Οι επιστήμονες ονόμασαν την ώρα του θανάτου όλης της ζωής στη Γη. Πώς ακριβώς θα συμβεί αυτό;

Πίνακας περιεχομένων:

Οι επιστήμονες ονόμασαν την ώρα του θανάτου όλης της ζωής στη Γη. Πώς ακριβώς θα συμβεί αυτό;
Οι επιστήμονες ονόμασαν την ώρα του θανάτου όλης της ζωής στη Γη. Πώς ακριβώς θα συμβεί αυτό;
Anonim

Στο μέλλον, σε περίπου επτά δισεκατομμύρια χρόνια, ο Sunλιος θα γίνει θερμότερος και θα μετατραπεί σε έναν κόκκινο γίγαντα, ο οποίος είναι πιθανό να καταπιεί τη Γη. Αλλά ο πλανήτης θα πάψει να είναι κατάλληλος για ζωντανούς οργανισμούς πολύ νωρίτερα. Αυτό θα συμβεί όχι μόνο λόγω της εξάτμισης των ωκεανών, αλλά και λόγω των σημαντικών αλλαγών στη σύνθεση της ατμόσφαιρας. Το "Lenta.ru" λέει λεπτομερώς για το νέο επιστημονικό έργο των επιστημόνων από τις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ιαπωνία, οι οποίοι πιστεύουν ότι η μέγιστη διάρκεια ζωής της σύνθετης ζωής στη Γη είναι περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια.

Χιλιάδες μοίρες

Επί του παρόντος, η γήινη βιόσφαιρα διατηρεί περιεχόμενο οξυγόνου 20 % στην ατμόσφαιρα μέσω φωτοσυνθετικών οργανισμών. Είναι γνωστό ότι για το μεγαλύτερο μέρος της ιστορίας της Γης, το επίπεδο οξυγόνου ήταν χαμηλότερο από το σημερινό και η συγκέντρωσή του στην ατμόσφαιρα άρχισε να αυξάνεται μόνο μετά την εμφάνιση χερσαίων φυτών. Η εξέλιξη της βιόσφαιρας έχει επιταχύνει τους γεωχημικούς κύκλους τόσο σημαντικών χημικών στοιχείων όπως ο φώσφορος. Ωστόσο, η φωτοσύνθεση από μόνη της δεν είναι αρκετή για να διατηρήσει τον πλανήτη υψηλό σε οξυγόνο.

Προηγούμενη έρευνα για τη μελλοντική κατοίκηση της Γης επικεντρώθηκε στη σχέση μεταξύ της προθέρμανσης του Sunλιου καθώς μετατρέπεται σε κόκκινο γίγαντα, του γεωχημικού κύκλου ανθρακικού-πυριτικού άλατος και της απώλειας νερού. Με την πάροδο του χρόνου, καθώς ο ήλιος γίνεται πιο φωτεινός, η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα θα πέσει, γεγονός που θα διαταράξει τους γεωχημικούς κύκλους που είναι σημαντικοί για τη βιόσφαιρα. Μια σειρά θεωρητικών μοντέλων υποδηλώνουν ότι το κλίμα της Γης στα επόμενα δύο δισεκατομμύρια χρόνια θα γίνει υγρό λόγω ενός ισχυρού φαινομένου θερμοκηπίου, με αποτέλεσμα να αρχίσει να διαφεύγει μεγάλη ποσότητα νερού από τη στρατόσφαιρα στο διάστημα.

