Zinātnieki nosauca visas Zemes dzīvības nāves laiku. Kā tieši tas notiks?

Satura rādītājs:

Zinātnieki nosauca visas Zemes dzīvības nāves laiku. Kā tieši tas notiks?
Zinātnieki nosauca visas Zemes dzīvības nāves laiku. Kā tieši tas notiks?
Anonim

Nākotnē, apmēram pēc septiņiem miljardiem gadu, Saule kļūs karstāka un pārvērtīsies par sarkanu milzi, kas, visticamāk, norīs Zemi. Bet planēta vairs nebūs piemērota dzīviem organismiem daudz agrāk. Tas notiks ne tikai okeānu iztvaikošanas dēļ, bet arī lielu izmaiņu dēļ atmosfēras sastāvā. "Lenta.ru" sīki stāsta par ASV un Japānas zinātnieku jauno zinātnisko darbu, kuri uzskata, ka maksimālais sarežģītās dzīves ilgums uz Zemes ir aptuveni viens miljards gadu.

Tūkstošiem likteņu

Pašlaik Zemes biosfēra ar fotosintēzes organismu palīdzību atmosfērā saglabā 20 procentu skābekļa saturu. Ir zināms, ka lielākajā daļā Zemes vēstures skābekļa līmenis bija zemāks nekā šodien, un tā koncentrācija atmosfērā sāka palielināties tikai pēc sauszemes augu parādīšanās. Biosfēras evolūcija ir paātrinājusi tādu svarīgu ķīmisko elementu kā fosfors ģeoķīmiskos ciklus. Tomēr ar fotosintēzi vien nepietiek, lai saglabātu planētu ar augstu skābekļa daudzumu.

Iepriekšējie pētījumi par Zemes apdzīvojamību nākotnē ir vērsti uz saikni starp Saules sasilšanu, kad tā kļūst par sarkano milzi, karbonāta-silikāta ģeoķīmisko ciklu un ūdens zudumu. Laika gaitā, saulei kļūstot spožākai, samazināsies oglekļa dioksīda koncentrācija, kas izjauks biosfērai svarīgos ģeoķīmiskos ciklus. Vairāki teorētiski modeļi liecina, ka Zemes klimats turpmākajos divos miljardos gadu kļūs mitrs spēcīga siltumnīcas efekta dēļ, kā rezultātā no stratosfēras kosmosā sāks izplūst liels ūdens daudzums.

Image
Image

Oglekļa cikls uz zemes

Attēls: Wikipedia

Jaunajā pētījumā zinātnieki prognozēja Zemes apdzīvojamību nākotnē, pamatojoties uz detalizētu modeli, kas izseko Saules ietekmi uz ģeoķīmiskiem cikliem, piemēram, oglekli, skābekli, fosforu un sēru. Eksperti tam pievienoja metāna ciklu, kas ietver dzīvo organismu metabolismu, kā arī redoks apmaiņu starp garozu un apvalku, kas ļauj izsekot procesiem, kas ģeoloģiskā laikā kontrolē skābekļa līmeni atmosfērā mērogā. Šāds modelis nākotnē var aptvert miljardiem gadu ilgu planētas vēsturi.

Pētnieki izmantoja stohastisku pieeju, nejauši pielāgojot modeļa parametru vērtības, ieskaitot izmaiņas Zemes apvalka degazēšanas ātrumā, kā arī erozijas paātrinājumu. Viņi pirms 600 miljoniem gadu noteica Zemes sākotnējos nosacījumus (inicializācijas posmu), un pēc tam modeli darbināja aptuveni 400 tūkstošus reižu, aptverot planētas attīstību līdz mūsdienām. No visa skrējienu parauga tikai aptuveni pieci tūkstoši atveidoja apstākļus uz Zemes, tuvu mūsdienu apstākļiem. Tos izmantoja, lai prognozētu nākotni.

Viss ir slikti

Neskatoties uz zināmu nenoteiktību, nevienā scenārijā ar skābekli bagāta atmosfēra neizturētu ilgāk par 1,5 miljardiem gadu. Tas tiek realizēts tikai apzināti neiespējamā scenārijā, kad Saule nepalielina savu spožumu. Skābekļa koncentrācijas samazināšanās notiek sakarā ar Zemes virsmas temperatūras paaugstināšanos, kā arī oglekļa dioksīda daudzuma samazināšanos atmosfērā.

