Исследование показало, что наземные растения на Земле могут исчезнуть через 1,35–1,87 миллиарда лет из-за сочетания роста солнечной светимости и снижения уровня углекислого газа в атмосфере. При этом ключевую роль будет играть не только нагрев планеты, но и дефицит CO₂, необходимого для фотосинтеза.

Учёные применили трёхмерную климатическую модель, учитывающую взаимосвязь между атмосферой, океаном и земной поверхностью за длительные геологические периоды. В своей работе они опирались на известный конфликт: увеличение яркости Солнца за миллиарды лет и климатическую саморегуляцию Земли с помощью геологического углеродного цикла.

Солнечная светимость постепенно растёт по мере звёздной эволюции, а геологический углеродный цикл связывает углекислый газ в осадках с помощью выветривания пород и возвращает его в атмосферу через вулканизм. Этот механизм действует как термостат: при росте температуры выветривание ускоряется, снижая уровень CO₂ и охлаждая планету.

Тем не менее такой же процесс может привести к опасному снижению углекислого газа до критически низких концентраций, недопустимых для фотосинтезирующих растений.

В первом из двух рассмотренных сценариев учёные предположили постоянную современную температуру, компенсирующуюся падением CO₂. В этом случае уровень углекислого газа упадёт с нынешних 400 ppm до примерно 34 ppm через миллиард лет и почти до одного ppm через два миллиарда лет. Для большинства растений уровень 150 ppm считается предельным, а наиболее стойкие могут существовать при 3–10 ppm. В результате массовое исчезновение растительности начнётся между 1,35 и 1,64 миллиарда лет, а прекратится полностью около 1,84 миллиарда лет.

Во втором сценарии уровень CO₂ остаётся на нынешнем уровне, но температура повышается вместе с солнечной светимостью. Здесь значительное тепло станет главным ограничителем: основные виды растений полностью исчезнут около 1,87 миллиарда лет, а критические физиологические пороги достигнутся раньше — примерно через 1,68 миллиарда лет.

Авторы отмечают, что их оценки более оптимистичны по сравнению с прежними моделями, предсказывавшими гибель биосферы менее чем через миллиард лет. Это связано с применением обновлённой модели и уточнением процессов связи температуры с выветриванием пород.

В будущем, если цивилизация сможет существовать миллиарды лет, возможна геоинженерия — изменение состава атмосферы или даже орбиты Земли. Также эволюция может расширить адаптивные возможности растений.

Такие расчёты важны не только для понимания долгосрочной истории Земли. Они помогают оценить перспективы сложной жизни на других планетах со сменой светимости их звёзд, что актуально для астробиологии.

ixbt.com

Учёные пересчитали сроки существования биосферы Земли: жизнь продлится дольше миллиарда лет • Опубликовано на FiNE NEWS

Исследователи при поддержке NASA пересмотрели версию о том, как на Землю попали главные элементы, необходимые для зарождения жизни — углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера.

Ранее считалось, что эти вещества пришли на планету с хондритами — каменными метеоритами из внешних частей Солнечной системы. Однако теперь известно, что хондриты образовались через 2–4 миллиона лет после появления Солнечной системы, что сложно согласовать с начальным этапом химической эволюции Земли.

Новое исследование предлагает другой вариант — поставщиками жизненно важных элементов могли стать ранние планетезимали, сформировавшиеся менее чем за миллион лет после рождения Солнечной системы. Среди них были тела, связанные с железными метеоритами, которые относятся к первому поколению строительных блоков планет.

Лабораторные эксперименты, моделировавшие экстремальные условия ранней Солнечной системы, показали различия в распределении фосфора и азота между ранними железными телами и хондритами. Внешние области системы имели более высокое соотношение фосфора к азоту, чем внутренние, что противоречит прежним предположениям.

По выводам учёных, Земля получила значительную часть ключевых элементов из внутреннего региона Солнечной системы, а не в основном от внешних тел.

Юпитер в процессе своего формирования мог влиять на перераспределение вещества в протопланетном диске, изменяя пути доставки элементов на молодую планету.

Таким образом, «химический набор жизни» на Земле сложился в результате нескольких этапов с участием разных поколений планетезималей, появлявшихся в разные периоды эволюции системы.

Эти данные не только уточняют происхождение нашего мира, но и помогают понять общие процессы формирования обитаемых планет, учитывая не только состав вещества, но и время его поступления.

Учёные уточнили источник ключевых элементов жизни на Земле • Опубликовано на FiNE NEWS