Θεωρία της Γαίας του James Lovelock

Για αιώνες ολόκληρους, η επίσημη άποψη της επιστήμης για τον πλανήτη που ζούμε, είναι ότι πρόκειται για ένα βράχο κάπου στο διάστημα, που για κάποιους λόγους εμφάνισε μια ιδιαιτερότητα…Τη ζωή. Η άποψη αυτή εξακολουθεί να είναι σεβαστή και ίσως κυρίαρχη ανάμεσα στους ανθρώπους, ειδικά στο δυτικό κόσμο που έχει κάνει σημαία του την ανθρωποκεντρικότητα.

Στη δεκαετία του εβδομήντα, ένας Βρετανός βιολόγος και χημικός εμφάνισε μια εναλλακτική θεωρία, η οποία, καθώς περνούσαν τα χρόνια, άρχισε να επιβεβαιώνεται από στοιχεία και ταυτόχρονα να γίνεται συνείδηση ολοένα περισσότερων ανθρώπων. Ο βιολόγος λεγόταν James Lovelock και στη θεωρία του έδωσε το όνομα της Γαίας, της μητέρας θεάς όλων των θεοτήτων της ελληνικής μυθολογίας.

Η θεωρία της Γαίας άρχισε από την ερώτηση "τι είναι ζωή" και έφτασε ν’ απαντάει για τη δημιουργία και το σκοπό του ανθρώπου, για την κοινωνικοπολιτική την ηθική και τον Θεό. Έκανε προσιτή στη σκέψη μας τη Συμπαντική ζωή, ότι το σύμπαν είναι ένα ζωντανό Ον. Μας διδάσκει με φυσικά, βιολογικά γεγονότα πως πρέπει να συμβιώνουν οι ανθρώπινες κοινωνίες. Προσπαθεί να συνθέσει μία νέα ηθική, μία πνευματική οικολογία και μία αισιόδοξη προοπτική για μία παρακμασμένη ανθρωπότητα.

Σε ευθεία αντίθεση με την άποψη ότι η Γη είναι ένας νεκρός βράχος, πάνω στον οποίο ζουν διάφορα πλάσματα, ο Lovelock υποστήριξε ότι η Γη είναι ένας πλανήτης ζωντανός, με τον οποίο συμβιώνουν όλα τα υπόλοιπα είδη. Ακόμα περισσότερο, υποστήριξε ότι το έδαφος, το κλίμα και η ατμόσφαιρα της Γης είναι αυτά που είναι, εξ αιτίας της ύπαρξης της ζωής. Οι οργανισμοί που ζουν στον πλανήτη, ρυθμίζουν την ατμόσφαιρα και το κλίμα σύμφωνα με τις ανάγκες τους να επιβιώσουν και να αναπτυχθούν.

Πρότεινε ότι αυτό δεν γίνεται συνειδητά εκ μέρους των οργανισμών αυτών, αλλά ότι η δράση τους μέσα σε ένα δισεκατομμύριο χρόνια έχει δημιουργήσει ένα είδος σταθεροποιητικού μηχανισμού που ρυθμίζει τις συνθήκες έτσι, ώστε να είναι ευνοϊκές για τη ζωή.

Μπορούμε να φανταστούμε, κατ΄ αναλογία, τον τρόπο λειτουργίας του ανθρώπινου σώματος. Οι περισσότερες λειτουργίες του είναι ασυνείδητες, χαοτικές και ταυτόχρονα πολύ σταθερές.

ΑΦΡΟΔΙΤΗ	ΓΗ	ΑΡΗΣ
CO2 (95%)	N (77%), O (21%)	CO2 (95%)

Πώς με την έρευνα για ζωή στον Άρη κατανοήσαμε τι είναι η ζωή στη Γη

Στη δεκαετία του ’60 κάμποση ενέγεια ξοδεύτηκε για την έρευνα του διαστήματος. Η ΝΑΣΑ χρησιμοποίησε τον Lovelock ως επικεφαλή ομάδας ερευνητών για να μάθουν αν υπάρχει ζωή στον Άρη. Ο Λάβλοκ ήδη πετυχημένος ερευνητής και εφευρέτης προτιμούσε να’ χει χρόνο για σκέψη περισσότερο από τα πολύπλοκα τεχνολογικά μέσα. Ψάχνοντας για ζωή στον Άρη σκέφτηκε "Αν ήμουν Αρειανός και έψαχνα για ζωή στη Γη τι θα παρατηρούσα στον πλανήτη αυτόν;"

