Silurska hipoteza: Jesmo li prva civilizacija na Zemlji?

Prije pedeset šest miliona godina, svijet je bio jedva prepoznatljiv u odnosu na planetu koju danas naseljavamo.

Zamislite Antarktik prekriven gustom, vlažnom prašumom. Krokodili su se ljenčarili u plitkim rijekama iznad Arktičkog kruga.

Globalni okean, lišen kisika u svojim plićim slojevima, nudio je neprijateljsku dobrodošlicu većini oblika života koji su u njemu ranije bujali.

Prosječne globalne temperature bile su možda i za 15 stepeni Celzijusa više nego danas.

Polovi — koje refleksno povezujemo sa ledom i tišinom — obilovali su vlažnom, tropskom toplotom.

Nije bilo ledenih kapa. Nije bilo glečera. Veliki frižideri Zemljinog klimatskog sistema su se jednostavno isključili.

Ovo nije opis nekog vanzemaljskog svijeta. Ovo je Paleocensko-eocenski termalni maksimum (PETM) — epizoda ekstremnog globalnog zagrijavanja koja je trajala 170.000 godina, a počela je prije otprilike 56 miliona godina, tačno na granici između dvije geološke epohe.

Njegov uzrok i dalje je predmet žustrih naučnih rasprava, iako ga većina istraživača pripisuje masovnom oslobađanju ugljika u atmosferu, koje se dogodilo neobičnom — a za neke naučnike i uznemirujućom — brzinom.

Upravo tu pitanje postaje neobično. Zapis o ugljiku iz tog perioda ne pokazuje samo povećanje atmosferskog CO₂, već prisustvo specifične vrste ugljika — lakših izotopa, onih koji se povezuju sa biološkim ili termogenim izvorima, a ne sa vulkanskim ispuštanjem plinova iz dubokog Zemljinog omotača.

To je potpuno isti izotopski "otisak prsta" koji naša vlastita industrijska civilizacija trenutno utiskuje u geološki zapis.

Šta ako taj događaj nije bio prirodan?

To pitanje, koje nisu postavili teoretičari zavjera već dvojica najpriznatijih svjetskih naučnika iz oblasti nauke o Zemlji i planetologije, čini okosnicu onoga što je danas poznato kao Silurska hipoteza.

Ona ne tvrdi da su ljudi-gušteri gradili fabrike u obliku piramida u eocenu. Ona postavlja jedno mnogo dublje, filozofsko pitanje: s obzirom na poznata ograničenja geološkog zapisa, da li bismo uopće bili u stanju otkriti prethodnu industrijsku civilizaciju da je ona ikada postojala?

I šta nam karbonski signal iz PETM-a govori o toj mogućnosti?

Arhitekte ovog pitanja

Adam Frank nije vrsta naučnika koja juri za drevnim misterijama. Kao astrofizičar na Univerzitetu u Rochesteru, njegov profesionalni pogled usmjeren je prema vani — prema egzoplanetama, evoluciji zvijezda i fizici planetarnih sistema daleko izvan našeg solarnog susjedstva.

Gavin Schmidt, s druge strane, vodi NASA-in Goddard institut za svemirska istraživanja i jedan je od vodećih svjetskih klimatskih modelara, koji je cijelu svoju karijeru posvetio mapiranju ponašanja Zemljine atmosfere kroz geološke epohe.

Njihov rad iz 2018. godine, objavljen u časopisu International Journal of Astrobiology, nije proizašao iz razgovora o istoriji Zemlje, već iz jednog problema u nauci o egzoplanetama.

Dok se potraga za vanzemaljskom inteligencijom širi sa radiosingala na ono što istraživači nazivaju "tehnopotpisima" (tehnološkim potpisima) — uočljivim tragovima industrijske aktivnosti — Frank i Schmidt su se suočili s neugodnom slijepom mrljom: nisu mogli pouzdano definisati kako bi izgledao geološki otisak jedne industrijske civilizacije, jer nikada nisu pokušali karakterizirati naš vlastiti.

"Pokušavali smo shvatiti šta bismo to tačno tražili na nekoj drugoj planeti", objasnio je Frank u jednom kasnijem intervjuu, "i shvatili smo da se nikada nismo zapitali da li bismo mogli otkriti sami sebe — ili bilo koju drugu civilizaciju — u drevnom zapisu stijena."

Rad koji su objavili bio je zamišljen kao misaoni eksperiment, ali izuzetno rigorozan.

