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؟‏›‏

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.‏

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.‏

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.‏

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؟‏