиты". Земля — единственная известная планета с активной тектоникой плит. Авторы делают вывод, что режим "единой плиты", вероятно, доминирует среди тектонических стилей в нашей галактике.

Ключевая роль океанов и континентов

• Океаны: обеспечили защиту от космической радиации и стали колыбелью жизни. Одноклеточные формы доминировали в океанах миллиарды лет.
• Континенты (суша): стали катализатором для эволюции сложной и разумной жизни. Освоение суши потребовало развития новых органов чувств (например, зрения), адаптаций для скорости, а в конечном итоге — способности к абстрактному мышлению, технологиям и науке.

Уточнение уравнения Дрейка

Исследование было мотивировано парадоксом Ферми ("Где все?") и направлено на уточнение уравнения Дрейка, оценивающего число технологических цивилизаций (N) в Галактике.

Авторы предлагают добавить в уравнение два новых параметра, отражающих их выводы:

1. f_oc — доля обитаемых экзопланет, имеющих значительные океаны и континенты.
2. f_pt — доля таких планет, которые также обладают тектоникой плит, действующей не менее 500 миллионов лет.

С учётом этих параметров оценка вероятности развития разумной жизни на планете с примитивной жизнью (f_i) резко снижается — до <0.003–0.2 % (ранее оценивалась почти в 100%).

Новая оценка числа цивилизаций (N): < 0.006 до 100 000, что на порядки меньше исходных оценок уравнения Дрейка (200–50 000 000).

Выводы и последствия для поиска жизни

По словам соавтора работы, профессора Тараса Геря, для развития технологической цивилизации требуется очень специфическое условие: сосуществование океанов, континентов и тектоники плит на протяжении >500 млн лет. Это условие выполняется крайне редко.

Ключевые следствия исследования:

1. Не стоит сильно надеяться на контакт: вероятность очень мала, отчасти из-за возможной короткой продолжительности жизни технологических цивилизаций.
2. Следует искать "COPT-планеты" (с океанами, континентами и тектоникой плит) по их спектральным признакам (например, бедная CO₂ атмосфера, характерная отражательная способность поверхности).
3. Необходимо беречь нашу планету и цивилизацию, так как они представляют собой чрезвычайно редкое явление.

Эта работа является частью формирующейся новой науки — биогеодинамики, которая изучает взаимосвязи между долгосрочной эволюцией недр, поверхности, атмосферы и жизни на планетах.