1. Μία εκπληκτική γαλάζια μπάλα .Τυλιγμένη από ένα μείγμα αερίων 21% οξυγόνο,78% περίπου άζωτο και ελάχιστα άλλα αέρια. Το μείγμα αυτό είναι εκρηκτικό αλλά δεν εκρήγνυται. Και επιπλέον παραμένει σταθερό εδώ και εκατομμύρια χρόνια, το οξυγόνο φτάσει το 25% όλα τα δάση θα καίγονταν αμέσως. Αν κατέβει στο 17% καμία φωτιά δεν ανάβει κανένα όν που αναπνέει δεν θα ζήσει.

2. Το θαλασσινό νερό έχει επίσης μία σταθερή περιεκτικότητα σε άλατα. Σταθερή μέση θερμοκρασία .Σταθερό κλίμα ( οι παγετώνιες εποχές, οι κατακλυσμοί, ηφαιστειακές εκρήξεις, συγκρούσεις μετεωριτών απλώς είναι οι μικρές ταλαντώσεις ενός εκκρεμούς με μικρό πλάτος, σταθερή περίοδο και όμορφη ακουστική).

3. Αν και η ηλιακή ακτινοβολία μέσα σε 4 δισεκατομμύρια χρόνια -τόσα χρόνια η Γη δημιουργεί ζωή- αυξήθηκε κατά 30%,η Γη από μόνη της διατήρησε σταθερή τη θερμοκρασία του σώματος της και δεν "κάηκε" από τον Ήλιο.

4. Ούτε χάνει θερμοκρασία ούτε οδεύει προς τη αταξία και το χάος όπως θα έπρεπε σύμφωνα με την αρχή της εντροπείας. Αντίθετα παράγει συνεχώς νέα τάξη, πολυπλοκότητα και ταυτόχρονα ενοποιεί και συνθέτει πολυάριθμες χημικές και θερμοδυναμικές ισορροπίες

Οι παρατηρήσεις αυτές έκαναν τον Lovelock να ασχοληθεί περισσότερο με το τι είναι γενικά η ζωή και λιγότερο με το να βρει βακτηρίδια στον πλανήτη Άρη. Αυτό όμως του κόστισε τη δουλειά του στη ΝΑΣΑ .Και σίγουρα η θεωρία που ζωντάνευε μέσα του δεν θα είχε καμία τύχη, αλλά τα τρομερά οικολογικά και ανθρωπιστικά προβλήματα μας, ανάγκασαν κι άλλους λαμπρούς επιστήμονες και στοχαστές να ενωθούν σε μία "παρέα" για να προωθήσουν ερευνητικά .επιστημονικά ,ιστορικά, ποιητικά, διαισθητικά τη "νέα" αυτή θεώρηση για τη Γη, τη Ζωή, το Σύμπαν.

Σε συνεργασία με την Γκρέκορι Μπέητσον, τους  βιολόγους Χένρι Τάλαν, Ουμπέρτο Ματουράνα, Φρανσίσκο Βαρέλα, Λίν Μάργκουλις και Ελισάβετ Σαχτούρη, τον φυσικό και φιλόσοφο Φρίτζοφ Κάπρα, όπως και τον μεγάλο φυσικό και φιλόσοφο David Bohm, τον νομπελίστα της Χημείας Πριγκοζίν μαζί με πολλούς μαθηματικούς της θεωρίας του Χάους και των Φράκταλ, αστροφυσικούς και κοσμολόγους τον ώθησαν σε μία νέα αντίληψη για τη ζωή: αισιόδοξη, αρμονική όμορφη γεμάτη δικαιοσύνη, έκπληξη και προπαντός ενότητα και Νόημα.

Η παρατήρηση της Γης

Ο Lovelock παρατήρησε λοιπόν, μεταξύ των άλλων, ότι οι άλλοι γήινοι πλανήτες του ηλιακού συστήματος έχουν ατμόσφαιρα που αποτελείται κατά το μεγαλύτερο μέρος από διοξείδιο του άνθρακα, και αναρωτήθηκε για ποιο λόγο αυτό δεν συμβαίνει στη Γη.

