زمین، گهوارهٔ حیات
زمین از ویژگیهای بسیار منحصربهفردی برخوردار است که بدون آنها حیات هرگز روی آن شکل نمیگرفت. برخی از این ویژگیها تا قرن بیستم، یا کاملاً ناشناخته بود، یا اطلاعات اندکی در مورد آنها وجود داشت. برخی از این ویژگیها به قرار زیر است:
-
موقعیت زمین در کهکشان راه شیری و در منظومهٔ شمسی، مدار زمین به دور خورشید، انحراف محور زمین، سرعت گردش زمین به دور خود و داشتن قمری غیرمعمول
-
میدان مغناطیسی و جو زمین که همچون دو سپر محافظ عمل میکند
-
چرخههای طبیعی که هوا و منابع آبی را تمیز نگاه میدارد و تجدید میکند
هنگام بررسی هر یک از این موضوعها از خود بپرسید: ‹آیا این ویژگیها حاصل تصادف است یا نظمی حسابشده در آن دیده میشود؟›
مکانی ایدهآل برای زمین
شما هنگام نوشتن نشانی خانهٔ خود به چه اشاره میکنید؟ احتمالاً نام کشور، شهر و خیابان خود را مینویسید. در مورد نشانی کرهٔ زمین نیز میتوان کهکشانِ راه شیری را «کشور،» منظومهٔ شمسی را که شامل خورشید و تمام سیّارات آن میشود «شهر» و مدار زمین در منظومهٔ شمسی را «خیابان» فرض کرد. اکنون به لطف پیشرفتهایی که در علوم ستارهشناسی و فیزیک حاصل شده است، دانشمندان بینشی عمیق در مورد موقعیت خاصّ و ایدهآل زمین در کیهان، کسب کردهاند.
نخست میتوان به منظومهٔ شمسی یا به اصطلاح «شهر» ما اشاره کرد. موقعیت منظومهٔ شمسی در کهکشان راه شیری کاملاً برای حیات مساعد است؛ نه بسیار نزدیک به مرکزِ کهکشان است و نه بسیار دور از آن. غلظت عناصر شیمیایی در این ناحیه که به «ناحیهٔ قابل زیست» معروف است، دقیقاً به میزانی است که وجود حیات را ممکن میسازد. اگر از مرکز کهکشان دورتر بودیم، میزان این عناصر بسیار کمتر میبود و اگر به آن نزدیکتر بودیم، به سبب بالا بودن میزان تشعشعات مرگبار و عوامل دیگر، بقای حیات ناممکن میشد. به گفتهٔ مجلّهٔ سایِنتیفیک امریکن «در واقع ما در بهترین نقطهٔ کشور زندگی میکنیم.»1
در بهترین «خیابان»: مدار زمین در منظومهٔ شمسی نیز موقعیتی ویژه دارد؛ یعنی میتوان گفت «خیابان» ما در بهترین محلّهٔ «شهر» است. این مدار که حدوداً ۱۵۰ میلیون کیلومتر از خورشید فاصله دارد، در ناحیهای قرار دارد که کاملاً برای حیات مناسب است؛ زیرا نه بسیار سرد است، نه بسیار گرم. علاوه بر این، مدار زمین به دور خورشید تقریباً دایرهای شکل است و در نتیجه فاصلهٔ ما تا خورشید در تمام طول سال تقریباً ثابت است.
خورشید را نیز میتوان «نیروگاهی» ایدهآل برای زمین خواند. خورشید هم بادوام است، هم اندازهای مناسب دارد. به علاوه، میزان انرژیای که به ما میدهد کاملاً مناسب است. بیدلیل نیست که آن را «ستارهای ویژه» خواندهاند.2
«همسایهای» ایدهآل: اگر از شما خواسته میشد همسایهای برای زمین انتخاب کنید، مسلّماً نمیتوانستید همسایهای بهتر از ماه بیابید. قطر ماه کمی بیش از ربع قطر زمین است. با مقایسهای ساده میان قمر زمین و قمرهای سیّارات دیگر منظومهٔ شمسی متوجه میشویم که اندازهٔ ماه نسبت به سیّارهٔ میزبان آن، بسیار بزرگ است. اما داشتن چنین قمری چه فایدهای برای زمین دارد؟
اول آن که ماه عامل اصلی ایجاد جزر و مد در اقیانوسهاست که تأثیری حیاتی بر اِکولوژی زمین دارد. ماه همچنین به محور زمین ثبات میبخشد. بدون این قمر ایدهآل، سیّارهٔ ما همچون فرفرهای میبود که هنگام گردش، مرتباً به اطراف لنگ میخورد و گاه حتی کاملاً واژگون میشد! چنین حرکتهایی سبب تغییرات شدید در آب و هوا و جزر و مد اقیانوسها میشد و فاجعه میآفرید.
