Солнце постепенно становится ярче: его светимость увеличивается примерно на 10% каждый миллиард лет. Этот процесс рано или поздно определит судьбу жизни на Земле, делая поверхность планеты слишком горячей для сложных организмов. Но когда именно это произойдет? И какую роль сыграет углекислый газ — второй по значимости регулятор температуры?
Новое исследование, опубликованное в научном журнале Journal of Geophysical Research: Atmospheres, дает неожиданно оптимистичный ответ. Группа американских ученых под руководством Джейкоба Хакка-Мисры из института Blue Marble Space в Сиэтле использовала передовую трехмерную модель общей циркуляции атмосферы — Exo-CAM. Эта модель, разработанная авторами в 2022 году для изучения экзопланет, способна симулировать климат Земли в глубоком прошлом и далеком будущем с беспрецедентной точностью.
Ключевая переменная — силикатное выветривание. Это геохимический процесс, при котором углекислый газ удаляется из атмосферы в результате реакции с горными породами и осадками, затем выносится реками в океан и оседает на дне в виде карбонатов. Через геологические циклы (вулканы) этот углерод возвращается обратно, но в далеком будущем баланс может нарушиться.
Ученые рассмотрели два сценария. При слабом силикатном выветривании повышение светимости Солнца приводит к росту температур лишь на 1,5 градуса в ближайшие 1,5 млрд лет. Уровень CO₂ в атмосфере остается примерно на современном уровне, поскольку выветривание не выкачивает его слишком быстро. В этом сценарии растения могут просуществовать около 2 млрд лет, после чего поверхность станет слишком горячей для сложной жизни, и Земля останется во власти микробов.
Жизнь на Земле невероятно адаптивна. Даже жаркие и бедные CO₂ условия могут позволить растениям (а также животным, которые их едят) выживать в течение долгого времени. Мы обнаружили, что жизнь на Земле выживет как минимум до тех пор, пока яркое Солнце не испарит наши океаны — почти через 2 млрд лет
При сильном выветривании картина иная: чтобы удержать температуру на современном уровне, процесс выветривания должен активно поглощать CO₂ из атмосферы. Это означает, что парниковый эффект ослабевает, и концентрация углекислого газа падает.
Но для растений есть критический порог. Около 95% видов растений на Земле относятся к так называемым C3-растениям (пшеница, рис, деревья). Они перестают фотосинтезировать при падении концентрации CO₂ ниже 50 частей на миллион (ppm). Есть еще C4-растения (кукуруза, сахарный тростник), которые выдерживают падение до 10 ppm, и CAM-растения (кактусы, суккуленты), еще более устойчивые, но их видовое разнообразие невелико. В этом сценарии растительный мир может просуществовать от 1,35 до 1,86 млрд лет, в зависимости от того, когда именно концентрация CO₂ упадет ниже пороговых значений.
Ранее Наука Mail рассказывала об открытии нового механизма защиты растений от ультрафиолета возрастом 400 млн лет.
