Ученые выяснили срок жизни земной биосферы

Пока что будущее жизни на Земле в руках человека. Но после антропоцена ситуация начнет меняться. Светимость Солнца со временем будет увеличиваться, примерно на 1% каждые 110 миллионов лет, поэтому поверхность Земли будет постепенно нагреваться.

Это изменит скорость выветривания силикатов — процесса, при котором силикатные породы преобразуются в карбонатные, поскольку углекислый газ из атмосферы и дождевая вода объединяются, образуя угольную кислоту.

Карбонатные породы, в основном известняк и доломит, превращаются обратно в силикатные породы в результате вулканической активности и метаморфоза при высокой температуре. Вулканическая активность выделяет углекислый газ, который заменяет тот, что был выведен силикатным выветриванием, и карбонатно-силикатный цикл продолжается.

Таким образом, в масштабах миллионов лет уровень углекислого газа в атмосфере будет примерно постоянным, при прочих равных условиях (что случается редко). Но поскольку увеличивающаяся яркость Солнца медленно будет повышать температуру Земли, выветривание силикатов также должно уменьшаться, вытягивая больше углекислого газа из атмосферы.

Захоронение карбонатов также удаляет углерод из системы океан-атмосфера. Это плохие новости для растений, которые питаются углекислым газом, солнечным светом и водой, и они будут вдвойне страдать, когда температура поверхности увеличится из-за Солнца. Когда растения исчезнут, большая жизнь на Земле будет голодать и погибнет. Вычислить, когда это произойдет, ученые пытались на протяжении десятилетий, получив временные интервалы от 100 миллионов до 1 миллиарда лет, но все переменные в такой модели затрудняют расчеты.

Теперь ученые из Чикагского университета и Института науки Вейцмана в Израиле выдвинули новую модель, которая отодвигает срок жизни земной биосферы до 1,7 миллиарда лет. Их работа была опубликована в журнале The Planetary Science Journal.

«Если выветривание слабо зависит от температуры (как показывают последние данные) и/или сильно зависит от CO₂ , — пишут они, — мы обнаруживаем, что взаимодействие между климатом, продуктивностью и выветриванием приводит к тому, что будущее снижение CO₂, обусловленное светимостью, замедляется и временно обращается вспять, предотвращая нехватку CO₂ у растений» .

Результаты исследования удлиняют период выживания растений до 1,6–1,82 млрд лет, после чего растения погибают либо от нехватки CO₂ , либо от экстремальных температур, что, возможно, удваивает будущую продолжительность жизни макроорганизмов на Земле.

Авторы также способны сделать некоторые выводы о внеземной жизни. «Если жизнь распространена за пределами Земли», — пишут они, «наши выводы могут быть проверены с помощью будущих наблюдений биосигнатур на внесолнечных планетах».

Более продолжительное будущее биосферы также имеет последствия для развития разумной жизни. Исследователи показывают, что более длительная продолжительность жизни предполагает меньшее количество «трудных шагов» — критических, маловероятных эволюционных переходов — для возникновенич разумной жизни, чем предполагалось ранее.

Предыдущие исследования предполагали 4–5 необходимых эволюционных переходов, но более длительная жизнь биосферы сокращает это число до 2,4, подсчитывают авторы.

Это хорошие новости для перспективы разумной внеземной жизни. Полученные результаты «предполагают, что возникновение разумной жизни может быть менее сложным (и, следовательно, более распространенным) процессом, чем утверждали некоторые предыдущие исследователи».