مناسب بودن زاویهٔ محور زمین و سرعت گردش آن: زاویهٔ محور زمین ٫۴۲۳ درجه است. وجود این زاویه سبب ایجاد فصول سال، اعتدال در حرارت زمین و تنوع اقلیمی در مناطق مختلف زمین میشود. در کتابی در مورد موقعیت خاص زمین چنین آمده است: «زاویهٔ محور زمین برای حیات ایدهآل است.»3
طول شبانهروز که نتیجهٔ گردش وضعی زمین است نیز کاملاً برای حیات مناسب است. اگر سرعت گردش وضعی زمین بسیار کمتر میبود، افزایش طول شبانهروز سبب میشد طرفی که خورشید به آن میتابد داغ و طرف دیگر منجمد شود. برعکس آن، اگر سرعت گردش زمین بسیار بیشتر میبود، طول شبانهروز بسیار کوتاه میشد و این چرخش سریع، تندبادهای شدید به وجود میآورد و تأثیرات مخرّب دیگر نیز به جا میگذاشت.
سپرهای محافظ زمین
فضا به دلیل وجود تشعشعات مرگبار و شهابسنگهایی که در هر سو در حرکتند، محیطی بسیار خطرناک است. اما سیّارهٔ آبی ما از میان این تیرهای سرگردان بیآنکه صدمهای جدّی ببیند، عبور میکند. چگونه؟ زمین به دو سپر محافظ مجهز است؛ یک میدان مغناطیسی قوی و جوی که طراحی آن مختص زمین است.
میدان مغناطیسی زمین: مرکز زمین دارای هستهای گردان از آهن مذاب است که برای سیّارهٔ ما میدان مغناطیسی عظیم و پرقدرتی ایجاد میکند که تا مسافت زیادی در فضا امتداد مییابد. این سپر از شدّت تشعشعات کیهانی میکاهد. همچنین ما را از گزند انرژیهای مضرّی که از خورشید ساطع میشود، محافظت میکند. این انرژیها عبارتند از: ۱) توفانهای خورشیدی که جریانی ممتد و پیوسته از ذرّات پرانرژی است، ۲) شرارههای خورشیدی که در عرض تنها چند دقیقه انرژیای معادل میلیاردها بمب هیدروژنی آزاد میسازد و ۳) انفجارهایی که در سطح بیرونی، یعنی در تاج خورشیدی پدید میآید و سبب فوران میلیاردها تُن ماده در فضا میشود. اثر قابل رؤیت این سپر در مقابل شرارههای خورشیدی و انفجارهایی که در تاج خورشیدی رخ میدهد را میتوان به صورت شفقهای جوی مشاهده کرد.
شفقهای جوی نورهایی رنگارنگ است که در بالای جو در قطبهای مغناطیسی زمین دیده میشود.جو زمین: این پوششِ گازی نه تنها تنفس را برایمان میسر میسازد، بلکه از ما محافظت نیز میکند. یکی از لایههای فوقانی جو که اِستراتوسفِر نام دارد، حاوی نوعی اکسیژن به نام اوزون است که حدود ۹۹ درصد از اشعهٔ ماورای بنفش خورشید را جذب میکند. این لایهٔ اوزون از بسیاری گونههای حیات در مقابل میزان بالا و خطرناک این اشعه محافظت میکند؛ از جمله از ما انسانها و از پِلانکتونها که بیشترِ اکسیژنی را که ما به آن نیاز داریم، تأمین میکنند. میزان اوزون در اِستراتوسفِر ثابت نیست، بلکه با افزایش میزان اشعهٔ ماورای بنفش، بیشتر میشود. بهراستی که این لایهٔ اوزون سپری بسیار مؤثر است.
جو زمین همچنین روزانه ما را از میلیونها شی معلق در فضا، از ذرّات ریز گرفته تا سنگهای بزرگ، که زمین را بمباران میکنند، محافظت میکند. قسمت اعظم آنها در جو میسوزد و رگهای درخشان در آسمان پدید میآورد که شهاب خوانده میشود. اما سپرهای محافظ زمین مانع از رسیدن تشعشعاتی همچون گرما و نور که برای موجودات زنده حیاتی است، نمیشود. به علاوه جو زمین حتی سبب انتشار حرارت در تمام زمین میشود و هنگام شب مانند پوششی مانع میگردد زمین بهسرعت حرارت خود را از دست بدهد.
