Кислородный коллапс: новая модель NASA предсказывает потерю атмосферы Земли раньше чем считалось

Согласно шокирующему новому исследованию, поддержанному Институтом астробиологии NASA, у кислородной атмосферы Земли есть «срок годности», который наступает гораздо раньше, чем предполагалось ранее. Используя передовые суперкомпьютерные симуляции, планетологи Кадзуми Одзаки и Кристофер Т. Рейнхард обнаружили, что пригодный для дыхания воздух на нашей планете фактически исчезнет примерно через один миллиард лет. Исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience, предупреждает, что кислородный коллапс будет быстрым и полным, возвращая планету в состояние, напоминающее «Великое кислородное событие», произошедшее 2,5 миллиарда лет назад. Открытие предполагает, что окно для сложной жизни значительно короче, чем ранее предполагавшиеся два миллиарда лет.

Ошибочная щедрость прошлых прогнозов

Новый анализ бросает вызов давнему предположению о том, как долго может просуществовать наша кислородная биосфера. Предыдущие работы, основанные на постепенном увеличении яркости Солнца, предполагали, что Земля останется пригодной для жизни в том виде, в каком мы её знаем, ещё примерно два миллиарда лет. Используя климатические, геохимические и атмосферные данные, полученные из источников NASA, в суперкомпьютерной модели, Одзаки и Рейнхард утверждают, что эти прогнозы были чрезмерно щедрыми.

Их расчёты показывают, что у атмосферы Земли есть «срок годности» примерно через один миллиард лет от настоящего момента. За этим пределом, по их словам, уровень кислорода падает до доли сегодняшних значений и никогда не восстанавливается, по крайней мере, не так, чтобы поддерживать животных, растения или всё, что требует пригодного для дыхания воздуха.

Миллиард лет — это астрономически большой срок по человеческим меркам. Но это всё же заметное сокращение по сравнению с примерно двумя миллиардами лет, которые широко цитировались. И это переосмысливает кислородную фазу нашей планеты как относительно короткое окно, а не постоянную особенность.

Как Солнце медленно душит жизнь

Ключ к пониманию этого процесса лежит в звезде, которая даёт Земле жизнь. Ожидается, что в течение следующего миллиарда лет Солнце слегка расширится и будет гореть жарче. Эта дополнительная энергия изменяет климат и химический состав Земли тонкими, но накапливающимися способами.

Одним из прогнозируемых результатов является постепенная потеря воды. По мере того как Солнце становится ярче, больше водяного пара поднимается в верхние слои атмосферы, где он расщепляется и улетучивается в космос. С меньшим количеством воды на поверхности и в почве фотосинтезирующая жизнь испытывает трудности, и способность планеты производить кислород снижается. В какой-то момент в симуляциях, как сообщают исследователи, система переворачивается. Уровень кислорода падает до уровня, близкого к условиям ранней Земли, что делает планету фактически непригодной для сложной аэробной жизни.

Роль наземных растений

Исследователи отмечают, что текущий уровень кислорода около двадцати процентов по объёму, по-видимому, является недавним событием в истории Земли, особенно связанным с появлением наземных растений. Эти растения ускорили ключевые геохимические циклы, особенно связанные с фосфором, эффективно «разгоняя» систему, которая поставляет кислород в атмосферу. Исследование предполагает, что даже с наличием кислородопроизводящих растений и микроорганизмов баланс может быть нарушен.

Связь с поиском жизни в космосе

Исследование опирается на вычислительные мощности NASA и рамки планетарной науки, но оно также связано с поиском жизни в других местах. Одзаки и Рейнхард указывают, что планируемый космический телескоп LUVOIR может быть достаточно чувствительным, чтобы обнаружить подобные атмосферные сдвиги на далёких экзопланетах. Богатый кислородом мир, увиденный в зеркалах LUVOIR, может быть не вечным Эдемом, а моментальным снимком временной и, возможно, хрупкой биологической фазы.

Предостережения

Никто не может проверить прогнозы на горизонте в миллиард лет, и ко всем подобным моделям следует относиться с долей осторожности. Временные рамки авторов, хотя и основаны на лучших доступных данных и инструментах, поддерживаемых NASA, остаются проекцией, а не certainty. Тем не менее, работа подчёркивает, что даже в самом оптимистичном варианте нашего ближайшего будущего — с обузданным изменением климата и разряженными ядерными tensions — пригодный для дыхания воздух Земли находится на космическом обратном отсчёте.

Вопрос, который остаётся без ответа, заключается не в том, исчезнет ли кислород — модели предсказывают это с пугающей уверенностью. Вопрос в том, какие формы жизни, если они вообще сохранятся, унаследуют планету после кислородного коллапса. Возможно, будущее Земли будет напоминать её далёкое прошлое — мир, где доминируют микробы, устойчивые к экстремальным условиям. И пока человечество беспокоится о политических кризисах и технологических угрозах, часы тикают гораздо громче. Даже если люди переживут все войны и катаклизмы, у них есть всего миллиард лет, чтобы найти новый дом. Или, может быть, чтобы научиться дышать иначе.