Tieši oglekļa dioksīda daudzuma samazināšanās atmosfērā novedīs pie atmosfēras fotoķīmiskās destabilizācijas un strauja skābekļa līmeņa pazemināšanās. Tas ir saistīts gan ar ģeoķīmisko oglekļa ciklu, kas ietekmē skābekļa ciklu, gan ar biosfēras aktivitātes samazināšanos, tas ir, globālo fotosintēzi. Tātad augi ar C3 fotosintēzi (lielākā daļa augu izmanto šāda veida fotosintēzi) pazudīs pēc aptuveni 500 miljoniem gadu, kas ietekmēs atmosfēras skābekļa piegādi.

Image
Image

Saules un sarkanā milža salīdzinošie izmēri

Attēls: Wikipedia

Augu pazušana nomāc ķīmisko atmosfēras iedarbību un ar to saistīto fosfora ciklu, kurā svarīgs minerāls tiek pārnests no sauszemes uz okeānu. Laika gaitā samazināsies arī jūras ekosistēmu aktivitātes līmenis.

Biosfēra uz Zemes būs līdzīga tai, kas pastāvēja Arhejas laikā, pirms Lielā skābekļa notikuma pirms 2,45 miljardiem gadu. Jo īpaši atmosfēras skābekļa līmenis jaunajā līdzsvara stāvoklī būs daudzkārt zemāks nekā pašreiz, un metāna līmenis strauji palielināsies. Tajā pašā laikā būs viena būtiska atšķirība: oglekļa dioksīda līmeņa pazemināšanās, kas palielina CH4 un CO2 attiecību un noved pie organiskas dūmakas parādīšanās.

Pēc tam, kad Zemes virsmas globālā temperatūra pārsniegs 300 Kelvinu, turpmākā sasilšana sāks nomākt sauszemes un jūras biosfēras aktivitātes. Jebkurā gadījumā uz planētas nevar dzīvot neviens, izņemot mikroorganismus.

Citas pasaules

Kā raksta darba autori, organiskā dūmaka var kalpot kā biosignature (dzīvības esamības pazīme) uz tādām planētām kā Zeme, kas atrodas galvenajā secības zvaigžņu sistēmā. Šāda potenciāla planēta ir, piemēram, Keplers-452b, kas riņķo ap zvaigzni G2, kuras vecums sasniedz aptuveni sešus miljardus gadu. Šī pasaule šobrīd saņem par 10 procentiem vairāk siltuma no mātes zvaigznes nekā Zeme no Saules. Organiska dūmaka nākotnē var arī nodrošināt ilgtermiņa stabilitāti jauna veida klimatam.

Image
Image

Mākslinieka ideja par Zemes nāvi

Foto: Wikipedia

Zinātnieku izmantotie modeļi ietvēra Zemes biosfēras ietekmi, taču planētām var būt arī pilnīgi atšķirīgas biosfēras - piemēram, bez veģetācijas. Lai izpētītu, cik nozīmīga ir šī ietekme, zinātnieki no modeļa izslēdza Zemes biosfēru. Kā gaidīts, sauszemes augu trūkums rada zemāku atmosfēras O2 līmeni visā planētas evolūcijā. Tomēr skābekļa pietiks miljardam gadu, lai to varētu noteikt ar astronomiskiem instrumentiem. Šis rezultāts liek domāt, ka sauszemes biosfēras klātbūtnei vai neesamībai (bet ne biosfērai kopumā) ir tikai sekundāra ietekme uz gaisa apvalka deoksigenēšanu.

Pētnieku darbs palīdzēs meklēt potenciāli apdzīvojamas planētas, jo laiks, kad pastāv skābekļa atmosfēra, ir ļoti ierobežots, un tikai daļai Zemes vēstures būs raksturīgs ticami nosakāms skābekļa līmenis. Tieša O2 noteikšana redzamā viļņu garuma diapazonā būs sarežģīta tādas planētas kā Zeme dzīves laikā, izņemot 1,5–2 miljardus gadu. Tas aptuveni atbilst 20-30 procentiem no Zemes kā apdzīvotas pasaules dzīves, ieskaitot mikrobu vecumu. Tajā pašā laikā, novērojot ozona pēdas ultravioletajos viļņos, šo "logu" var paplašināt.

Ieteicams: