Кога ще свърши кислородът на Земята? Учени отговориха

Атмосферата на Земята, наситена с кислород и жизненоважна за сложните организми, няма да съществува вечно. Според ново изследване, публикувано в престижното научно списание Nature Geoscience, нашата планета ще запази богатата си на кислород атмосфера още около 1 милиард години, след което ще настъпи рязко изчерпване на този ключов за живота газ.

Изследването е дело на Казуми Озаки, асистент-професор в Университета Тохо (Япония), и Кристофър Райнхард, доцент в Технологичния институт на Джорджия (САЩ). С помощта на компютърен модел, симулиращ дългосрочните климатични, геохимични и биологични процеси на Земята, учените провеждат над 400 000 симулации, за да изчислят с каква вероятност и при какви условия ще настъпи края на кислородния режим на планетата.

Как ще настъпи "кислородният залез"?

Проучването се базира на допускането, че с времето яркостта на Слънцето ще продължи да се увеличава — процес, който ще ускори изпарението на водни пари, ще наруши въглеродния цикъл и в крайна сметка ще доведе до драстичен спад на въглеродния диоксид, необходим за фотосинтезата. Без достатъчно CO₂ растенията и фотосинтезиращите микроби ще изчезнат, а с тях и кислородът, който поддържа животинския свят.

След това, според модела на Озаки и Райнхард, ще настъпи „бързо кислородно изчерпване“ и атмосферата ще се върне към състояние, подобно на това отпреди Голямото оксидиране преди 2,5 милиарда години. В тази хипотетична бъдеща Земя ще преобладават високи нива на метан, ниско съдържание на въглероден диоксид и почти пълна липса на озонов слой. Животът, ако изобщо оцелее, ще бъде доминиран от анаеробни организми – микроби, които не изискват кислород.

Какво ще се случи в космоса?

Изследването има и сериозни астробиологични последици. Досега търсенето на извънземен живот се фокусира предимно върху откриването на биосигнатури като кислород и озон в атмосферата на екзопланети. Но ако обитаемата атмосфера с високо съдържание на кислород е само временна фаза в еволюцията на една планета (както изглежда е на Земята), това значително намалява вероятността да „уловим“ такава планета точно в този ограничен отрязък от време.

„Нашето проучване показва, че кислородът може да е преходен феномен, а не постоянна характеристика на обитаемите светове“, казва Озаки. „Това означава, че животът може да съществува и в условия, при които кислородът не е откриваем – и ако искаме да го открием, трябва да разширим критериите си.“

Какво знаем досега?

• Около 2,5 милиарда години след формирането на Земята, едноклетъчни организми започват да произвеждат кислород чрез фотосинтеза – процес, довел до Голямото оксидиране.

• Кислородът създава условия за поява на по-сложни форми на живот, включително животни и хора.

• Новите модели показват, че животът, зависим от кислород, е феномен с ограничена продължителност – около 20–30% от цялата история на планетата.

Докато перспективата за загуба на кислорода звучи тревожно, това вероятно ще се случи след около милиард години – далеч отвъд обхвата на човешката цивилизация. Но за учените днес този сценарий поставя важни въпроси: какви видове живот бихме могли да пропуснем в търсенията си на други планети, ако търсим само копия на нашия собствен свят?

Проучването на Озаки и Райнхард напомня, че жизнените условия във Вселената могат да са по-разнообразни, отколкото сме склонни да вярваме – и че може би сме само миг във времето, в който Земята свети ярко с кислород и живот.