زمین، در نقطه‌ی صفر تعادل

دمای زمین در طول تاریخ، تغییرات بسیاری کرده است. صد میلیون سال پیش ماهیان باستانی در آب‌های گرم و کم عمق دریایی که اکنون ایالت کانزاس به جای آن قرار دارد شنا می‌کردند. و ایالت اوهایو نیز زمانی جلگه‌ی منجمدی بود که در آن ماموت‌های بزرگ پشمالو می‌گشتند. اما آن چه که دانشمندان بسیاری را به شگفتی وا می‌دارد این نیست که چرا این تغییرات دمایی وجود داشته‌اند، بلکه این است که چرا این تغییرات بیش از این‌ها نبوده‌اند.
به گفته‌ی آنان زمین عملاً میان آتش و یخ قرار گرفته است. به عنوان مثال در نظر بگیرید که اگر زمین را کمی به خورشید نزدیک‌تر می‌کردیم چه می‌شد. هم‌چنان که اقیانوس‌ها گرم‌تر می‌شدند، بخار آب بیش‌تری به هوا بر می‌خاست. به محض آن که این بخار آب اضافه وارد جو می‌شد مانند دیواره‌های شیشه‌ای گُل خانه عمل می‌گرد و مانع از بازتابش گرما به فضای بیرون جو می‌شد. بنا بر این زمین باز هم گرم‌تر می‌شد تا سرانجام اقیانوس‌ها خشک می‌شدند و سنگ‌های کربنات – یعنی آهک و دولومیت – در گرما پخته می‌شدند و دی اکسید کربن آزاد می‌کردند.
اثر گل خانه‌ای گاز دی اکسید کربن زبان‌زد همگان است: تا کنون با سوزاندن سوخت‌های فسیلی به قدری دی اکسید کربن وارد جو کرده‌ایم که دما به اندازه‌ی قابل سنجشی افزایش پیدا کرده است. اما در سنگ‌های کربنات میلیاردها تُن دی اکسید کربن نهفته است که اگر آزاد شود ممکن است باعث بروز یک اثر گُل خانه‌ای افسار گسیخته شود. در این صورت، در نهایت، سیاره‌ی ما به سرنوشت زهره‌ی بیچاره، همسایه‌ی دوقلوی زمین که به خورشید نزدیک‌تر است، گرفتار می‌شد: دوزخی گازی، خشک، و سوزاننده، با سطحی پوشیده از ابر، زیر فشار جوی مملو از دی اکسید کربن، و به داغی نقطه ذوب سرب.
از طرف دیگر فرض کنید زمین را اندکی از خورشید دور می‌کردیم. هم‌چنان که سیاره سردتر می‌شد یخچال‌های شمالی به طرف جنوب پیشروی می‌کردند و کانادا، اروپا و سیبری را در بر می‌گرفتند، و در سوی دیگر دریاهای منجمد جنوبگان به طرف شمال یورش می‌بردند. این یخ‌ها آفتاب بیش‌تری را به بیرون جو باز می‌تاباندند و سیاره را از آنی که بود سردتر می‌کردند. یخ‌ها قدم به قدم به سوی استوا گسترش پیدا می‌کرد، و در پایان، زمین هم‌چون نگینی می‌درخشید، اما دریاهای آن به توده‌ای یخ تبدیل می‌شدند.
به این ترتیب نتیجه می‌گیریم که دمای زمین حقیقتاً در تعادل ناپایداری است – آن قدر ناپایدار که بسیاری از زمین شناسان اکنون بر این باورند که اثر تغییرات دوره‌ای مختصر در مدار زمین که به چرخه‌های میلانکویچ موسوم‌اند به اندازه‌ای بوده است که دوره‌های یخ بندان را باعث شده است. اما از طرف دیگر زمین شناسان سنگواره‌های میکروب‌های دریایی را در سنگ‌هایی پیدا کرده‌اند که بیش از سه و نیم میلیارد سال قدمت دارند، و اطمینان می‌دهند که اقیانوس‌های زمین در تمام طول تاریخ چهار و شش دهم میلیارد ساله‌ی زمین گرم و مایع باقی مانده‌اند.
شاید این فقط تصادفی پر برکت باشد – هر چه باشد اگر زمین درست در فاصله‌ی مناسبی از خورشید تشکیل نشده بود تا اقیانوس‌هایی مایع داشته باشد، چه بسا ما هم به وجود نمی‌آمدیم تا غصه‌ی آن را بخوریم! اما اختر فیزیک دانان تذکر می‌دهند که همه چیز به این سادگی‌ها هم نیست. آنان می‌گویند خورشید ستاره‌ای آرام و پایدار است، اما مانند دیگر ستارگان مشابهش لحظه به لحظه با افزایش سنش داغ‌تر می‌شود. در واقع روشنایی آن در حال حاضر چهل درصد بیش‌تر از زمانی است که زمین متولد شد. بنا بر این چگونه ممکن است دمای زمین ثابت باقی مانده باشد؟ اگر امروز بر روی زمین احساس راحتی می‌کنید پس قاعدتاً میلیاردها سال قبل به دلیل سردتر بودن خورشید باید اقیانوس‌هایش منجمد می‌بودند.اما این طور نبود. از طرف دیگر، اگر اقیانوس‌ها در آن هنگام مایع بودند، چرا خورشید تا به حال ما را مانند زهره‌ی دومی به غلیان در نیاورده است؟
یک نظریه که عده‌ای از زیست شناسان عرضه می‌کنند این است که در ابتدا دی اکسید کربن در جو زمین بسیار بیش‌تر از امروز بود. بنا بر این اثر گل خانه‌ای آن به اندازه‌ای بود که سیاره را با وجود داشتن خورشیدی کم حرارت گرم نگاه دارد. اگر همه چیز به همین ترتیب باقی می‌ماند، اثر گل خانه‌ای بالاخره روزی مانند آن چه در زهره اتفاق افتاد افسار گسیخته می‌شد. (قرائنی وجود دارد که نشان می‌دهد زهره با اقیانوس‌هایی بسیار شبیه به اقیانوس‌های زمین به وجود آمد.) اما از بخت بلند ما انسان‌ها، در حدود دو میلیارد سال پیش برخی از جلبک‌های سبز – آبی راهی برای گرفتن دی اکسید کربن هوا و تبدیل آن به ترکیبات آلیِ کربنی پیدا کردند. امروزه این فرایند را فتوسنتز می‌نامیم. در طی قرون و اعصار متوالی هم‌چنان که جلبک‌ها و اخلافشان، یعنی گیاهان، تکامل و تکثیر یافتند، کاهش مقدار دی اکسید کربن جوی درست هم‌گام با گرم‌تر شدن خورشید بود. بنا بر این به قول این زیست شناسان، این حیات بود که زمین را برای ادامه‌ی حیات مناسب ساخت.
البته هنوز تا اثبات این نظریه راه درازی در پیش است و گر چه نظریه‌ی بسیار زیبایی است، از یک جهت اگر درست باشد ناراحت کننده خواهد بود، زیرا اگر بقای زندگی در یک سیاره بستگی به تصادفی تکاملی و در پی آن تعادلِ شگفت انگیز جوِ آن با روند گرم شدن خورشید داشته باشد آن گاه امید به یافتن موجودات زنده‌ی هوشمند دیگری در جهان مشابه با آن چه بر روی زمین وجود دارد بسیار اندک خواهد بود. یا شاید هم نه – چون که نکته این جاست که هیچ کس واقعاً نمی‌داند چرا دمای زمین متعادل است!