بهراستی که نظمی حسابشده در طراحی جو زمین و میدان مغناطیسی آن به چشم میخورد و هنوز اسرار نهفتهٔ بسیاری در آن وجود دارد. این نظم را در چرخههایی که حیات را بر این سیّاره ممکن ساخته است نیز میتوان مشاهده کرد.
آیا تصادفی است که زمین دارای دو سپر محافظ است؟
چرخههای طبیعی برای بقای حیات
شهری را فرض کنید که دیگر هوای تازه به آن نمیرسد، منابع آبِ آن قطع و فاضلاب آن مسدود شده است. شکی نیست که در اندک زمانی بیماری و مرگ بر آن سایه خواهد افکند. حال، سیّارهٔ ما چطور؟ زمین ما همچون رستورانی نیست که مواد اولیه از بیرون آورده شود و زبالههای آن به بیرون برده شود. هوای تازه و آب سالم از فضا به زمین نمیآید و ضایعات آن نیز با موشک از آن بیرون برده نمیشود. پس چگونه زمین قابلزیست باقی مانده است؟ پاسخ را باید در چرخههای طبیعی آن جست؛ چرخههایی همچون چرخهٔ آب، کربن، اکسیژن و نیتروژن. در اینجا به شرحی مختصر و ساده از آنها میپردازیم.
چرخهٔ آب: آب مایهٔ حیات است. هیچ یک از ما نمیتواند بیش از چند روز بدون آب زنده بماند. این چرخه، آب تازه را به تمام نقاط زمین میرساند. چرخهٔ آب دارای سه مرحله است: ۱) انرژی خورشید آب را تبخیر و به جو منتقل میکند. ۲) از تراکم این بخار آب تصفیهشده ابر تشکیل میشود. ۳) ابرها به صورت باران، برف و تگرگ به زمین میبارد و این چرخه را کامل میسازد. طی سال چه مقدار آب بدین شکل تصفیه میشود؟ تخمین زده شده است که با این مقدار آب میتوان به طور یکنواخت تمام سطح زمین را به ارتفاع بیش از ۸۰ سانتیمتر با آب پوشاند.4
چرخهٔ کربن و اکسیژن: زندگی ما به تنفس وابسته است. طی این فرایند اکسیژن را میگیریم و دیاکسید کربن را بیرون میدهیم. اما چگونه است که با وجود تنفس میلیاردها انسان و حیوان، جو زمین از اکسیژن خالی نمیشود و با دیاکسید کربن اشباع نمیگردد؟ جواب آن چرخهٔ اکسیژن است که طی آن ۱) از طریق فرایند شگفتانگیز فتوسنتز، گیاهان دیاکسیدکربنی را که ما بازدم میکنیم، میگیرند و با استفاده از آن و نور خورشید اکسیژن و هیدراتهای کربن تولید میکنند. ۲) ما هنگام عمل دم، اکسیژن را میگیریم و این چرخه را تکمیل میسازیم. جالب آن که کل فرایندِ تولید گیاهان و تولید هوای قابلاستنشاق، به شکلی تمیز و مؤثر و بیصدا صورت میگیرد.
چرخهٔ نیتروژن: حیات روی زمین همچنین به تولید ترکیبات آلیای همچون مولکولهای پروتئین وابسته است. الف) تولید این مولکولها نیاز به نیتروژن دارد. جالب آن که این گاز ۷۸ درصد جو زمین را تشکیل میدهد. نیتروژن هوا از طریق رعد و برق به ترکیباتی تبدیل میشود که برای گیاهان قابل جذب است. ب) سپس گیاهان از این ترکیبات، مواد آلی میسازند. حیواناتی که از این گیاهان تغذیه میکنند، نیتروژن را جذب میکنند. پ) در آخر وقتی گیاهان و حیوانات میمیرند، باکتریها نیتروژن موجود در بدن آنها را تجزیه میکنند. از طریق این تجزیه، نیتروژن آزاد میشود و به خاک و جو باز میگردد و این چرخه کامل میشود.
سیستم کامل بازیافت!
انسان با وجود پیشرفتهایی که در تکنولوژی داشته است، هر ساله مقدار عظیمی سموم و مواد غیرقابل بازیافت تولید میکند. اما زمین تمام ضایعات خود را به نحوی شگفتانگیز با فرایندهای شیمیایی بازیافت میکند.
به نظر شما این چرخهها چگونه آغاز شدند؟ مایکل کُری نویسندهٔ کتابهای مذهبی و علمی میگوید: «اگر اکوسیستم زمین حاصل تکاملی تصادفی بود، امکان نداشت به چنین حدّی از هماهنگی برسد.»5 آیا شما نیز با این نظر موافقید؟