Možda vas zanima: Zerzura: Izgubljeni grad u Sahari sa svjetlokosim stanovnicima i divovima

Oni nisu tvrdili da je prethodna civilizacija postojala. Oni su konstruirali okvir oborivosti (falsifikabilnosti): da je postojala, šta bismo očekivali da ćemo pronaći i koliko bismo mogli biti sigurni u taj pronalazak?

Njihov odgovor, do kojeg su došli kroz pažljivo ispitivanje tafonomije, stratigrafije i izotopske geohemije, bio je mnogo više uznemirujući nego što su to možda očekivali.

Vremenska skala ovog problema zaslužuje trenutak iskrenog promišljanja.

Naša industrijska civilizacija, mjereno od početka masovnog sagorijevanja uglja, stara je otprilike 300 godina. Sama Zemlja stara je oko 4,54 milijarde godina.

Složeni, višećelijski životinjski svijet diversificira se već najmanje 540 miliona godina — raspon koji je toliko ogroman da bi, ako ga komprimiramo u jednu kalendarsku godinu, naša cijela industrijska era zauzela posljednje dvije sekunde 31. decembra.

Unutar tog prozora od 540 miliona godina, broj mogućih "termina" u kojima se neka prethodna inteligencija mogla uzdići i propasti praktično je nebrojiv.

Frank i Schmidt nisu tvrdili da je ijedan od tih termina bio popunjen. Oni su jednostavno, i prilično porazno, istakli da mi zapravo nemamo pouzdan način da tu mogućnost isključimo.

Karbonska kopija antropocena?

Karbonski signal iz vremena PETM-a je ono što ovoj hipotezi daje najkonkretnije naučno uporište. Da bismo shvatili zašto, pomaže da razumijemo kako geolozi čitaju hemiju drevnog ugljika.

Ugljik, element koji je u srži cijele organske hemije i sagorijevanja fosilnih goriva, postoji u dva stabilna izotopska oblika: ugljik-12 i ugljik-13.

Brojevi se odnose na ukupan broj protona i neutrona u jezgru atoma.

Živi organizmi — biljke, alge, bakterije — tokom fotosinteze preferirano apsorbuju lakši Ugljik-12.

To znači da su biološki izvori ugljika sistematski "lakši" od ugljika zarobljenog u vulkanskim stijenama ili dubokoj okeanskoj kori.

Kada geolog mjeri omjer ovih izotopa u drevnom sedimentu, on u suštini čita potpis: teški ugljik ukazuje na geološke ili vulkanske izvore; laki ugljik ukazuje na biološko porijeklo, bilo da se radi o drevnoj organskoj materiji (poput uglja ili nafte) ili o svježe sagorjeloj biomasi.

Na graničnom sloju PETM-a, izotopski zapis pokazuje oštar, dramatičan pomak ka lakšem ugljiku.

Ovaj događaj, poznat kao Ekskurzija izotopa ugljika (CIE - Carbon Isotope Excursion), predstavlja jednu od najanomalnijih karbonskih perturbacija u cijelom zapisu kenozoika.

To ukazuje na to da je ogromna količina izotopski lakog ugljika ušla u atmosferu u geološki vrlo kratkom periodu — moguće u obliku metana iz klatrata sa morskog dna koji su destabilizirani zagrijavanjem, ili iz kontaktnog metamorfizma sedimenata bogatih ugljikom uzrokovanog magmatskim intruzijama, ili, kao što su istraživači poput Henrika Svensena detaljno modelirali, iz termogenog oslobađanja izazvanog probojem magmatskih slojeva (silova) u organski bogate sedimente u slivovima sjevernog Atlantika.

Svensenov rad iz 2012. godine o termalnoj evoluciji PETM-a ponudio je uvjerljive dokaze da vulkanska aktivnost velikih magmatskih provincija može generisati posmatrane količine ugljika kroz svojevrsno "kuhanje" organskih sedimenata — proizvodeći i CO₂ i metan brzinama koje odgovaraju paleološkom zapisu.

Njegovi modeli su kvantifikovali anomalije okeanske temperature tokom PETM-a koje se poklapaju s izotopskom ekscurzijom, nudeći prirodni mehanizam koji većina istraživača smatra sasvim plausibilnim.

Možda vas zanima: Ko su bili "narodi sa mora" i gdje su nestali?