Image
Image

Ο κύκλος του άνθρακα στη γη

Εικόνα: Wikipedia

Στη νέα μελέτη, οι επιστήμονες προέβλεψαν τη μελλοντική κατοίκηση της Γης με βάση ένα λεπτομερές μοντέλο που παρακολουθεί την επίδραση του Sunλιου στους γεωχημικούς κύκλους όπως ο άνθρακας, το οξυγόνο, ο φώσφορος και το θείο. Οι ειδικοί πρόσθεσαν σε αυτό τον κύκλο του μεθανίου, ο οποίος περιλαμβάνει τον μεταβολισμό των ζωντανών οργανισμών, καθώς και την οξειδοαναγωγική ανταλλαγή μεταξύ του φλοιού και του μανδύα, γεγονός που καθιστά δυνατή την παρακολούθηση των διαδικασιών που ελέγχουν το επίπεδο οξυγόνου στην ατμόσφαιρα σε γεωλογικό χρόνο. κλίμακα. Ένα τέτοιο μοντέλο είναι ικανό να καλύψει δισεκατομμύρια χρόνια πλανητικής ιστορίας στο μέλλον.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια στοχαστική προσέγγιση, προσαρμόζοντας τυχαία τιμές παραμέτρων για το μοντέλο, συμπεριλαμβανομένων των αλλαγών στον ρυθμό απαέρωσης του μανδύα της Γης, καθώς και την επιτάχυνση της διάβρωσης. Έθεσαν τις αρχικές συνθήκες (στάδιο προετοιμασίας) για τη Γη πριν από 600 εκατομμύρια χρόνια και στη συνέχεια έτρεξαν το μοντέλο περίπου 400 χιλιάδες φορές, καλύπτοντας την εξέλιξη του πλανήτη μέχρι σήμερα. Από το σύνολο του δείγματος τρεξίματος, μόνο περίπου πέντε χιλιάδες αναπαραγόμενες συνθήκες στη Γη, κοντά στις σύγχρονες. Χρησιμοποιήθηκαν για να προβλέψουν το μέλλον.

Όλα είναι άσχημα

Παρά την αβεβαιότητα, σε κανένα από τα δύο σενάρια μια ατμόσφαιρα πλούσια σε οξυγόνο δεν θα διαρκέσει περισσότερο από 1,5 δισεκατομμύριο χρόνια. Αυτό πραγματοποιείται μόνο σε ένα σκόπιμα αδύνατο σενάριο, όπου ο Sunλιος δεν αυξάνει τη φωτεινότητά του. Μείωση της συγκέντρωσης οξυγόνου συμβαίνει λόγω αύξησης της θερμοκρασίας της επιφάνειας της Γης, καθώς και λόγω μείωσης της ποσότητας διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα.

Είναι η μείωση της ποσότητας διοξειδίου του άνθρακα που εισέρχεται στην ατμόσφαιρα που θα οδηγήσει σε φωτοχημική αποσταθεροποίηση της ατμόσφαιρας και απότομη πτώση του επιπέδου οξυγόνου. Αυτό οφείλεται τόσο στον γεωχημικό κύκλο άνθρακα που επηρεάζει τον κύκλο οξυγόνου όσο και στη μείωση της βιοσφαιρικής δραστηριότητας, δηλαδή της παγκόσμιας φωτοσύνθεσης. Έτσι, τα φυτά με φωτοσύνθεση C3 (τα περισσότερα φυτά χρησιμοποιούν αυτόν τον τύπο φωτοσύνθεσης) θα εξαφανιστούν μετά από περίπου 500 εκατομμύρια χρόνια, γεγονός που θα επηρεάσει την ατμοσφαιρική οξυγόνωση.

Image
Image

Συγκριτικά μεγέθη του theλιου προς το παρόν και του κόκκινου γίγαντα

Εικόνα: Wikipedia

Η εξαφάνιση των φυτών καταστέλλει τις χημικές καιρικές συνθήκες και τον σχετικό κύκλο φωσφόρου, κατά τον οποίο ένα σημαντικό ορυκτό μεταφέρεται από τη στεριά στον ωκεανό. Το επίπεδο δραστηριότητας των θαλάσσιων οικοσυστημάτων θα μειωθεί επίσης με την πάροδο του χρόνου.

Η βιόσφαιρα στη Γη θα είναι παρόμοια με αυτήν που υπήρχε την εποχή του Αρχαίου, πριν από το Μεγάλο Γεγονός Οξυγόνου πριν από 2,45 δισεκατομμύρια χρόνια. Συγκεκριμένα, το επίπεδο του ατμοσφαιρικού οξυγόνου στη νέα κατάσταση ισορροπίας θα είναι πολλές τάξεις μεγέθους χαμηλότερο από ό, τι τη δεδομένη στιγμή και το επίπεδο μεθανίου θα αυξηθεί κατακόρυφα. Ταυτόχρονα, θα υπάρχει μια σημαντική διαφορά: μείωση των επιπέδων διοξειδίου του άνθρακα, η οποία αυξάνει την αναλογία CH4 προς CO2 και οδηγεί στην εμφάνιση οργανικής θολότητας.

