Ученые подсчитали конечную продолжительность жизни биосферы Земли

Если жизнь на Земле переживет антропоцен, рано или поздно ей придется столкнуться с еще одной экзистенциальной угрозой из космоса. Поскольку с возрастом Солнце становится ярче, оно неизбежно вмешается в сложный углеродный цикл нашей планеты, вызвав истощение углекислого газа в атмосфере до такой степени, что растения начнут голодать.

К счастью, это произойдет не раньше, чем через 1,6 миллиарда лет, предполагает новое исследование геофизика Чикагского университета Р. Дж. Грэма и его коллег. Это потенциально удваивает прогнозируемую продолжительность жизни растений и животных Земли. Новое исследование было опубликовано в Planetary Science Journal.

Это отличная новость для тех, кто надеется на внеземную жизнь, поскольку она значительно превосходит оценки того, как долго Земля может поддерживать функционирующую биосферу – наши единственные данные для этого во всей Вселенной. Таким образом, она расширяет предполагаемую продолжительность времени, в течение которого сложная жизнь имеет шанс развиться.

«Результаты позволяют предположить, что возникновение разумной жизни может быть менее сложным (и, следовательно, более распространенным) процессом, чем утверждали некоторые предыдущие авторы», — пишут Грэм и его команда. «Хотя, поскольку вероятность появления сложных шагов может быть сколь угодно малой, разумная жизнь все равно может быть чрезвычайно редкой даже при наличии всего лишь одного сложного шага».

Учитывая нашу текущую ситуацию, может показаться нелогичным, что нагревающееся Солнце может привести к снижению содержания углерода в атмосфере. Но скорость потепления будет значительно ниже сегодняшней, что подчеркивает различные геологические процессы.

Со временем выветривание силикатных пород Земли ветрами и дождями заставляет их поглощать CO 2, который часто захоронен геологическими процессами, чтобы затем высвобождаться в атмосферу вулканической активностью, завершая карбонатно-силикатный геохимический цикл. Это основной неорганический углеродный цикл Земли, и он смещает атмосферный CO 2 Земли в масштабах миллионов лет.

Но поскольку Солнце становится на 10 процентов ярче каждый миллиард лет, оно постепенно нагревает Землю, способствуя усилению выветривания и вытягивая больше CO2 из атмосферы, что плохо для растений и всей другой жизни, которая от них зависит.

«Это создаст все более стрессовую среду для наземных растений, что в конечном итоге приведет к их вымиранию из-за нехватки CO2 в точке компенсации CO2 или из -за перегрева в точке верхнего температурного порога», — объясняют исследователи.

Однако Грэм и его команда обнаружили, что, поскольку, как показывают последние данные, выветривание лишь слабо зависит от температуры, взаимодействие между климатом, производительностью и выветриванием приводит к замедлению снижения уровня CO2 и даже к временному обращению вспять, что откладывает вымирание растений на срок до 1,86 миллиарда лет.

Однако исследователи предупреждают, что их модели не учитывают все переменные, такие как обратная связь облаков и водный цикл, которые могут повлиять на результаты.

«Для решения подобных проблем и количественной оценки их влияния на будущую продолжительность жизни биосферы потребуется более ресурсоемкая модель моделирования, например, глобальная климатическая модель в сочетании с интерактивной моделью суши с динамической растительностью», - говорят они.

Грэм и его команда обнаружили, что в ходе многочисленных сценариев растения C3 — большинство растений Земли, чей фотосинтез теряет эффективность в более ярких и жарких условиях — вымирают раньше, чем растения C4 . Это оставляет около 500 миллионов лет, когда существуют только растения C4, такие как сахарный тростник и кукуруза.

Сокращение жизни растений, конечно, приведет к сокращению жизни животных из-за недостатка пищи и очень сильного падения уровня кислорода. Но, возможно, некоторые анаэробные микробы выживут, пока наше солнце не станет еще более мощным и не выкипит океаны.

Конечно, если мы сначала не уничтожим огромные пространства жизни из-за неуправляемого изменения климата.

«Если жизнь распространена за пределами Земли, — пишут Грэм и его коллеги, — наши выводы можно будет проверить с помощью будущих наблюдений за биосигнатурами на экзопланетах».