地球上的生命能延续这么久，这是一个宇宙奇迹

托比·泰瑞尔 (Toby Tyrrell) 是南安普顿大学地球系统科学教授。本文最初发表于The Conversation 。

进化花了 30 亿到 40 亿年才产生智人。如果气候在这段时间内彻底失败过一次，那么进化就会戛然而止，我们现在也不会存在了。因此，要了解我们是如何出现在地球上的，我们需要知道地球是如何在数十亿年的时间里保持适宜生命生存的。

这不是一个小问题。当前的全球变暖表明，气候在短短几个世纪内就会发生巨大变化。在地质时间尺度上，改变气候就更容易了。计算表明，地球气候有可能在短短几百万年内恶化到冰点以下或沸点以上。

我们还知道，自从生命首次出现以来，太阳的亮度增加了 30%。理论上，这应该已经导致海洋沸腾，因为早期地球上的海洋通常没有结冰——这被称为“暗淡的年轻太阳悖论”。然而，不知何故，这个宜居性之谜被解决了。

科学家们提出了两种主要理论。第一种理论是，地球可能拥有类似恒温器的东西——一种反馈机制（或多种机制），可以防止气候失控到致命的温度。

第二种情况是，在众多行星中，也许有些行星只是幸运地存活下来，地球就是其中之一。近几十年来，太阳系外发现了许多行星，即所谓的系外行星，这使得第二种情况更加可信。对遥远恒星的天文观测告诉我们，许多恒星都有行星围绕它们运行，有些恒星的大小、密度和轨道距离使得适宜生命生存的温度在理论上是可能的。据估计，仅在我们的银河系中就有至少 20 亿颗这样的候选行星。

科学家们很想前往这些系外行星，调查它们中是否有行星的气候稳定性可与地球相媲美，长达十亿年。但即使是距离我们最近的系外行星，即围绕比邻星运行的行星，距离地球也有四光年以上。观测或实验证据很难获得。

相反，我通过建模探索了同样的问题。使用一个旨在模拟一般行星（不仅仅是地球）气候演变的计算机程序，我首先生成了 100,000 个行星，每个行星都有一组随机不同的气候反馈。气候反馈是可以放大或减弱气候变化的过程——例如北极的海冰融化，反射阳光的冰被吸收阳光的公海取代，这反过来又导致更多的变暖和更多的融化。

为了研究这些不同的行星在漫长的（地质）时间尺度上保持宜居的可能性，我对每个行星进行了 100 次模拟。每次行星的初始温度都不同，并随机暴露于不同的气候事件中。这些事件代表了气候变化因素，例如超级火山喷发（如皮纳图博火山，但规模要大得多）和小行星撞击（如导致恐龙灭绝的那次）。在 100 次模拟中，每次都会跟踪行星的温度，直到它变得太热或太冷，或者存活了 30 亿年，此时行星被认为是智慧生命的可能熔炉。

模拟结果为宜居性问题提供了明确的答案，至少在反馈和运气的重要性方面是如此。一颗行星拥有如此强大的稳定反馈，以至于无论发生什么随机气候事件，它都能在 100 次中保持宜居性，这种情况非常罕见（事实上，100,000 次中只有一次）。事实上，大多数至少保持过一次宜居性的行星，在 100 次中只有不到 10 次保持宜居性。在模拟中，几乎每一次行星在 30 亿年内保持宜居性，部分原因在于运气。同时，运气本身也被证明是不够的。专门设计为完全没有反馈的行星从未保持宜居性；受气候事件冲击的随机游走从未持续下去。

总体结果，即结果部分取决于反馈，部分取决于运气，是可靠的。对模型的各种更改都不会影响它。这意味着，地球必须具有一些气候稳定的反馈，但同时好运也必须参与其中，使它保持宜居。例如，如果小行星或太阳耀斑比现在稍大一点，或者发生在稍有不同的（更关键的）时间，我们今天可能就不会在地球上了。它为我们提供了一个不同的视角，让我们能够回顾地球非凡的、极其漫长的生命进化、多样化和变得越来越复杂，直到它产生了我们。