Η ατμόσφαιρα της Γης αποτελείται κατά 21% από οξυγόνο, 78% από άζωτο ενώ το διοξείδιο του άνθρακα περιορίζεται στο 0,03%. Σήμερα, είναι γνωστό σε όλους ότι αυτό οφείλεται στους ζωντανούς οργανισμούς. Μέχρι κάποιο σημείο της ιστορίας της Γης (πριν από 2,2 δισεκατομμύρια χρόνια), όλοι οι οργανισμοί χρησιμοποιούσαν το μεθάνιο και το διοξείδιο του άνθρακα για τις ενεργειακές τους ανάγκες, αφού αυτά τα δύο στοιχεία αποτελούσαν πάνω από το 50% της ατμόσφαιρας.

Επειδή αυτές οι χημικές συνθέσεις ήταν άφθονες, οι μικροοργανισμοί εξαπλώθηκαν ταχύτατα, με αποτέλεσμα, μετά από κάποιο σημείο να αρχίσουν να μειώνονται τα ενεργειακά αποθέματα. Ο ανταγωνισμός ήταν τόσο άγριος που κάποια είδη, προκειμένου να αποφύγουν την εξαφάνιση, στράφηκαν σε εναλλακτικές πηγές. Μετά από αμέτρητους πειραματισμούς, εμφανίστηκε ένα είδος που χρησιμοποιούσε για τις ενεργειακές του ανάγκες ένα δηλητήριο… Το οξυγόνο.

Αυτή είναι ίσως η πιο σημαντική στιγμή στην ιστορία της ζωής στον πλανήτη. Για όλους τους προγενέστερους οργανισμούς το οξυγόνο ήταν ένα πολύ δραστικό δηλητήριο.Ταυτόχρονα, το οξυγόνο είναι ένα πολύ πιο αποδοτικό ενεργειακό μέσο από το μεθάνιο. Ετσι, οι αερόβιοι οργανισμοί κυριάρχησαν στο περιβάλλον αρχίζοντας έναν κύκλο που διαρκεί μέχρι τις μέρες μας.

Οι οργανισμοί αυτοί εξελίχθηκαν σε όλα τα είδη που γνωρίζουμε σήμερα, ακολουθώντας πάντα το δρόμο του οξυγόνου. Για να προφυλαχθούν από τις ξαφνικές φυσικές καταστροφές, δημιούργησαν ένα είδος πλανητικού θερμοστάτη που κρατάει (σχετικά) σταθερή τη θερμοκρασία. Χονδρικά, όταν συνέβαινε κάποιο γεγονός που μείωνε ή αύξανε απότομα τη θερμοκρασία ή/και τους πληθυσμούς τους, κάποιο από τα είδη που ήταν κατάλληλα εξοπλισμένο, ώστε να ξεπεράσει την κρίση, αναλάμβανε το ρόλο του κυρίαρχου πάνω στη Γη, ώστε το επίπεδα του οξυγόνου να μείνουν σταθερά.

Έτσι, όταν στο τέλος του Προκάμβριου, εξαφανίστηκε το 90% των μορφών ζωής, βρήκαν χώρο για να αναπτυχθούν τα όντα που αντεπεξέρχονταν καλύτερα στις νέες συνθήκες. Το ποσοστό του οξυγόνου παρέμεινε σταθερό. Η φυσική επιλογή και η ποικιλία των ειδών πάντα λειτουργούσαν ως οργανικό τμήμα της Γαίας.

Αν παραδεχθούμε ότι αυτά είναι τα γεγονότα (και ολοένα περισσότερα ευρήματα υποστηρίζουν ότι έτσι είναι), τότε η Γη είναι πολύ περισσότερο από ένας βράχος με ζωή. Πρόκειται για ένα δυναμικό σύστημα που αυτοανατροφοδοτείται, με βάση την ηλιακή ενέργεια και το οξυγόνο.

Το ίδιο ισχύει σε μεγάλο βαθμό και για τα πετρώματα. Πολύ μεγάλο μέρος των πετρωμάτων, των ορυκτών και όλου του φυσικού αερίου και του πετρελαίου είναι αποτέλεσμα είτε του μαζικού θανάτου διαφόρων οργανισμών, είτε της απευθείας δράσης τους.

Για παράδειγμα, έχει αποδειχθεί ότι τα μεγαλύτερα κοιτάσματα χαλκού στη Χιλή έχουν εναποτεθεί από ένα είδος βακτηριδίου που τρεφόταν με τα πετρώματα που περιέβαλλαν το χαλκό. Έτσι, η ζωή είναι ένα από τα βασικά στοιχεία διαμόρφωσης της Γης, όπως την ξέρουμε σήμερα.

Ένας άλλος θεμέλιος λίθος της θεωρίας της Γαίας είναι η »συνεργατικότητα’‘. Ο όρος χρησιμοποιείται συνήθως σε αντιδιαστολή με τη δαρβίνεια »φυσική επιλογή». Σημαίνει, με απλά λόγια, ότι πολύ συχνά κάποια είδη συνεργάζονται για να αλληλοκαλύψουν τις αδυναμίες τους, ώστε να μην πέσουν θύματα της φυσικής επιλογής.

Το φαινόμενο είναι πολύ συνηθισμένο στη φύση, ίσως όμως να είναι το πιο βασικό ατού της ζωής. Η Ελισάβετ Σαχτούρη, μια βιολόγος που πήρε καθαρά θέση υπέρ της Γαίας, περιγράφει πολύ γλαφυρά στο βιβλίο »Γαία. Το ταξίδι από το Χάος στον Κόσμο» το πώς η συνεργατικότητα και η συμβίωση ανάμεσα σε διαφορετικούς μικροοργανισμούς δημιούργησε το εργοστάσιο της ζωής… το κύτταρο.

Σήμερα, που έχουμε σοβαρές γνώσεις μοριακής βιολογίας, ξέρουμε ότι τα μιτοχόνδρια και η κυτταρική μεμβράνη ήταν κάποτε δύο διαφορετικοί οργανισμοί που η εξελικτική πίεση τους ανάγκασε να ενωθούν. Στην αρχή η σχέση τους ήταν μάλλον σχέση παρασίτου-ξενιστή. Ίσως να υπήρχε κάποια άλλη μορφή συμβίωσης.

Η αρχική υπόθεση του Lovelock

Ο Lovelock καθόρισε τη Γαία ως:

"Μια πολύπλοκη οντότητα η οποία περιλαμβάνει την βιόσφαιρα της Γης, την ατμόσφαιρα, τους ωκεανούς και το έδαφος. Η συνολική δομή συνιστά ένα σύστημα ανάδρασης ή ένα κυβερνητικό σύστημα το οποίο αναζητά το βέλτιστο δυνατό φυσικό και χημικό περιβάλλον για τη ζωή σε αυτόν τον πλανήτη."

Η αρχική του υπόθεση ήταν ότι η βιομάζα τροποποιεί τις συνθήκες στον πλανήτη για να τις κάνει περισσότερο φιλόξενες – η υπόθεση της Γαίας ορθά προσδιόρισε αυτή την "φιλικότητα" ως μια πλήρη ομοιόσταση. Η αρχική υπόθεση του Lovelock, που κατηγορήθηκε ότι ήταν τελεολογική από τους επικριτές του, ήταν πως η ατμόσφαιρα της Γαίας διατηρείται σε ομοιόσταση από και προς όφελος της βιόσφαιρας.

Ο Lovelock πρότεινε την ιδέα πως η ζωή στη Γη παρέχει ένα κυβερνητικό, ομοιοστατικό ανατροφοδοτούμενο σύστημα το οποίο διευθύνεται αυτόματα και ασυναίσθητα από τα βιωτά, οδηγώντας σε μια ευρύτερη σταθεροποίηση της παγκόσμιας θερμοκρασίας και της χημικής σύνθεσης της Γης.

