Земля не умрет так скоро, как думали

Яркое солнце погасит все живое, но на сотни миллионов лет позже, чем предсказывалось

• 22 января 2014 г.
• Пунит Коллипара

Делиться:

Сделайте глубокий вдох — Земля не умрет, как считали ученые. Два новых модельных исследования показывают, что постепенно светлеющее солнце не испарит воду на нашей планете в течение еще как минимум 1–1,5 миллиардов лет — на сотни миллионов лет позже, чем предсказывала более старая модель. Выводы не изменят ваши пенсионные планы, но могут означать, что обитаемые, похожие на Землю инопланетные миры встречаются чаще, чем думали ученые.

Люди нагревают планету, выделяя удерживающие тепло газы, такие как углекислый газ. Но за кулисами разворачивается гораздо более медленный и смертоносный процесс потепления. Солнце со временем становится все ярче и жарче. При этом больше воды испаряется с поверхности Земли в атмосферу, где она задерживает дополнительное тепло планеты. Этот парниковый эффект, вызванный водой, будет продолжаться еще долго после того, как люди перестанут сжигать ископаемое топливо, которое теперь добавляет CO.₂ в атмосферу. В конце концов, парниковый эффект Земли выйдет из-под контроля, испарит всю воду на нашей планете и положит конец жизни, какой мы ее знаем.

Сколько времени у Земли? Климатические моделисты с этим не согласны.В одном из недавних исследований планетолог Рави Коппарапу из Пенсильванского государственного университета (штат Пенсильвания), Университетского парка и его коллеги использовали компьютеры для моделирования того, как Земля будет реагировать на увеличение солнечной радиации. Исследователи обнаружили, что всего на 6% больше солнечного света было достаточно, чтобы вызвать перегрузку парникового эффекта и испарить земную воду. При нынешних темпах солнечного осветления — чуть более 1% каждые 100 миллионов лет — Земля будет страдать от этой «неуправляемой теплицы» через 600–700 миллионов лет. Земля также пострадает от некоторых предварительных эффектов, ведущих к этому. Исследователи обнаружили, что всего через 150 миллионов лет стратосфера станет достаточно теплой, чтобы позволить некоторому количеству водяного пара подняться высоко в небо, где солнечная радиация разложит его на молекулы, которые смогут уйти в космос. В этой «влажной теплице» планета была бы слишком горячей для сложной поверхностной жизни, но несколько выносливых морских организмов и микробов могли бы выстоять.

Но не так быстро, говорит Эрик Вольф, докторант Колорадского университета в Боулдере. По словам Вольфа, модель Коппарапу довольно примитивна: она анализирует то, что происходит в одном измерении — на высоте. В результате модель исключает облака и ошибочно предполагает, что такие климатические факторы, как влажность, одинаковы повсюду на Земле. Вольф и его коллега из Боулдера Оуэн Брайан Тун смоделировали будущее Земли, используя более реалистичную трехмерную климатическую модель Национального центра атмосферных исследований. По словам Вольфа, их модель включала облака и множество других деталей, таких как региональные различия во влажности. Также предполагалось, что атмосферный CO₂ уровни начнутся с 500 частей на миллион — на 25% выше, чем сегодня — и останутся на этом уровне на неопределенный срок.

Затем Волк и Мульт зажгли солнце. После того, как они сделали нашу звезду на 15,5% ярче, чем сегодня, смоделированная Земля нагрелась с нынешних средних 15°C до 40°C. Это жарко, но не слишком жарко, чтобы жидкая вода могла выжить. Океаны не выкипели.Стратосфера также не нагревалась, так что влажного парника тоже не было. Итог: Земле осталось как минимум 1,5 миллиарда лет для поддержания жизни, сообщают исследователи в этом месяце в Письма о геофизических исследованиях. Если люди просуществуют так долго, Земля будет в целом неудобна для них, но пригодна для жизни в некоторых районах чуть ниже полярных регионов, предполагает Вольф. Земля нагревается медленнее, чем в модели Коппарапу, объясняет Вольф, потому что облака и сухие области, такие как пустыни, которых не было в одномерном исследовании, посылают много тепла обратно в космос.

Аналогичное исследование 3D-моделирования климата, опубликованное в прошлом месяце в Природа, обнаружили, что неконтролируемая теплица не появится в течение по крайней мере 1 миллиарда лет. Руководитель этого исследования — Джереми Леконт, астрофизик, который сейчас работает в Университете Торонто в Канаде, — говорит, что более ранняя дата гибели Земли, чем у Вольфа и Туна, частично связана с различиями в том, как исследования моделировали облака.

3D-модели проливают новый свет на то, как долго Земля потенциально может поддерживать жизнь, говорит планетолог Джеймс Кастинг из Университета штата Пенсильвания, который не участвовал ни в одном из исследований. Тем не менее, они могут немного недооценивать, как долго Земля может поддерживать жизнь, предполагает он. Исследования предполагают, что CO₂ уровни остаются прежними, говорит Кастинг, но они могут даже упасть по мере того, как Земля нагревается. Это связано с тем, что образование породы из карбоната кальция и другие естественные процессы секвестрации углерода могут ускориться в более теплых условиях, вытягивая CO.₂ от атмосферы и притупления потепления хотя бы на время. Он также предупреждает, что исследования не моделируют реакцию жизни, поэтому они не могут оценить, как долго жизнь на самом деле проживет.

Кастинг говорит, что исследования могут быть наиболее полезными для уточнения оценок обитаемых зон солнцеподобных звезд: диапазона расстояний, на которых вращающиеся каменистые планеты могут содержать обильную жидкую воду.Одномерное исследование Коппарапу, соавтором которого был Кастинг, показало, что обитаемая зона нашей Солнечной системы начинается от 0,97 до 0,99 астрономических единиц (а.е.), как раз внутри средней орбиты Земли в 1 а.е. Новые исследования, если они верны, предполагают, что у похожих на Землю миров, вращающихся вокруг звезд, подобных Солнцу, есть немного больше передышки: исследование группы Леконта привязывает внутренний предел к 0,95 а.е., а исследование Вольфа и Туна к 0,93. Это изменение может означать, что в нашей галактике обитаемых планет на 5-6% больше, чем считалось ранее, считает Леконт.