Peu Terre les concepts scientifiques sont aussi controversés et séduisants que Hypothèse de Gaïa — l’idée, introduite pour la première fois par le chimiste James Lovelock et la microbiologiste Lynn Margulis dans les années 1970, selon laquelle la Terre elle-même se comporte comme un organisme auto-entretenu, avec des organismes vivants interagissant avec la Terre non vivante pour maintenir et même améliorer les conditions de vie.
Quelques les experts ont noté que des perturbations planétaires à grande échelle telles que le changement climatique et une surutilisation des ressources peuvent anéantir le progrès de n’importe quel monde, ce qui pourrait suggérer que la vie aggrave ses conditions ou est même intrinsèquement autodestructrice, contrairement à l’hypothèse de Gaia.
Mais une nouvelle étude, publiée dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Societyutilise des expériences de modélisation informatique pour faire valoir un argument différent : que les perturbations à grande échelle sont en fait un mécanisme par lequel les systèmes Gaïens augmentent en complexité (le nombre de connexions existant dans un réseau d’espèces). Les résultats pourraient éventuellement aider les planétologues à affiner leurs recherches. rechercher la vie au-delà de la Terreselon les auteurs.
« Je suis vraiment heureux que les gens essaient de tester expérimentalement certaines des questions les plus profondes sur la vie elle-même », a déclaré Peter Wardpaléontologue à l’Université de Washington qui n’a pas participé à la recherche.
Modélisation de Gaïa
La Terre s’est historiquement comportée comme un système Gaïen, a déclaré Arwen Nicholsonastrophysicien à l’Université d’Exeter et co-auteur de la nouvelle étude. « Vous constatez cette tendance à l’augmentation de la diversité et de la biomasse au fil du temps, et la vie est devenue plus complexe. » Une partie de cette complexité semble provenir de perturbations à grande échelle sur Terre, a-t-elle déclaré : Par exemple, le Grand événement d’oxydationune période il y a environ 2,5 milliards d’années, au cours de laquelle les niveaux d’oxygène dans l’atmosphère terrestre ont fortement augmenté, ont tué la plupart des formes de vie anaérobie mais ont créé la possibilité pour les animaux d’évoluer.
Pour tester si cela peut être vrai sur d’autres mondes, l’équipe de recherche a utilisé un modèle informatique appelé Modèle Nature Enchevêtréedestiné à simuler l’évolution de groupes d’espèces. Dans le modèle Tangled Nature, le destin de chaque espèce est lié à celui des autres, tout comme sur Terre.
Les chercheurs ont simulé les perturbations de ces mondes modélisés en réduisant temporairement la capacité de charge du monde. Ils ont mené des expériences avec des perturbations de différentes durées, différents nombres de perturbations et différents nombres de refuges, où la vie pourrait persister pendant une perturbation. Après des milliers de simulations, l’équipe a découvert que même si un système perturbé était plus susceptible d’anéantir complètement toute vie, les systèmes perturbés dans lesquels la vie survivait présentaient une plus grande diversité et une plus grande abondance de vie qui persistait sur des dizaines de milliers de générations. « Lorsqu’il y a un effondrement, cela donne la possibilité que quelque chose de nouveau surgisse », a déclaré Nicholson.
« Les (systèmes) qui ont survécu à ces événements ont rebondi plus fort », a déclaré Nathan Mayneastrophysicien également à l’Université d’Exeter et co-auteur de la nouvelle étude. Cela est possible parce que la vie n’est généralement pas totalement anéantie, a déclaré Nicholson ; des poches de vie existent encore dans les refuges. Par exemple, lors du Grand événement d’oxydation, la vie anaérobie a persisté dans les eaux profondes et pauvres en oxygène.
Plus un système vivant sur une planète est complexe, plus les interactions des espèces entre elles sont complexes, ce qui rend plus probable que la prochaine itération d’un écosystème qui remplit une niche vide sera composée d’éléments plus complexes plutôt que simples, connexions, a déclaré Nicholson.
