Гипотеза Геи предполагает, что жизнь на Земле взаимодействует с физической средой планеты таким образом, что способствует поддержанию пригодных для жизни условий, создавая своего рода планетарный гомеостаз.

В новом исследовании под руководством астробиолога Саманты Гилберт‑Янизек из Вашингтонского университета учёные мысленно повернули время вспять, чтобы выяснить, как Земля могла бы развиваться на протяжении миллиардов лет без подобной гипотетической помощи со стороны жизни.

Гилберт‑Янизек и её коллеги разработали сложную компьютерную модель Земли без жизни, включив в неё остальные компоненты физической среды планеты, в том числе ядро, мантию, кору, атмосферу, океаны и поступающее солнечное излучение, и рассчитали круговорот химических веществ между различными частями планеты.

В общей сложности они моделировали 19 ключевых характеристик планеты, включая тепловой поток, химию океана и температуру поверхности, и проследили эволюцию этой виртуальной Земли на протяжении 5 миллиардов лет, от возраста в 50 млн лет до момента примерно через 500 миллионов лет в будущем.

Как выяснилось, отсутствие жизни на поверхности смоделированной абиотической Земли не слишком сильно изменило ход событий за миллиарды лет. Наиболее заметным исключением стало отсутствие большого количества кислорода в атмосфере из‑за отсутствия фотосинтеза.

«Мы показываем, что землеподобная планета способна сохранять пригодные для жизни температуры поверхности на протяжении 4,5 миллиарда лет эволюции и дольше исключительно благодаря абиотическим процессам, без необходимости в биологических механизмах обратной связи для регулирования климата», — объясняет команда.

«Карбонатно‑силикатный цикл, определяемый взаимодействием силикатного выветривания, вулканического выделения газов и химии океана, обеспечивает устойчивую отрицательную обратную связь, которая удерживает содержание CO₂ в атмосфере и температуру поверхности в пределах, пригодных для жизни, несмотря на увеличение светимости Солнца примерно на 30 процентов за 4,5 миллиарда лет».

Полученные результаты не опровергают гипотезу Геи, и исследователи отмечают, что не могут исключить возможность того, что жизнь на Земле способствует процессам, повышающим стабильность климата. Тем не менее результаты моделирования показывают, что жизнь может быть не обязательным условием для того, чтобы каменистая планета оставалась обитаемой.

«Наши результаты позволяют предположить, что абиотическая Земля могла бы эволюционировать до состояния, похожего на современную Землю с точки зрения глобальной геофизики и климата, но без большого количества кислорода в атмосфере», — заключают исследователи.