Ученые рассчитали, когда с Земли исчезнут растения

В долгосрочной перспективе судьбу жизни на Земле определит Солнце — оно постепенно становится ярче. Его светимость растет примерно на 10% за миллиард лет, и это медленно повышает температуру на Земле. Однажды растения столкнутся сразу с двумя проблемами: с одной стороны, Солнце будет становиться ярче и сильнее нагревать Землю. С другой — из атмосферы может постепенно уходить углекислый газ, без которого растения не могут фотосинтезировать. Поэтому судьба растительной жизни зависит не только от температуры, но и от того, сколько CO2 останется в воздухе.

За миллионы лет CO2 постепенно связывается в горных породах. Дождевая вода, минералы и углекислый газ вступают в химические реакции, а их продукты уносятся реками в океан и оседают на дне в виде карбонатов. Затем часть углерода возвращается в атмосферу через вулканы. Но как быстро будет идти этот обмен в далеком будущем, заранее сказать трудно.

Джейкоб Хак-Мисра и Эрик Вольф из Blue Marble Space смоделировали два варианта будущего с помощью трехмерной климатической модели Exo-CAM. В первом сценарии силикатные породы забирают CO2 из атмосферы сравнительно медленно. Углекислый газ не исчезает резко, поэтому растения дольше сохраняют источник для фотосинтеза, даже когда Солнце постепенно нагревает Землю. По расчетам, серьезные проблемы начнутся примерно через 1,5 млрд лет, а почти через 2 млрд лет условия на поверхности станут слишком тяжелыми для растений. После этого на планете, вероятно, останутся в основном микробы.

Во втором сценарии выветривание идет активнее. Чем теплее становится Земля, тем быстрее CO2 связывается в породах и уходит из атмосферы. Это ослабляет парниковый эффект и частично сдерживает нагрев, но создает другую проблему: растениям начинает не хватать углекислого газа.

Разные группы растений выдерживают разную концентрацию CO2. Большинство современных видов относятся к C3-растениям: им нужно не меньше примерно 50 молекул CO2 на миллион молекул воздуха. C4-растения могут жить при более низкой концентрации — около 10 молекул CO2 на миллион молекул воздуха. CAM-растения еще лучше переносят дефицит углекислого газа. Так что исчезновение растительности не будет одномоментным: сначала пострадают одни группы, затем другие.

Авторы считают, что даже после исчезновения растений жизнь на Земле не закончится сразу. «Мы обнаружили, что жизнь на Земле сможет существовать как минимум до тех пор, пока усиливающееся Солнце не испарит океаны, почти через 2 млрд лет, — сказал Хак-Мисра. — И даже тогда жизнь может найти способ покинуть Землю и продолжить существование за ее пределами».

Сегодня человечество не теряет надежду обнаружить другую жизнь во Вселенной. Один из способов сделать это — искать воду. Почему она так важна, рассказывали здесь.

На обложке генерация Pro Космос