Ali, plausibilno nije isto što i dokazano. Intervencija Franka i Schmidta nema za cilj odbacivanje prirodnih objašnjenja — ona samo ukazuje na strukturalnu sličnost između karbonske ekskurzije iz doba PETM-a i onoga što mi proizvodimo upravo sada.

Poređenje je izuzetno poučno i pomalo zastrašujuće. PETM je uključivao unos od otprilike 3.000 do 7.000 petagrama ugljika u sistem atmosfere i okeana tokom perioda od možda 20.000 godina — iako neke analize sugerišu da je početni udar bio mnogo brži, možda u rasponu od samo nekoliko hiljada godina.

Trenutna ljudska industrijska aktivnost ubacuje ugljik takvom brzinom da bi, ukoliko se nastavi, replicirala ukupni unos PETM-a u roku od nekoliko vijekova, a ne milenija.

Ovdje se javlja jedna ključna analitička komplikacija, s kojom se Frank i Schmidt direktno suočavaju.

Geološki zapis ne čuva događaje u istoj rezoluciji kroz sve vremenske skale. Slojevi sedimenata se sabijaju, bioturbacija miješa finu strukturu, a dijagenetski procesi mijenjaju izotopske omjere tokom miliona godina.

Ubacivanje ugljika koje traje 200 godina — što je približno trajanje vrhunca industrijske civilizacije — bilo bi, nakon 56 miliona godina sabijanja i zatrpavanja u stijenama, praktično nemoguće razlikovati od ubacivanja koje je trajalo 5.000 godina.

Stijena jednostavno ne može pružiti toliku rezoluciju da bi se ta razlika uočila.

Drugim riječima: ako bi naša civilizacija propala danas, ugljik koji smo proizveli pojavio bi se u budućim geološkim zapisima kao anomalan "šiljak" upečatljivo sličan po obliku i izotopskim karakteristikama onom iz doba PETM-a.

I ako je PETM bio proizvod civilizacije koja je sagorjela svoje resurse u geološkom treptaju oka, mi u suštini ne bismo imali način da to razlikujemo od prirodnog događaja.

Brisanje carstava

Najčešći i najneposredniji prigovor koji se iznosi na Silursku hipotezu je onaj intuitivni: gdje su ruševine?

Gdje su gradovi, autoputevi, deponije, sateliti? Ako je nešto gradilo fabrike prije 56 miliona godina, zašto nismo pronašli ni jedan zupčanik, ciglu ili komad obrađenog metala?

Odgovor zahtijeva razumijevanje koliko je geološki zapis zapravo katastrofalno loš u očuvanju dokaza o površinskom životu na ljudskim vremenskim skalama.

Tafonomija — nauka koja proučava kako organizmi i objekti prelaze iz živog svijeta u fosilni zapis — otkriva gotovo komično neefikasan sistem. Udio organizama koji uginu i na kraju se fosiliziraju je astronomski mali.

Većina tijela se raspadne. Većina kostiju se rastvori ili fragmentira. Uvjeti potrebni za fosilizaciju — brzo zatrpavanje finim sedimentom, nedostatak kisika, odgovarajuće hemijsko mikrookruženje — predstavljaju izuzetak, a ne pravilo.

O nekim vrstama znamo više na osnovu šačice zuba nego o čitavim ekosistemima koji su možda cvjetali milionima godina i iza sebe nisu ostavili baš ništa.

Sada primijenite ovu logiku na izgrađene strukture. Kamen je izdržljiv, ali je kamen na površini konstantno pod napadom vode, leda i hemijskog trošenja. Željezo i čelik korodiraju u roku od nekoliko stoljeća u tipičnim površinskim uslovima.

Staklo devitrificira (gubi svoju staklastu strukturu). Polimeri se razgrađuju pod uticajem UV zračenja i mikrobiološke aktivnosti — neki brže od drugih, ali s vremenom nestaju i oni.

Nijedan površinski materijal koji je ljudska civilizacija proizvela nije stabilan pred geološkim trošenjem u vremenskim okvirima koji se mjere milionima godina.

Možda vas zanima: 5 nestalih civilizacija o kojima nikada niste čuli

A tu je i onaj dublji problem: tektonika.

Tektonske ploče Zemljine kore nisu trajne strukture. One se neprestano recikliraju — stara okeanska kora se podvlači u omotač, kontinentalna kora se erodira, preoblikuje i ponovo taloži.

Tokom 56 miliona godina, površina planete pretrpjela je značajne promjene. Veliki dio onoga što je u ranom eocenu bilo plitko morsko dno, danas su planinski vijenci.

Veći dio onoga što je bilo kopno, danas je dno okeana.

Specifična sedimentna okruženja koja bi najvjerovatnije mogla sačuvati tragove površinskih aktivnosti — delte rijeka, obalni rubovi, korita jezera — upravo su ona okruženja koja su najviše izložena eroziji, sabijanju i recikliranju tokom ovakvih vremenskih perioda.

Frankovo vlastito oblikovanje ovog problema vrlo je precizno: "Bilo bi vrlo lako previdjeti industrišku civilizaciju koja je trajala samo 100.000 godina." On to misli doslovno.

Ako se civilizacija uzdigla, industrijalizovala i propala u roku od 100.000 godina — što je 500 puta duže od trajanja našeg industrijskog doba — njeni fizički ostaci bi činili sloj u zapisu stijena koji se mjeri milimetrima, ili čak i manje.

Geolog koji buši uzorke kroz naslage paleocena i eocena mogao bi proći kroz taj sloj u nekoliko sekundi, zapisati ga kao pomalo neobičan hemijski horizont i nastaviti dalje.

Ukratko, odsustvo makroskopskih dokaza ne može se uzeti kao dokaz odsustva. Rezolucija geološkog zapisa je jednostavno previše gruba, a destruktivni procesi previše temeljni da bi se takav zaključak mogao pouzdano donijeti.

Postoji jedan izuzetak, a to je upravo onaj na koji se Frank i Schmidt fokusiraju. Hemija opstaje tamo gdje strukture ne mogu.

Kako loviti drevne duhove

Ako zgrade ne ostavljaju trag, izotopi ostavljaju. Pitanje koje Frank i Schmidt postavljaju u svom radu iz 2018. glasi: koje bi tačno hemijske ili izotopske anomalije tehnološka civilizacija proizvela, a da one mogu preživjeti 56 miliona godina geološke obrade?

Tehnopotpisi koje oni predlažu vrlo su precizni. Sintetičke molekule koje se ne nalaze u prirodi — određeni hlorofluorougljici (CFC), dugolančani polimeri ili visoko specifična organohlorna jedinjenja — predstavljali bi jasan, nedvosmislen signal industrijske hemije, ukoliko bi bili pronađeni.

Izazov je u tome što se mnoga od ovih jedinjenja relativno brzo razgrađuju u geološkim uslovima, što smanjuje njihovu trajnost.

Ono što više obećava su, možda, anomalije u radioaktivnim izotopima. Nuklearna fisija proizvodi izotope — plutonijum-244 je jedan takav primjer — u omjerima i kombinacijama koje se ne javljaju u prirodnim nizovima radioaktivnog raspada.

Otkriće obogaćenog fisionog materijala u nekom sedimentnom horizontu bilo bi izuzetno teško objasniti bez pozivanja na tehnološki uzrok.

Anomalije u izotopima dušika su još jedan dobar kandidat.

Industrijska fiksacija dušika — Haber-Boschov proces na kojem počiva moderna poljoprivreda — ostavlja prepoznatljiv izotopski potpis u tlu i sedimentima.

Povišene koncentracije reaktivnih spojeva dušika u geološkom sloju, posebno u omjerima koji nisu u skladu sa prirodnom biološkom fiksacijom dušika, bile bi dovoljno anomalične da privuku ozbiljnu pažnju naučnika.

Frank i Schmidt jasno ističu da nijedan od ovih potpisa nije pronađen u sedimentima iz doba PETM-a. Njihov cilj nije da objave epohalno otkriće.

Njihov cilj je da primijete da, do njihovog rada, niko zapravo nije ciljano tragao za tim potpisima na pravi način.

Paleološki zapisi se sakupljaju u različite svrhe — za rekonstrukciju okeanskih temperatura, praćenje raznolikosti vrsta, mapiranje atmosferskog sastava — i hemijske analize koje se za to koriste nisu nužno osjetljive na taj uski spektar signala koji bi neka industrijska civilizacija ostavila za sobom.

Implikacija je istovremeno prosvjetljujuća, ali nosi i važnu praktičnu težinu: odsustvo detektovanih tehnopotpisa u geološkim zapisima možda je samo odraz ograničenja onoga što smo odlučili mjeriti, a ne ograničenja onoga što je zapravo kodirano i sačuvano u stijeni.

Egzistencijalno ogledalo

Silurska hipoteza bi bila samo pametna intelektualna vježba kada bi se zaustavila na paleontologiji. Ali, ona ide dalje.

Okvir koji su postavili Frank i Schmidt sadrži petlju povratnih informacija koja je usmjerena direktno na naš trenutni trenutak, a logika te petlje je nešto nad čime se zaista vrijedi duboko zamisliti.

Razmotrite centralni paradoks: sposobnost detekcije jedne civilizacije u geološkom zapisu obrnuto je proporcionalna tome koliko dugo ona preživi.

Civilizacija koja se eksplozivno industrijalizuje, potroši svoje planetarne resurse i propadne u roku od nekoliko hiljada godina ostavlja oštar, anomalan šiljak u izotopskom zapisu — ožiljak koji je vidljiv kroz geološko vrijeme, ali ne ostavlja nikoga ko bi ga objasnio.

Civilizacija koja uspješno upravlja upotrebom resursa, pređe na održivu energiju i opstane milionima godina, ne ostavlja gotovo nikakav geološki trag iza sebe, jer nikada nije ubrizgala dovoljno ugljika ili sintetičkih hemikalija da bi stvorila vidljivu anomaliju.

Katastrofa je čitljiva. Mudrost je nevidljiva.

Ako je ovaj okvir tačan, onda je sam čin preživljavanja dovoljno dugo da bi se postalo geološki zaboravljen zapravo mjerilo uspjeha.

Civilizacije koje u stijenama ostavljaju najdramatičnije potpise, po definiciji, su one koje nisu preživjele.

Mi trenutno ispisujemo svoj potpis. Ugljik koji smo oslobodili od 1750. godine nakuplja se u sedimentima na dnu okeana, u hemijskom sastavu koraljnih grebena, i u izotopskom omjeru atmosferskog CO₂ sačuvanog u ledenim jezgrama i biološkom tkivu.

Ako bi se industrijska civilizacija sutra ugasila — iz bilo kojeg razloga — budući geolozi, ili buduće inteligencije bilo koje vrste, pronašle bi tanku, tamnu, hemijski neobičnu traku u sedimentnim nizovima širom svijeta, otprilike 56 miliona godina iznad one trake koju bi morali vrlo pažljivo tražiti da bi je našli.

U toj misli nema nimalo utjehe. Karbonski šiljak iz doba PETM-a, bio on prirodan ili ne, pratio je period od oko 200.000 godina povišenih temperatura prije nego što se klimatski sistem polako ponovo stabilizovao.

Šta god da je preživjelo to vrijeme — a mnogo toga nije — nije imalo upozorenje, mehanizam da shvati šta se dešava, niti institucionalno sjećanje da je to samo uzrokovalo.

Mi imamo sve troje. Pitanje koje Silurska hipoteza na kraju nameće nije da li je neko prije nas gradio gradove.

Pravo pitanje je da li ćemo mi u geološkom zapisu ostaviti vrstu traga koja signalizira civilizaciju koja se urušila, ili onu koja ne signalizira ništa — zato što je pronašla način da opstane.

IZVORI I LITERATURA

• Frank, A., & Schmidt, G. A. (2018). "The Silurian hypothesis: would it be possible to detect an industrial civilization in the geological record?" International Journal of Astrobiology, 18(5), 1–9. https://doi.org/10.1017/S1473550418000095

• Svensen, H. (2012). "How volcanoes cause warm climates." Nature, 483, 413–414. https://doi.org/10.1038/483413a

• Kennett, J. P., & Stott, L. D. (1991). "Abrupt deep-sea warming, palaeoceanographic changes and benthic extinctions at the end of the Palaeocene." Nature, 353, 225–229. https://doi.org/10.1038/353225a0 — The foundational paper establishing the PETM as a major climatic and biotic event.

• McInerney, F. A., & Wing, S. L. (2011). "The Paleocene-Eocene Thermal Maximum: A Perturbation of Carbon Cycle, Climate, and Biosphere with Implications for the Future." Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 39, 489–516. https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133431

• Zachos, J. C., Dickens, G. R., & Zeebe, R. E. (2008). "An early Cenozoic perspective on greenhouse warming and carbon-cycle dynamics." Nature, 451, 279–283. https://doi.org/10.1038/nature06588 — Key modeling work on carbon injection rates during hyperthermal events.

• Dunkley Jones, T., et al. (2013). "Climate model and proxy data constraints on ocean warming across the Paleocene-Eocene Thermal Maximum." Earth-Science Reviews, 125, 123–145. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2013.07.004