Mayne a souligné que le modèle est abstrait, n’inclut pas tous les détails des formes de vie biologiques et vise plutôt à révéler les principes généraux qui peuvent s’appliquer dans différents mondes. « La biologie est inévitablement plus compliquée et plus subtile que les modèles », écrit Charles Tisserandun astrobiologiste de l’Université nationale australienne qui n’a pas participé à la nouvelle recherche, dans un e-mail. « La biologie est toujours pleine de surprises et de conséquences inattendues. »
Tendances autodestructrices
La salle était l’un des premiers scientifiques pour affirmer que la vie sur Terre peut être intrinsèquement autodestructrice, appelant cette idée la Hypothèse de Médée. Ward a déclaré qu’il n’était pas convaincu par la nouvelle étude car dans l’histoire de la Terre, « la vie est une cause majeure » de mortalité massive. Par exemple, la vie elle-même peut conduire à des rétroactions anti-Gaïennes telles que le Grand Événement d’Oxydation, qui a été provoqué par l’évolution d’une nouvelle forme d’organismes unicellulaires capables de photosynthétiser, a-t-il déclaré. « Vous obtenez enfin la vie sur la planète, et ensuite que se passe-t-il ? Elle évolue pour produire de l’oxygène et tue presque tout. »
« Ces énormes perturbations provoquent une rétrogradation de la vie, une aggravation des conditions », a-t-il déclaré. Il a ajouté que les écosystèmes de la Terre ont tendance à montrer que « la diversité apparaît lorsque l’on connaît de longues périodes de stabilité ». Par exemple, récifs coralliens ont tendance à être plus diversifiés s’ils ont connu une longue période de stabilité pendant laquelle ils ont évolué.
Nicholson avait un point de vue différent : « Libérer de l’oxygène a permis à la vie de devenir plus complexe… c’est pourquoi nous sommes ici », a-t-elle déclaré. « Si vous étiez un microbe (pendant le Grand Événement d’Oxydation)… cela aurait été vraiment mauvais. Mais pour qu’un biome augmente en complexité, cela devra impliquer une sorte de bouleversement de la vie. »
L’idée selon laquelle la vie finit par se détruire elle-même en provoquant ses propres extinctions contredit les résultats des expériences de modélisation des auteurs, qui montrent la stabilité des systèmes vivants au fil du temps, même avec des perturbations à grande échelle, a déclaré Mayne. « Notre travail idéalisé va à l’encontre de l’hypothèse de Médée », a-t-il ajouté. « Notre modélisation suggère que statistiquement, les biosphères créent de la complexité et ne sont pas autodestructrices. »
Gaias au-delà de la terre
Les résultats pourraient aider les scientifiques à affiner leurs recherches sur la vie extraterrestre, selon les auteurs. La recherche de la vie au-delà de la Terre nécessite beaucoup de ressources. Il est donc utile de savoir quelles planètes de l’univers ont les plus grandes chances d’héberger la vie.
Les résultats offrent un paramètre supplémentaire aux scientifiques en recherche, a déclaré Mayne. Par exemple, les planètes proches des bords du zone habitable – une fenêtre de distance par rapport à l’étoile d’une planète qui permet l’existence d’eau liquide – pourrait être plus susceptible d’avoir subi des perturbations de son climat, ce qui aurait pu stimuler une vie plus complexe, a-t-il déclaré. Les déplacements orbitaux et les impacts d’astéroïdes pourraient également perturber une planète.
L’idée selon laquelle le nouvel article constitue « une étape raisonnable pour permettre aux astronomes de trier les planètes semblables à la Terre en fonction de leur potentiel à accueillir la vie » est « exagérée », car aucun des paramètres utilisés dans l’article n’est observable dans les exoplanètes, a écrit Lineweaver dans un e-mail. Mayne a convenu que davantage de recherches sont nécessaires pour identifier les planètes où ces mécanismes sont plus susceptibles de se produire.
Cet article a été initialement publié sur Eos.org. Lire le article original.
