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