地球が極めて優れた居住可能な惑星であると仮定するのは論理的で、ほぼ明白です。その星からの完璧な距離（暑すぎず、寒すぎず）、安定した軌道上、液体の水、大気、良好な化学反応…すべてが揃っているため、他の居住可能な惑星を探すためのモデルとして利用できますが、… 惑星が居住可能であるということは実際には何を意味するのでしょうか?液体の水と大気があれば十分ですか? それとも生命そのものが、惑星を安定したシステムとして機能させるのに不可欠なのだろうか？予想外の展開で、あたかも人生が人生を可能にしたかのようになるでしょう。少なくとも、ますます多様化し、進化しているもの。
科学者チームは、NASA や他の機関が地球の気候を理解するために使用しているものと同様の地球規模モデルを使用して、これらの質問に答えることを大胆に試みました。結果は以下で発表されました。 arXiv、そしてその前提は非常に基本的なものでした。 地球からすべての生命が消滅したらどうなるかを評価する。
シミュレーションの詳細に入る前に、次のことを確認することが重要です。 地球上の生命は惑星系の活動的な部分です。光合成生物 (植物、藻類、シアノバクテリア) は、酸素を生成するだけでなく、二酸化炭素 (CO₂) を吸収し、大気の組成を変化させます。土壌と海洋の微生物は窒素、リン、硫黄の循環に関与しており、それが土壌の肥沃度、海洋化学、雲の形成に影響を与えます。
陸生生物と海洋生物は、アルベド (惑星によって反射される放射線の割合) と地球上の湿度の分布を変化させます。つまり、生命は地球に生息しているだけではなく、地球を変化させ、バランスを保っているのです。 生物のいない地球を想像するために、サマンサ・ギルバート・ジャニゼク率いる著者らは、現在の気候と将来のシナリオ（地球温暖化を理解するために使用されるスタイル）の両方を研究するために使用される地球規模の気候モデルから始めました。実際の生物学的プロセス (光合成や微生物の呼吸など) を含める代わりに、 モデルはこれらの影響を取り除き、太陽放射の交換、大気と海洋の循環、地質循環などの非生物的な物理的および化学的プロセスのみを残しました。
驚くべきことは、生命が存在しなくなったら地球がどれほど変化するかを知ることでした。最初の詳細は、私たちの雰囲気に大きな変化をもたらしました。生命が存在しなければ、酸素を再生するための光合成が行われないため、酸素レベルは徐々に減少します。 時間が経つと（地質学的に言えば）、残りの酸素は他の元素と結合して大気から失われます。
このようなことが起こっている間、 二酸化炭素 (CO₂) やその他の温室効果ガスのレベルは、これらのガスを吸収してリサイクルする陸上生物や海洋生物が存在しなくなるため、急激に変化します。 これは、地球の平均気温を比較的安定に保つメカニズムが大きく変化することを意味している。
アルベドや表面代謝を調節する生物（植物や植物プランクトンなど）がなければ、 シミュレーションでは、地球の平均気温はさらに極端になると予測しています。 より寒い極地、より暑い赤道地帯、そして今日私たちが知っているものとは異なる気候変動。 次に海洋が来ますが、海洋も化学を維持するために生物学的プロセスに依存しています。植物プランクトンが二酸化炭素を除去して深海に運ぶため、海洋生物は炭素循環において重要な役割を果たしています。
生命が存在しなければ、このサイクルは止まり、大気中の CO₂ レベルだけでなく、水の酸性度や化学組成も変化し、海洋の密度や地球規模の循環に影響を与えることになります。 しかし、それだけではありません。雲の形成や湿度分布など、一見単純な現象でも影響を受ける可能性があります。今日、植物や海洋は蒸発散や海面混合などのプロセスを通じて水蒸気を大気中に放出しています。 それらがなければ、水蒸気の利用可能性は異なり、地球規模での降雨パターンと気候季節の順序が変化するでしょう。
最後に大きな疑問が生じます。生物学がなければ、地球は居住可能でしょうか?ギルバート・ジャニジェクのチームは、私たちが「バランスが取れている」または「安定している」と見なすメカニズムの多くは、生物学的プロセスに直接的または間接的に依存していると結論付けています。 この文脈において、居住可能性は単なる物理的な概念 (水、大気、太陽からの距離) ではなくなり、生態生物物理現象、つまり生命の存在と活動から切り離すことのできないものになります。 ガスを調整し、栄養素をリサイクルし、水循環や海洋と大気の化学的性質に影響を与える生物が存在しなければ、地球はまったく異なる世界になっていたでしょう。 より極端で、自己制御性が低く、生命の自発的出現（再出現の仮定の場合）が起こりにくい化学反応を伴います。
このシミュレーションは単なる好奇心や想像力を働かせるだけのものではありません。現在開発中の NASA のハビタブルワールド天文台 (HWO) は、太陽に似た恒星の周りを周回する岩石惑星を直接撮像できる初の望遠鏡となります。その目標は、大気を解読して生命の痕跡を見つけることです。ただし、測定値を信頼できるものにするためには、 科学者は、居住可能だが生命が存在しない惑星がどのようなものかを正確に知り、それを本当に人の住む惑星と区別できるようにする必要があります。
