מדענים ציינו את זמן המוות של כל החיים על פני כדור הארץ. איך זה בדיוק יקרה?

תוכן עניינים:

מדענים ציינו את זמן המוות של כל החיים על פני כדור הארץ. איך זה בדיוק יקרה?
מדענים ציינו את זמן המוות של כל החיים על פני כדור הארץ. איך זה בדיוק יקרה?
Anonim

בעתיד, בעוד כשבעה מיליארד שנים, השמש תתחמם ותהפוך לענק אדום, שצפוי לבלוע את כדור הארץ. אבל כוכב הלכת יפסיק להתאים לאורגניזמים חיים הרבה יותר מוקדם. זה יקרה לא רק בגלל התאדות האוקיינוסים, אלא גם בגלל שינויים גדולים בהרכב האטמוספירה. "Lenta.ru" מספר בפירוט על עבודתם המדעית החדשה של מדענים מארצות הברית ויפן, המאמינים כי אורך החיים המרבי של החיים המורכבים על פני כדור הארץ הוא כמיליארד שנה.

אלפי גורלות

נכון לעכשיו, הביוספרה של כדור הארץ שומרת על 20 אחוזים של חמצן באטמוספירה באמצעות אורגניזמים פוטוסינתטיים. זה ידוע כי במשך רוב ההיסטוריה של כדור הארץ, רמת החמצן הייתה נמוכה יותר מהיום, וריכוזו באטמוספירה החל לעלות רק לאחר הופעתם של צמחים יבשתיים. האבולוציה של הביוספרה האיצה את המחזורים הגיאוכימיים של יסודות כימיים חשובים כמו זרחן. עם זאת, הפוטוסינתזה לבדה אינה מספיקה בכדי לשמור על כדור הארץ עתיר חמצן.

מחקרים קודמים אודות התגוררותו העתידית של כדור הארץ התמקדו ביחסים בין התחממות השמש כשהיא הופכת לענק אדום, המחזור הגיאוכימי הפחמתי-סיליקט ואובדן מים. עם הזמן, ככל שהשמש מתבהרת, ריכוז הפחמן הדו חמצני יירד, מה שישבש את המחזורים הגיאוכימיים החשובים לביוספירה. מספר מודלים תיאורטיים מצביעים על כך שאקלים כדור הארץ בשני מיליארד השנים הקרובות יהפוך ללח עקב אפקט חממה רב עוצמה, וכתוצאה מכך כמות מים גדולה תתחיל להימלט מהסטרטוספירה לחלל.

Image
Image

מחזור הפחמן בכדור הארץ

תמונה: ויקיפדיה

במחקר החדש, מדענים ניבאו את מקום מגוריו העתידי של כדור הארץ על סמך מודל מפורט העוקב אחר השפעת השמש על מחזורים גיאוכימיים כמו פחמן, חמצן, זרחן וגופרית. מומחים הוסיפו לכך את מחזור המתאן, הכולל את חילוף החומרים של אורגניזמים חיים, כמו גם את חילופי החמצון בין הקרום למעטה, המאפשר לעקוב אחר התהליכים השולטים ברמת החמצן באטמוספירה בזמן גיאולוגי. סוּלָם. מודל כזה מסוגל לכסות בעתיד מיליארדי שנים של היסטוריה פלנטרית.

החוקרים השתמשו בגישה סטוכסטית, בהתאמה אקראית של ערכי פרמטרים למודל, כולל שינויים בקצב הפחתת הגז של מעטפת כדור הארץ, כמו גם האצת השחיקה. הם קבעו את התנאים הראשוניים (שלב האתחול) לכדור הארץ לפני 600 מיליון שנה, ולאחר מכן הפעילו את המודל כ- 400 אלף פעמים, וכיסו את התפתחותו של כוכב הלכת עד ימינו. מתוך כל מדגם הריצות, רק כחמשת אלפים תנאים משוכפלים על פני כדור הארץ, קרובים למודרניים. הם שימשו לחיזוי העתיד.

הכל רע

למרות אי וודאות מסוימת, אף אחד מהתרחישים לא תשרה אווירה עשירה בחמצן לאורך יותר מ -1.5 מיליארד שנים. הדבר מתממש רק בתרחיש בלתי אפשרי במתכוון, שבו השמש אינה מגבירה את בהירותה. ירידה בריכוז החמצן מתרחשת עקב עלייה בטמפרטורה של פני כדור הארץ, כמו גם בשל ירידה בכמות הפחמן הדו חמצני באטמוספירה.

