Вчені розрахували тривалість існування біосфери Землі

Якщо життя на Землі переживе антропоцен, воно зрештою зіткнеться з іншою екзистенційною загрозою з космосу. Коли Сонце стає яскравішим із віком, воно неминуче втручатиметься в вибагливий вуглецевий цикл нашої планети, викликаючи виснаження вуглекислого газу в атмосфері до такого рівня, що рослини почнуть голодувати.

На щастя, це станеться принаймні через 1,6 мільярда років, припускають нові дослідження геофізика Чиказького університету Р. Дж. Грема та його колег. Це потенційно подвоює очікувану тривалість життя рослин і тварин на Землі. Це чудова новина для тих, хто сподівається на позаземне життя, оскільки вона значно розширює попередні оцінки того, як довго Земля може підтримувати функціонуючу біосферу – наші єдині дані для цього у всьому Всесвіті. Таким чином, це збільшує очікувану тривалість часу, протягом якого складне життя має шанс еволюціонувати.

Результати «свідчать про те, що поява розумного життя може бути менш складним (і, отже, більш поширеним) процесом, ніж стверджували деякі попередні автори», — пишуть Грем та команда у своїй статті.

«Хоча ймовірність виникнення важких кроків може бути як завгодно мала, розумне життя може бути надзвичайно рідкісним, навіть якщо зробити лише один важкий крок».

Враховуючи нашу поточну ситуацію, може здатися нелогічним, що нагрівання Сонця може призвести до зменшення вмісту вуглецю в атмосфері. Але темпи потепління були б значно повільнішими, ніж сьогодні, підкреслюючи інші геологічні процеси. З часом вивітрювання силікатних порід Землі вітрами та дощами змушує їх поглинати CO₂, який часто похований геологічними процесами, щоб пізніше вивільнитися в атмосферу в результаті вулканічної діяльності, завершуючи карбонатно-силікатний геохімічний цикл. Це основний кругообіг неорганічного вуглецю на Землі, і він зміщує CO₂ в атмосфері Землі протягом мільйонів років.

Але оскільки сонце стає на 10 відсотків яскравішим кожні мільярд років, воно поступово нагріває Землю, сприяючи посиленню вивітрювання та витягуванню більше CO₂ з атмосфери, що є поганою новиною для рослин і всього іншого життя, яке залежить від них.

«Це створить усе більш стресове середовище для наземних рослин, що зрештою призведе до їх зникнення через CO₂ голодування, у точці компенсації CO₂, або через перегрів, на їх верхньому температурному порозі», — пояснюють дослідники.

Але Ґрем і команда виявили, що, як свідчать останні дані, вивітрювання лише слабко залежить від температури, взаємодія між кліматом, продуктивністю та вивітрюванням спричиняє сповільнення та навіть тимчасове зворотне зниження викидів CO₂, затримуючи вимирання рослин на 1,86 мільярда років. відтепер.

Однак дослідники попереджають, що їхні моделі не враховують усі змінні, такі як зворотний зв’язок хмар і кругообіг води, які можуть змінити результати.

«Більш обчислювально інтенсивна структура моделювання – наприклад, модель глобального клімату в поєднанні з інтерактивною моделлю землі з динамічною рослинністю – буде необхідною для вирішення подібних ефектів і кількісної оцінки їхнього впливу на майбутній термін життя біосфери».

У кількох сценаріях Грем і команда виявили, що рослини C3 – більшість рослинного світу Землі, фотосинтез яких втрачає ефективність у більш яскравих і жарких умовах – вимерли раніше, ніж рослини C4. Залишається приблизно 500 мільйонів років, коли існують лише рослини C4, такі як цукрова тростина та кукурудза.

Зменшення життя рослин, звичайно, також зменшить життя тварин через нестачу їжі та дуже різке падіння кисню. Але, можливо, деякі анаеробні мікроби виживуть, поки наше сонце не стане ще потужнішим і не википить океани. Тобто, якщо ми спочатку не знищимо величезні масиви життя різкою зміною клімату.

«Якщо життя є поширеним за межами Землі, — пишуть Грем та його колеги, — наші висновки можна буде перевірити за допомогою майбутніх спостережень біосигнатур на позасонячних планетах». Це дослідження було опубліковано в The Planetary Science Journal.