Уявити Землю без кисню майже неможливо. Саме ним дихає більшість складних організмів, а його поява мільярди років тому стала одним із ключових поворотів в історії нашої планети.
Але є одна проблема: киснева атмосфера не буде існувати вічно.
Вчені за допомогою комп’ютерного моделювання спробували з’ясувати, скільки часу Земля ще зможе зберігати атмосферу з великою кількістю кисню. І результат виглядає моторошно — хоча йдеться про час, який людському мозку майже неможливо уявити. Повне дослідження було опубліковано в журналі Nature.
Кисень на Землі з’явився не одразу
Близько 2,5 мільярда років тому на Землі почалася так звана Велика киснева подія. В атмосфері та океанах стало стрімко накопичуватися більше кисню. Вважається, що головну роль у цьому зіграли давні одноклітинні організми, які виробляли кисень у процесі фотосинтезу.
Це змінило планету практично назавжди. Згодом кисень відкрив шлях до появи й поширення складніших форм життя, включно з тими організмами, які сьогодні здаються нам невіддільними від Землі. Проте те, що колись з’явилося, не обов’язково залишиться назавжди.
Коли Земля почне втрачати кисень?
Дослідники Казумі Озакі та Крістофер Райнхард створили комп’ютерну модель, яка враховує взаємодію клімату, атмосфери та біогеохімічних процесів.
Щоб перевірити різні варіанти розвитку подій, модель запускали сотні тисяч разів, змінюючи параметри сценаріїв. Результат виявився досить чітким: киснева атмосфера Землі може зберігатися ще приблизно мільярд років.
Після цього, за прогнозом моделі, планета переживе період швидкої деоксигенації — різкого падіння концентрації кисню в атмосфері. І це буде не поступове зникнення, яке триватиме ще мільярди років. За геологічними мірками зміни можуть відбутися відносно стрімко.
Винне не людство
Найцікавіше те, що головна причина такого майбутнього сценарію не пов’язана ані з промисловістю, ані з війнами, ані з сучасним забрудненням.
Головним фактором стане саме Сонце.
У міру старіння Сонця його світність поступово зростатиме. Це змінюватиме клімат Землі та порушуватиме довготривалий баланс між атмосферою, океанами й гірськими породами. Одним із наслідків стане поступове зменшення кількості доступного вуглекислого газу. А без достатньої кількості CO₂ фотосинтез стає дедалі складнішим.
Менше фотосинтезу — менше виробництва кисню. У певний момент система може перейти критичну межу, після чого атмосферний кисень почне падати значно швидше.
Земля може стати схожою на дуже давню планету
Після масштабної деоксигенації атмосфера Землі, за прогнозом дослідників, буде зовсім не схожа на ту, яку ми знаємо сьогодні. Очікується дуже мало кисню, підвищений рівень метану та відсутність озонового шару. Фактично атмосфера почне нагадувати умови ранньої Землі — ще до Великої кисневої події.
Це означає, що звичні нам люди, тварини та багато інших складних організмів не зможуть існувати в таких умовах. Зате це не обов’язково означатиме повну смерть життя. Прості анаеробні організми, які не потребують кисню, потенційно зможуть продовжувати існувати.
Найцікавіше — це може допомогти знайти інопланетне життя
У цього дослідження є ще один несподіваний наслідок. Коли астрономи шукають життя на екзопланетах, вони звертають увагу на так звані біосигнатури — хімічні речовини в атмосфері, які можуть бути пов’язані з біологічними процесами. Кисень є однією з найважливіших таких ознак. Але нове моделювання нагадує: планета може бути населеною і при цьому майже не мати кисню в атмосфері.
Земля сама це демонструє. Протягом величезної частини своєї історії вона існувала без сучасної кисневої атмосфери. Навіть у майбутньому життя може продовжуватися після того, як кисень майже зникне. Тому пошук лише «кисневих» планет може пропустити величезну кількість потенційно живих світів.
Але це не прогноз кінця світу
Є важливий нюанс: мільярд років — це не точний таймер. Дослідження описує результат комп’ютерного моделювання, а не дату, коли атмосфера Землі раптом перестане містити кисень. Майбутні процеси на планеті набагато складніші за будь-яку модель.
Тож людству точно не варто сприймати цю цифру як зворотний відлік. Ба більше, за цей час сама Земля, Сонце та життя на планеті можуть змінитися настільки сильно, що сучасне людство буде лише дуже коротким епізодом у величезній геологічній історії.
І все ж висновок дослідників вражає: киснева атмосфера, яку ми сприймаємо як щось постійне, насправді є лише тимчасовим етапом життя Землі. Колись наша планета вже стала кисневою. А приблизно через мільярд років, якщо модель справдиться, вона може знову повернутися до світу, де кисень перестане бути головною умовою існування життя.