הירידה בכמות הפחמן הדו חמצני הנכנס לאטמוספירה תוביל ליציבות פוטוכימית של האטמוספירה ולירידה חדה ברמת החמצן.הדבר נובע הן ממחזור הפחמן הגיאוכימי המשפיע על מחזור החמצן והן מירידה בפעילות הביוספרית, כלומר הפוטוסינתזה העולמית. אז, צמחים עם פוטוסינתזה C3 (רוב הצמחים משתמשים בפוטוסינתזה מסוג זה) ייעלמו לאחר כ -500 מיליון שנה, מה שישפיע על החמצון האטמוספרי.

Image
Image

גדלים השוואתיים של השמש כיום ושל הענק האדום

תמונה: ויקיפדיה

היעלמותם של צמחים מדכאת בליה כימית ואת מחזור הזרחן הנלווה אליה, כאשר מינרל חשוב מועבר מהיבשה לאוקיינוס. רמת הפעילות של המערכות האקולוגיות הימיות תרד גם עם הזמן.

הביוספרה על פני כדור הארץ תהיה דומה לזו שהיתה קיימת בתקופה של הארכיון, לפני אירוע החמצן הגדול לפני 2.45 מיליארד שנים. בפרט, רמת החמצן האטמוספרי במצב שיווי המשקל החדש תהיה נמוכה מסדרי גודל רבים מאשר כיום, ורמת המתאן תעלה בחדות. יחד עם זאת, יהיה הבדל משמעותי אחד: ירידה ברמות הפחמן הדו חמצני, מה שמגדיל את היחס בין CH4 ל- CO2 ומוביל להופעת אובך אורגני.

לאחר שהטמפרטורה הגלובלית של פני כדור הארץ תעלה על 300 קלווין, התחממות נוספת תתחיל לדכא שאריות יבשה ופעילות ביוספרית ימית. בכל מקרה, אף אחד לא יכול לחיות על פני כדור הארץ למעט מיקרואורגניזמים.

עולמות אחרים

כפי שכותבי היצירה כותבים, אובך אורגני יכול לשמש כסימן ביולוגי (סימן לקיום חיים) על כוכבי לכת כמו כדור הארץ, הנמצאים במערכת הכוכבים ברצף הראשי. כוכב לכת פוטנציאלי שכזה הוא למשל קפלר 452b, המקיף את הכוכב G2, שגילו מגיע לכשישה מיליארד שנים. העולם הזה מקבל כיום 10 אחוז יותר חום מכוכב האם מכדור הארץ מהשמש. אובך אורגני יכול גם לספק יציבות ארוכת טווח לסוג חדש של אקלים בעתיד.

Image
Image

הרעיון של האמן על מות כדור הארץ

צילום: ויקיפדיה

המודלים בהם השתמשו המדענים כללו את ההשפעה של הביוספרה של כדור הארץ, אך לכוכבי לכת יכולים להיות גם ביוספרות שונות לחלוטין - למשל, נטולות צמחייה. כדי ללמוד עד כמה השפעה זו משמעותית, מדענים הוציאו מהביוספרה של כדור הארץ מהמודל. כצפוי, היעדרם של צמחים יבשתיים גורם לרמות O2 אטמוספריות נמוכות יותר לאורך האבולוציה הפלנטרית. עם זאת, עדיין יהיה מספיק חמצן למשך מיליארד שנים לאיתור מכשירים אסטרונומיים. תוצאה זו מצביעה על כך שלנוכחות או היעדר הביוספרה היבשתית (אך לא הביוספירה באופן כללי) יש השפעה משנית בלבד על הדה -חמצון של מעטפת האוויר.

עבודת החוקרים תסייע בחיפוש אחר כוכבי לכת שעלולים להתגורר, שכן הזמן בו קיימת אטמוספירה של חמצן מצומצם מאוד, ורק חלק מההיסטוריה של כדור הארץ תתאפיין ברמות חמצן הניתנות לגילוי מהימן. זיהוי ישיר של O2 בטווח אורך הגל הנראה יהיה מאתגר במשך רוב חייו של כוכב לכת כמו כדור הארץ, למעט 1.5-2 מיליארד שנים. זה תואם בערך 20-30 אחוזים מחיי כדור הארץ כעולם מיושב, כולל גיל החיידקים. במקביל, התבוננות עקבות של אוזון בגלים אולטרה סגולים יכולה להרחיב את "החלון" הזה.

מוּמלָץ: