الحياة على الأرض يمكن أن تستمر لمدة 1.8 مليار سنة أخرى، وفقا لبحث جديد. وهذا الرقم، الذي يعتمد على نماذج مناخية معقدة، أطول بكثير مما أشارت إليه العديد من الدراسات السابقة.
مع تطور الشمس، تصبح أكثر إشراقا. نجمنا حاليا إنتاج حوالي ثلث المزيد من الطاقة مما فعلته في فجر النظام الشمسي منذ 4.5 مليار سنة. وسوف يستمر في السخونة حتى ويموت في نهاية المطاف في حوالي 5 مليارات سنة.
لقد تساءل العلماء لعقود من الزمن عن المدة التي ستتمكن فيها الحياة على الأرض من التمسك بوجودها مع سطوع الشمس. في عام 1982، قدر جيمس لوفلوك وزملاؤه أن الأرض المحيط الحيوي الضوئي – والتي تشمل جميع النباتات وتشكل الأساس لمعظم بيولوجيا الكوكب – سوف تكون كذلك نهاية حوالي 100 مليون سنة من الآن. متتالية دراسات لقد أرجأت الموعد النهائي ل موت كل أشكال الحياة على الأرض.
وفي الدراسة الجديدة التي نشرت في 28 مايو في المجلة أجواء JGRيقترح الباحثون أن الحياة النباتية يمكن أن تستمر حوالي 1.8 مليار سنة في المستقبل. يقترب هذا من الوقت الذي ستفقد فيه الأرض محيطاتها في الفضاء، إما من خلال الإشعاع الذي ينشطر ذرات الماء أو التبخر الجامح، خلال حوالي ملياري سنة.
“كنا نحاول أن نظهر أن الحياة على الأرض – النباتات المعقدة – يمكن أن تستمر لفترة أطول في المستقبل مما أظهرته الدراسات السابقة،” مؤلف مشارك في الدراسة يعقوب حق ميسرا، عالم الأحياء الفلكية في جمعية استكشاف الفضاء الخيرية مساحة الرخام الأزرق، قال لايف ساينس.
حدود الحياة
تعتمد الحياة على الأرض على التمثيل الضوئيوهي العملية التي تستخدمها النباتات والطحالب وبعض البكتيريا لتحويل ضوء الشمس إلى طاقة. تقوم الآلية بتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء كيميائيًا إلى سكريات وأكسجين. يتطلب كلا من CO2 وأشعة الشمس.
ولكن عند درجات حرارة معينة، تتوقف آلية التمثيل الضوئي في النباتات عن العمل. في نهاية المطاف، ستدفئ الشمس الأرض إلى درجة أن النباتات لم تعد قادرة على التمثيل الضوئي، الأمر الذي سيؤدي بدوره إلى انهيار شبكات الغذاء بأكملها وهلاك كل أشكال الحياة.
احصل على الاكتشافات الأكثر روعة في العالم والتي يتم تسليمها مباشرة إلى صندوق الوارد الخاص بك.
هناك مشكلة أخرى وهي أنه عندما تموت الشمس وتصبح أكثر سطوعًا، سيكون هناك كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى تجويع النباتات بشكل فعال.
“لقد ظلت الأرض صالحة للسكن إلى حد كبير من حيث درجة حرارة السطح طوال معظم الأربعة مليارات سنة الماضية لأنها تحتوي على منظم حرارة مدمج” عن طريق تخزين ثاني أكسيد الكربون2 في الصخور وإطلاقها أثناء الانفجارات البركانية، روبرت جراهاموقال باحث في علوم الكواكب بجامعة شيكاغو، والذي لم يشارك في البحث، لموقع Live Science.
وقال جراهام إنه عندما يكون الجو أكثر سخونة، يسحب الكوكب المزيد من ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي ويخزنه في الصخور تحت الأرض. وهذا يعوض الاحترار للحفاظ على درجة الحرارة مستقرة ولكنه يعني أن ثاني أكسيد الكربون لا يمكن الوصول إليه للنباتات.
النماذج المناخية والنباتات المتطرفة
وفي الدراسة الجديدة حق ميسرا وزميله اريك وولفاستخدم عالم الأبحاث في Blue Marble Space، 29 نموذجًا مناخيًا لتقدير ما سيحدث للمحيط الحيوي النباتي للأرض في ظل سيناريوهات مختلفة. واستخدموا الحالتين المتطرفتين كحدود، عندما تكون الأرض ساخنة للغاية بحيث لا تسمح بوجود الحياة عليها، باستثناء ثاني أكسيد الكربون2 كانت مستقرة. وعندما لا يكون هناك ما يكفي من ثاني أكسيد الكربون2, لكن درجة الحرارة كانت مستقرة. ثم نظروا إلى نطاق ثاني أكسيد الكربون2 وظروف ضوء الشمس بين هذين النقيضين. وقد مكنهم ذلك من إدراج المواقف التي كانت فيها الأرض فعالة للغاية في سحب الكربون من الغلاف الجوي عندما بدأت درجات الحرارة في الارتفاع.
كما تضمنت معلومات حول مجموعة متنوعة من النباتات. يمكن لبعض النباتات أن تعيش على نسبة أقل بكثير من ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي2 من غيرها. وشملت الدراسة النباتات التي لديها عملية التمثيل الضوئي الخاصة (المعروفة باسم استقلاب حمض الكراسولاسيان)، مثل العصارة وبساتين الفاكهة. يمكن لهذه النباتات أن تحافظ على نفسها بكميات صغيرة نسبيًا من ثاني أكسيد الكربون2. وينطبق الشيء نفسه على بعض النباتات البحريةوالتي يمكنها إذابة الكربون والوصول إليه في نظام المحيطات.
وقد أعجب خبراء آخرون بالنتائج.
وقال جراهام، الذي شارك في الدراسة: “استخدم حق ميسرا وولف نموذجًا مناخيًا ثلاثي الأبعاد متطورًا لإظهار أن مناخ الأرض قد يظل ملائمًا للحياة النباتية لفترة أطول بكثير في المستقبل مما كان متوقعًا” من خلال نماذج أبسط. قام بتأليف إحدى تلك الدراسات السابقة. “إنه تقدم مقارنة بالعمل السابق ويشير إلى أن المحيطات الحيوية المعقدة مثل تلك الموجودة في الأرض أكثر مرونة في مواجهة التغير البيئي الناتج عن سطوع النجوم مما كان مقترحًا سابقًا.”
التطلع إلى المستقبل
أندرو رشبيوقال عالم الأحياء الفلكية في جامعة بيركبيك في لندن، والذي لم يشارك في البحث، لموقع Live Science إن البحث قام بتحديث مفهوم عمر المحيط الحيوي. لكنه حذر من أن النتائج تظل “تقديرات واسعة النطاق”.
“ليس من الممكن بالنسبة لنا التنبؤ أو معرفة التعديلات التطورية المحتملة التي قد يخضع لها المحيط الحيوي لعملية التمثيل الضوئي استجابةً لزيادة إنتاج الطاقة الشمسية وانخفاض (ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي)2) وخاصة على مدى مليارات السنين”.
كتب المؤلفون في ورقتهم البحثية أن “الحدود التي يفرضها الإجهاد الحراري أو المجاعة قد تعكس فقط ملاحظاتنا عن المحيط الحيوي اليوم وليس القيود الصارمة على كيفية تطور المحيط الحيوي”. ولا توجد أيضًا طريقة لمعرفة كيف يمكن للحياة أن تتكيف مع الظروف الجديدة.
وقال حق ميسرا إنه وجد النتائج مريحة. وقال: “إن نظام الأرض مرن، ونحن جزء من شيء يمكن أن يكون له مستقبل أطول بكثير”.
يمكن أن تساعد النتائج العلماء أيضًا في معرفة العتبات التي يمكن أن تكون على الكواكب الأخرى. وقال: “جزء من التحدي هو البدء بهذه النماذج الأرضية، ثم تعميم الفيزياء قدر الإمكان حتى نتمكن من محاكاة نطاق أوسع من الأجواء”.
كم تعرف عن كوكبنا الأزرق؟ اختبر معرفتك بالأرض مع شركائنا مسابقة الأرض!