Αφού η παγκόσμια θερμοκρασία της επιφάνειας της Γης ξεπεράσει τα 300 Kelvin, η περαιτέρω θέρμανση θα αρχίσει να καταστέλλει την υπολειπόμενη γη και τη θαλάσσια βιοσφαιρική δραστηριότητα. Σε κάθε περίπτωση, κανείς δεν μπορεί να ζήσει στον πλανήτη εκτός από μικροοργανισμούς.

Άλλοι κόσμοι

Όπως γράφουν οι συγγραφείς του έργου, η οργανική ομίχλη μπορεί να χρησιμεύσει ως βιοσήμανση (σημάδι της ύπαρξης ζωής) σε πλανήτες όπως η Γη, που βρίσκονται στο κύριο σύστημα αστεριών της ακολουθίας. Ένας τέτοιος δυνητικός πλανήτης είναι, για παράδειγμα, ο Kepler-452b, που περιφέρεται γύρω από το αστέρι G2, του οποίου η ηλικία φτάνει περίπου τα έξι δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτός ο κόσμος δέχεται σήμερα 10 τοις εκατό περισσότερη θερμότητα από το μητρικό αστέρι από ό, τι η Γη από τον Sunλιο. Η οργανική ομίχλη μπορεί επίσης να προσφέρει μακροπρόθεσμη σταθερότητα για έναν νέο τύπο κλίματος στο μέλλον.

Image
Image

Η ιδέα του καλλιτέχνη για το θάνατο της Γης

Φωτογραφία: Wikipedia

Τα μοντέλα που χρησιμοποιούσαν οι επιστήμονες περιελάμβαναν την επιρροή της βιόσφαιρας της Γης, αλλά οι πλανήτες μπορούν επίσης να έχουν εντελώς διαφορετικές βιοσφαίρες - για παράδειγμα, χωρίς βλάστηση. Για να μελετήσουν πόσο σημαντική είναι αυτή η επιρροή, οι επιστήμονες απέκλεισαν τη βιόσφαιρα της γης από το μοντέλο. Όπως ήταν αναμενόμενο, η απουσία χερσαίων φυτών έχει ως αποτέλεσμα χαμηλότερα επίπεδα Ο2 στην ατμόσφαιρα σε όλη την εξέλιξη των πλανητών. Ωστόσο, θα υπάρχει ακόμα αρκετό οξυγόνο για ένα δισεκατομμύριο χρόνια για να ανιχνευθεί από αστρονομικά όργανα. Αυτό το αποτέλεσμα υποδηλώνει ότι η παρουσία ή η απουσία της χερσαίας βιόσφαιρας (αλλά όχι της βιόσφαιρας γενικά) έχει μόνο δευτερεύουσα επίδραση στην αποξυγόνωση του περιβλήματος του αέρα.

Το έργο των ερευνητών θα βοηθήσει στην αναζήτηση δυνητικά κατοικήσιμων πλανητών, καθώς η εποχή που υπάρχει ατμόσφαιρα οξυγόνου είναι πολύ περιορισμένη και μόνο μέρος της ιστορίας της Γης θα χαρακτηρίζεται από αξιόπιστα ανιχνεύσιμα επίπεδα οξυγόνου. Η άμεση ανίχνευση του Ο2 στο εύρος ορατού μήκους κύματος θα είναι δύσκολη για το μεγαλύτερο μέρος της ζωής ενός πλανήτη όπως η Γη, με εξαίρεση 1,5-2 δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτό αντιστοιχεί περίπου στο 20-30 τοις εκατό της ζωής της Γης ως κατοικημένου κόσμου, συμπεριλαμβανομένης της ηλικίας των μικροβίων. Ταυτόχρονα, η παρατήρηση ιχνών όζοντος σε υπεριώδη κύματα μπορεί να διευρύνει αυτό το «παράθυρο».

Συνιστάται: