Toby Tyrrell 是南安普敦大学地球系统科学教授。本文最初发表于 The Conversation。
进化花了 30亿到40亿年 才产生了智人。如果在此期间气候曾一次彻底崩溃，那么进化就会戛然而止，我们就不会出现在这里。因此，要理解我们是如何在地球上存在的，我们需要知道地球是如何在数十亿年里保持适宜生命生存的。
这并非易事。当前的全球变暖向我们表明，即使在短短几个世纪内，气候也可能发生巨大变化。在地质时间尺度上，气候更容易改变。计算表明，在短短几百万年内，地球的气候就有可能恶化到低于冰点或高于沸点的温度。
我们还知道，自生命首次进化以来，太阳的亮度增加了30%。理论上，考虑到早期地球的海洋并不总是 普遍 处于冰冻状态——这被称为“年轻太阳悖论”。然而，不知何故，这个宜居之谜被解开了。
科学家提出了两种主要理论。第一种是地球可能拥有类似恒温器的东西——一种（或多种）反馈机制，可以防止气候永远偏离致命的温度。
第二种是，在数量庞大的行星中，也许有些只是侥幸存活下来，而地球就是其中之一。最近几十年发现我们太阳系外有许多行星——所谓的 系外行星——使得第二种可能性更大。对遥远恒星的天文观测告诉我们，许多恒星都有行星围绕它们运行，其中一些行星的大小、密度和轨道距离使得理论上存在适宜生命生存的温度。据估计，仅在我们的银河系中，就有至少 20亿颗这样的候选行星。
科学家们渴望前往这些系外行星，研究它们是否也像地球一样，拥有数十亿年的气候稳定性。但即使是离我们最近的系外行星，那些围绕 比邻星 运行的行星，也都在四光年之外。观测或实验证据很难获得。
相反，我通过建模探索了同一个问题。我使用了一个旨在模拟行星（不仅仅是地球）气候演化的计算机程序，首先 生成了10万颗行星，每颗行星都具有随机不同的气候反馈集。气候反馈是能够放大或减弱气候变化的过程——例如，考虑北极海冰融化，这使得反射阳光的冰变成了吸收阳光的开阔水域，从而导致更多的变暖和更多的融化。
为了研究这些多样的行星在巨大（地质）时间尺度上保持宜居的可能性有多大，我进行了100次模拟。每次模拟，行星都从不同的初始温度开始，并暴露于一组随机不同的气候事件。这些事件代表着气候变化因素，如超级火山爆发（例如 皮纳图博火山，但规模要大得多）和导致恐龙灭绝的小行星撞击。在100次运行的每一次中，行星的温度都会被跟踪，直到它变得太热或太冷，或者它已经存活了30亿年，此时它就被认为是一个潜在的智慧生命摇篮。
模拟结果为这个宜居性问题提供了一个明确的答案，至少在反馈和运气的重要性方面是如此。行星拥有如此强大的稳定反馈机制，以至于无论随机气候事件如何，在10万次模拟中只有一次（实际上只有一次）能够100次都保持宜居。事实上，大多数至少有一次保持宜居的行星，在100次模拟中不到10次。在模拟中，行星能够保持宜居30亿年的几乎每一次，部分原因在于运气。同时，仅靠运气也被证明是不够的。那些被特别设计成没有任何反馈的行星，从未保持宜居；随机游走，受到气候事件的摆布，从未坚持到底。
这个总体结果，即结果部分取决于反馈，部分取决于运气，是稳健的。模型的所有各种改变都没有影响它。因此，这意味着地球必然拥有些气候稳定反馈机制，但同时 好运气 也一定在它保持宜居的过程中起到了作用。例如，如果一颗小行星或一次太阳耀斑比实际的稍大一些，或者发生在一个稍有不同的（更关键的）时间，我们今天很可能就不会出现在地球上了。这提供了一个不同的视角来理解为什么我们能够回顾地球生命进化、多样化并变得越来越复杂，最终产生我们的非凡、延绵久远的历程。
