Животът на Земята ще просъществува по-дълго, защото ще има по-дълго CO₂

Животът на Земята може да съществува още около 1.7 милиарда години, въпреки повишаващата се яркост на Слънцето и намаляването на въглеродния диоксид, установи наскоро публикувано проучване.

Новият модел показва, че химичните процеси в земната кора могат временно да забавят намаляването на CO₂, от който зависят растенията. В крайна сметка обаче, растенията ще изчезнат, първо C3, а по-късно и C4 видове, което ще доведе до края на големите форми на живот.

Тази по-дълга прогноза има значение и за шансовете за съществуване на интелигентен живот извън Земята.

Проучването е публикувано в The Planetary Science Journal.

В момента бъдещето на живота на Земята зависи от човечеството. Но след като премине антропоцентричната ера, ситуацията става по-несигурна. Слънцето постепенно ще увеличава своята яркост – с около 1% на всеки 110 милиона години, което ще доведе до постепенно затопляне на Земята (но значително по-бавно в сравнение със сегашното глобално затопляне).

Това ще промени скоростта на изветряне на силикатите – процес, при който силикатните скали се превръщат в карбонатни скали, когато въглеродният диоксид в атмосферата и дъждовната вода се комбинират, образувайки въглеродна киселина.

Карбонатните скали, основно варовик и доломит, се трансформират обратно в силикатни скали чрез вулканична активност и метаморфоза при високи температури. Тази активност изпуска въглероден диоксид, компенсирайки количеството, извлечено от изветрянето на силикатите, и цикълът продължава.

В дългосрочен мащаб нивото на въглероден диоксид в атмосферата би било относително стабилно, ако други фактори не се намесят. Но с увеличаването на яркостта на Слънцето и покачването на температурата, изветрянето на силикатите ще се забави, като в процеса ще се извлича повече въглероден диоксид от атмосферата.

Карбонатното погребване също премахва въглерода от системата океан-атмосфера.

Това е лоша новина за растенията, които разчитат на въглероден диоксид, слънчева светлина и вода. Намаляването на CO₂, съчетано с повишаване на температурите, ще доведе до тяхното изчезване, което ще доведе до глад и изчезване на големите форми на живот на Земята.

Учените отдавна се опитват да изчислят кога ще настъпи това, с оценки между 100 милиона и 1 милиард години, но сложността на моделите прави точните прогнози трудни.

Екип от учени от Университета на Чикаго и Института Вайцман в Израел е създал нов модел, който удължава живота на биосферата на Земята до 1,7 милиарда години. Според тях взаимодействието между климата, продуктивността и изветрянето може да забави намаляването на CO₂, отлагайки края на растенията.

„Ако атмосферните влияния са слабо зависими от температурата (както предполагат последните данни) и/или силно зависими от CO₂, откриваме, че взаимодействието между климата, производителността и атмосферните условия води до забавяне на бъдещото намаление на CO₂, предизвикано от осветеността и временно обръщане, предотвратявайки глада за CO₂ на растенията“, пишат авторите

Въглероден цикъл. Схема bgchaos.com

Техните резултати удължават периода, в който растенията оцеляват до 1,6 до 1,82 милиарда години, докато растенията умрат или от глад за CO₂, или от екстремни температури, може би наслогвайки двата фактора, удвоявайки бъдещата продължителност на живота на макроразмерните организми.

Те разглеждат два сценария: изчезване на растенията от недостатъчен CO₂  и изчезване от прегряване.

Изследователите също така разглеждат растенията C3 и C4 поотделно.

Растенията C3 и C4

Растенията C3 и C4 се различават по ефективността, с която използват фотосинтезата, техните процеси на въглеродна фиксация и колко добре понасят горещи и сухи условия. Растенията с C4-фиксация произвеждат повече въглехидрати в сравнение с растенията, притежаващи C3-фиксация, при висока температура и висока интензивност на слънчевата светлина. Растенията с C4-фиксация са едва около 3% от всички растителни видове. Такива са някои растения от промишлено значение като царевица, сорго, захарна тръстика, просо и други.

Време до изчезване на наземните растения (Gyr - милиарди години) спрямо скоростта на отделяне на CO2 спрямо съвременните за различни параметри на атмосферните условия. Кредит: The Planetary Science Journal (2024). DOI: 10.3847/PSJ/ad7856

С тези двойки параметри те свързват глобални средни модели на продуктивността на растенията, въглеродния цикъл и климата, за да определят евентуалните механизми на изчезване на сухоземните растения - и, разбира се, всички видове, които разчитат на тях. Вторият набор от параметри, представляващ сценария на прегряване, води до по-дълъг бъдещ живот на сухоземните растения в сравнение с първия набор, съответно 1,8 милиарда години в сравнение с 1,3 милиарда години. Това е значително по-дълго, отколкото в предишните модели.

Концентрацията на въглероден диоксид намалява от съвременната стойност и в двата случая, по същество до нула в първия сценарий и до около 170 части на милион (ppm) във втория сценарий. Температурата на повърхността на Земята достига пикове при около 37°C при сценарий едно и 62°C при сценарий две. (Текущата средна повърхностна температура на Земята е около 16°C). Ще бъде твърде горещо и при двата сценария.

C3 растенията ще бъдат унищожени преди C4 растенията: 0,5 милиарда години (сценарий 1) при ниво на концентрация на CO₂ от 150 ppm, в сравнение с 0,8 милиарда години r (сценарий 2) за C3 растения и 1,2 милиарда години в сравнение с 1,8 милиарда години съответно за C4 растения.

След около 500 милиона години единствените съществуващи растения на Земята ще са C4 растения като сорго, захарна тръстика и царевица. Поне сладкиши ще съществуват още половин милиард години, ако остане кой да ги произвежда.

Авторите правят и някои важни заключения относно извънземния живот.

„Ако животът е често срещан извън Земята, нашите заключения могат да бъдат тествани с бъдещи наблюдения на биосигнатури на извънслънчеви планети“, пишат те.

По-дългото бъдеще на биосферата също има последици за развитието на интелигентен живот. Те показват, че по-дългата продължителност на живота предполага по-малко „трудни стъпки“ - критични, малко вероятни еволюционни преходи - за създаване на интелигентен живот, отколкото се оценяваше преди. Предишни изследователи са предлагали 4-5 за броя на необходимите трудни стъпки, но по-дългата биосфера намалява този брой до 2.4, изчисляват авторите.

Това е добра новина за перспективата за интелигентен извънземен живот. Техните резултати ще предполагат, че появата на интелигентен живот може да бъде по-малко затруден и следователно по-често срещан процес, отколкото твърдят някои предишни автори.

Справка: R. J. Graham et al, Substantial Extension of the Lifetime of the Terrestrial Biosphere, The Planetary Science Journal (2024). DOI: 10.3847/PSJ/ad7856

Източник: The future lifespan of plants just got extended, David Appell, Phys.org