Με αυτή την αρχική υπόθεση, ο Λάβλοκ αξίωσε την ύπαρξη ενός παγκόσμιου συστήματος ελέγχου της επιφανειακής θερμοκρασίας, της ατμοσφαιρικής σύνθεσης και των επιπέδων αλμυρότητας των ωκεανών.Τα επιχειρήματά του ήταν:

• Η παγκόσμια επιφανειακή θερμοκρασία της Γης έχει παραμείνει σταθερή, παρά την αύξηση της ενέργειας που παρέχεται από τον Ήλιο
• Η Ατμοσφαιρική σύνθεση παραμένει σταθερή, μολονότι θα έπρεπε να είναι ασταθής
• Η αλμυρότητα των ωκεανών είναι σταθερή

• Από τότε που ξεκίνησε η ζωή στη Γη, η ενέργεια που παρέχεται από τον Ήλιο έχει αυξηθεί κατά 25% με 30%· ωστόσο η επιφανειακή θερμοκρασία του πλανήτη έχει διατηρηθεί αξιοσημείωτα σταθερή όταν μετράται σε παγκόσμια κλίμακα.
• Επιπρόσθετα, παρατήρησε, η ατμοσφαιρική σύσταση της Γης είναι σταθερή. Η γήινη ατμόσφαιρα αποτελείται σήμερα από 79% άζωτο, 20,7% οξυγόνο και 0,03% διοξείδιο του άνθρακα. Το οξυγόνο είναι το δεύτερο πιο δραστικό στοιχείο μετά το φθόριο, και θα έπρεπε να αντιδρά χημικά με τα αέρια και τα ορυκτά της ατμόσφαιρας και του φλοιού της Γης.
• Ίχνη μεθανίου (με ρυθμούς παραγωγής της τάξης των 100.000 τόννων ανά έτος) δεν θα έπρεπε να υπάρχουν, καθώς το μεθάνιο είναι εύφλεκτο σε μια ατμόσφαιρα οξυγόνου. Αυτό το μείγμα συστατικών που αποτελούν την ατμόσφαιρα θα έπρεπε να είναι ασταθές, και η σταθερότητά του θα μπορούσε να έχει διατηρηθεί μόνο με την αφαίρεση ή παραγωγή ποσοτήτων από τους ζωντανούς οργανισμούς. Με διαφορετική διατύπωση, η ατμόσφαιρα πρέπει να είναι ένα ανοικτό σύστημα μακριά από την ισορροπία, καθώς τα συστατικά της δεν μπορούν να ισορροπήσουν από μόνα τους, διατηρώντας την τρέχουσα σύνθεση.
• Η αλμυρότητα των ωκεανών έχει παραμείνει σταθερή στο 3,4% περίπου για ένα πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα. Η σταθερότητα της αλμυρότητας είναι σημαντική καθώς τα περισσότερα κύτταρα χρειάζονται ένα μάλλον σταθερό επίπεδο αλμυρότητας και δεν αντέχουν πολύ τιμές πάνω από το 5%. Η αλμυρότητα ελέγχεται εν μέρει μέσω των διαδικασιών εξάτμισης, που λαμβάνουν χώρα κυρίως σε λιμνοθάλασσες. Η μόνη σημαντική φυσική πηγή ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα (CO2) είναι η ηφαιστειακή δραστηριότητα, ενώ σημαντική πηγή απορρόφησής του είναι μέσω της αποσάθρωσης μερικών πετρωμάτων.
• Κατά την αποσάθρωση, μια αντίδραση προκαλεί το σχηματισμό ανθρακικού ασβεστίου. Αυτή η χημική αντίδραση ενισχύεται από τα βακτήρια και τις ρίζες φυτών στο έδαφος, όπου βελτιώνουν την κυκλοφορία των αερίων. Το ανθρακικό ασβέστιο μπορεί να μεταφερθεί με τα νερά στη θάλασσα όπου χρησιμοποιείται από τους ζωντανούς οργανισμούς που διαθέτουν όστρακα και κελύφη. Μετά το θάνατό τους, τα κελύφη τους βυθίζονται στον πυθμένα των ωκεανών όπου δημιουργούν ασβεστολιθικές εναποθέσεις. Εν συντομία, οι βράχοι αποσαθρώνονται, το παραγόμενο διοξείδιο του άνθρακα υφίσταται επεξεργασία από τους ζωντανούς οργανισμούς και επιστρέφει στα πετρώματα μέσω της διαδικασίας ιζηματογένεσης. Μέρος των οργανισμών με ανθρακούχα κελύφη είναι οι κοκκολιθοφόροι (μονοκύτταρα φύκη), που συμβάλλουν επίσης στο σχηματισμό των νεφών. Όταν πεθαίνουν, απελευθερώνουν ένα θειώδες αέριο (DMS), (CH3)2S, τα μόρια του οποίου δρουν ως κέντρα συμπύκνωσης των υδρατμών κατά το σχηματισμό νεφών.

Ο Lovelock το βλέπει αυτό ως μια από τις περίπλοκες διεργασίες που διατηρούν τις συνθήκες κατάλληλες για τη ζωή. Τα ηφαίστεια διοχετεύουν το CO2 στην ατμόσφαιρα, το CO2 συμμετέχει στη διάβρωση του ασβεστολίθου, που και η ίδια επιταχύνεται από τη θερμοκρασία και τη ζωή που υπάρχει στο έδαφος, το διαλυμένο CO2 χρησιμοποιείται κατόπιν από τα φύκη και απελευθερώνεται στον πυθμένα των ωκεανών. Μια περίσσεια CO2 μπορεί να αντισταθμιστεί από μια αύξηση στους πληθυσμούς των κοκκολιθοφοριδών, ανεβάζοντας την ποσότητα του CO2 που δεσμεύεται στον πυθμένα των ωκεανών. Οι κοκκολιθοφορίδες αυξάνουν την νεφοκάλυψη, συνεπώς ελέγχουν την επιφανειακή θερμοκρασία, βοηθούν στην ψύξη ολόκληρου του πλανήτη και ευνοούν τις καθιζήσεις που είναι απαραίτητες για τα φυτά της ξηράς. Για τον Lovelock, οι κοκκολιθοφορίδες είναι ένα στάδιο σε έναν ρυθμιστικό βρόχο ανάδρασης. Τώρα τελευταία η συγκέντρωση του ατμοσφαιρικού CO2 έχει αυξηθεί και υπάρχουν κάποιες ενδείξεις ότι και οι εμφανίσεις των ωκεάνειων εξάρσεων σε πλαγκτόν αυξάνουν επίσης.

Πάντως, αρχικά ήταν εντελώς ξεχωριστά.

Το μυστήριο της εμφάνισης και της εξέλιξης της ζωής θα απασχολεί πάντα τον άνθρωπο. Ίσως ποτέ να μη δοθεί η ολοκληρωμένη απάντηση, αφού ακόμα δεν ξέρουμε ούτε καν ολόκληρη την ερώτηση. Όμως η επιστήμη, με όλες τις παλινδρομήσεις και τις ανακρίβειές της, έχει φτάσει στο σημείο να μπορεί να επεξεργάζεται ιδέες αδιανόητες πριν από μερικές δεκαετίες.

Η θεωρία της Γαίας είναι πάνω από όλα μια προσπάθεια να αλλάξει η οπτική του ανθρώπου απέναντι στη φύση. Συνεπώς, είναι και φιλοσοφία. Το γεγονός ότι επιβεβαιώνεται σιγά-σιγά από τις επιστήμες, σημαίνει ότι είναι μια καλή θεωρία. Ίσως περισσότερο από κάθε άλλη εποχή να είναι μια αναγκαία μια τέτοια θεωρία, σήμερα που έχουμε εκμεταλλευθεί τόσο αδίστακτα τη φύση, ώστε φοβόμαστε τις συνέπειες.

Πάντως, η θεωρία της Γαίας κάνει δύο διαφορετικές προβλέψεις για το μέλλον.

• Η θετική είναι ότι… »Η Ζωή πάντα θα βρίσκει τον τρόπο, όταν οι φυσικές συνθήκες δεν είναι απαγορευτικές».
• Η αρνητική είναι… »Αν ωθήσουμε τη Γαία να αλλάξει τη μορφή του οικοσυστήματός της, δεν θα καταστρέψουμε τη ζωή πάνω στον πλανήτη αλλά τη δυνατότητά μας να ζούμε πάνω σ΄ αυτόν»
• physics4u

ΑΠΟΚΑΛΥΨΗ ΤΟ ΕΝΑΤΟ ΚΥΜΑ