Ученые смоделировали два ключевых сценария будущего нашей планеты и пришли к выводу, что наземная флора может исчезнуть лишь спустя 1,35–1,87 млрд лет. Ключевым фактором гибели биосферы станет не только неумолимый рост температуры, но и критическое снижение концентрации углекислого газа в атмосфере.
Для исследования была использована сложная трехмерная климатическая модель, учитывающая динамику взаимодействия океанов, атмосферы и земной поверхности на колоссальных временных отрезках.
В основе проблемы лежит фундаментальный конфликт между эволюцией Солнца и геологическими процессами Земли. Наша звезда постепенно увеличивает светимость, приближаясь к стадии красного гиганта, что в конечном итоге приведет к поглощению планеты. В то же время Земля поддерживает климат через «геологический углеродный цикл»: CO2 поглощается океанами, связывается при выветривании силикатных пород и возвращается в атмосферу в ходе вулканической активности.
Этот механизм работает как планетарный термостат: при росте температуры выветривание усиливается, и избыток углекислого газа удаляется, охлаждая планету. Однако со временем этот процесс приведет к истощению ресурсов углерода, необходимых растениям для фотосинтеза.
Исследователи проанализировали два предельных варианта работы этой системы.
В первом сценарии ученые предположили, что температура Земли останется стабильной, а рост солнечной светимости будет компенсироваться постепенным падением уровня CO2. В этом случае концентрация газа упадет до критических отметок: до 34 ppm через миллиард лет и менее 1 ppm спустя два миллиарда лет. Для справки: большинство земных растений гибнут при уровнях ниже 150 ppm, а самые выносливые виды — ниже 3–10 ppm. Согласно расчетам, массовое вымирание флоры в данном сценарии начнется в интервале от 1,35 до 1,64 млрд лет, а к 1,84 млрд лет биосфера исчезнет полностью.
Второй сценарий предполагает фиксацию уровня CO2 на нынешних 400 ppm, при этом температура растет пропорционально солнечной активности. Здесь главными ограничивающими факторами становятся физиологические пределы теплоустойчивости растений. Экосистемы начнут разрушаться через 1,68 млрд лет, а полное исчезновение наземной растительности произойдет к 1,87 млрд лет.
Итог обоих сценариев схож: наземная биосфера Земли ограничена во времени самой природой солнечной эволюции и геохимией планеты. Эти прогнозы выглядят более оптимистично, чем предыдущие исследования, предрекавшие гибель жизни менее чем через миллиард лет. Уточненные данные удалось получить благодаря более совершенным моделям и пересмотру связи между глобальным потеплением и скоростью выветривания пород.
Ученые подчеркивают наличие определенных допущений. Судьба биосферы может зависеть от будущей технологической цивилизации, способной к геоинженерии — например, изменению альбедо Земли или коррекции её орбиты. Кроме того, биологическая эволюция растений может привести к появлению более выносливых видов.
Полученные результаты имеют огромное значение для астробиологии. Подобные расчеты позволяют лучше понять, на протяжении какого времени на экзопланетах может существовать сложная жизнь, вращающихся вокруг звезд с меняющейся светимостью.
