Zinātnieki nosauc laiku, kad uz Zemes beigsies skābeklis

Mūsdienās ar skābekli bagāta atmosfēra šķiet pašsaprotama Zemes sastāvdaļa, taču tāda tā nebūs mūžīgi – zinātnieku veiktā datormodelēšana liecina, ka aptuveni pēc miljarda gadu mūsu planētas atmosfērā var sākties straujš skābekļa daudzuma kritums, raksta “BBC Sky at Night”.

Tas nenozīmē, ka cilvēcei tuvākajā nākotnē draud skābekļa trūkums. Pētījums runā par ārkārtīgi tālu nākotni - aptuveni miljardu gadu no šodienas, taču tā rezultāti ļauj labāk saprast, cik mainīga patiesībā ir planētas atmosfēra un dzīvības apstākļi uz Zemes.

Pētnieki no Toho Universitātes un Džordžijas Tehnoloģiju institūta izveidoja modeli, kurā apvienoti klimata un bioģeoķīmiskie procesi. Kazumi Ozaki un Kristofers Reinhards mēģināja noskaidrot, cik ilgi Zeme vēl spēs uzturēt pašreizējo, ar skābekli bagāto atmosfēru.

Lai iegūtu iespējami ticamu rezultātu, pētnieki veica vairāk nekā 400 000 dažādu simulāciju, mainot modeļa parametrus. Aprēķini parādīja, ka atmosfēra ar skābekļa koncentrāciju, kas ir būtiski augstāka par ļoti zemu līmeni, vidēji var saglabāties aptuveni 1,08 miljardus gadu. Pētījumā norādīts arī iespējamais nenoteiktības intervāls - aptuveni 140 miljoni gadu.

Pēc tam planētas atmosfērā var sākties strauja tā sauktā deoksigenācija - process, kura laikā skābekļa daudzums ievērojami samazināsies.

Kas izraisīs šo pārmaiņu? Viens no galvenajiem iemesliem būs Saule.

Miljardiem gadu laikā Saule pakāpeniski kļūst spožāka, un, pieaugot saules starojuma intensitātei, mainās arī procesi, kas regulē Zemes klimatu un oglekļa apriti.

Pētījuma modelis liecina, ka nākotnē šīs pārmaiņas var samazināt oglekļa dioksīda daudzumu atmosfērā līdz līmenim, kas būtiski apgrūtinās fotosintēzi.

Tas ir ļoti svarīgi, jo fotosintēze ir viens no galvenajiem procesiem, kas nodrošina skābekļa nonākšanu atmosfērā, un, ja fotosintezējošo organismu kļūs mazāk, samazināsies arī skābekļa ražošana.

Tādējādi rodas sava veida ķēdes reakcija: Saulei kļūstot spožākai, mainās klimats un oglekļa aprite, samazinās pieejamais CO₂, fotosintēze kļūst arvien grūtāka, un ilgākā laika posmā atmosfērā sāk trūkt skābekļa.

Pētnieki prognozē, ka pēc lielās deoksigenācijas Zemes atmosfēra varētu kļūt daudz līdzīgāka tai, kāda tā bija planētas agrīnajā vēsturē.

Atmosfērā varētu būt ievērojami vairāk metāna, ļoti maz oglekļa dioksīda, bet ozona slānis varētu būt daudz vājāks vai pat izzust. Šādā pasaulē dominētu anaerobas dzīvības formas - organismi, kuriem skābeklis nav nepieciešams izdzīvošanai.

Cilvēkiem un lielākajai daļai mūsdienās pazīstamo sarežģīto organismu šādi apstākļi būtu pilnīgi nepiemēroti, taču tas nenozīmē, ka Zeme kļūtu pilnīgi nedzīva - drīzāk mainītos tas, kāda veida dzīvība uz tās spētu pastāvēt.

Šis secinājums ir īpaši interesants, ņemot vērā Zemes vēsturi - mūsu planēta pastāv aptuveni 4,5 miljardus gadu, taču ar skābekli bagāta atmosfēra nav bijusi visu šo laiku.

Būtisks atmosfēras pārmaiņu posms bija tā sauktais Lielais oksidācijas notikums aptuveni pirms 2,5 miljardiem gadu. Tajā laikā skābekļa daudzums atmosfērā un okeānos būtiski palielinājās, un šīs pārmaiņas radīja priekšnoteikumus sarežģītākas dzīvības attīstībai.

Tāpēc arī pašreizējā, skābekli saturošā Zemes atmosfēra nav jāuztver kā nemainīgs planētas stāvoklis; tā ir tikai viens posms ļoti ilgajā Zemes evolūcijā.

Pētījumam ir nozīme ne tikai Zemes tālās nākotnes izpratnē - tas var palīdzēt arī astronomiem, kuri meklē dzīvību uz citām planētām.

Skābeklis tiek uzskatīts par vienu no potenciālajām tā dēvētajām biosignatūrām - vielām atmosfērā, kuru klātbūtne var liecināt par bioloģiskiem procesiem.

Taču šis pētījums parāda būtisku problēmu: planēta var būt apdzīvota arī tad, ja tās atmosfērā ir ļoti maz skābekļa vai tā nav vispār.

Turklāt Zemes piemērs liecina, ka skābekli bagāta atmosfēra var pastāvēt tikai noteiktu laiku planētas dzīves ciklā. Pētījuma autori lēš, ka skābekļa bagātā atmosfēra varētu raksturot tikai aptuveni 20-30 procentus no visas Zemes kā apdzīvotas planētas vēstures.

Tas nozīmē, ka, meklējot dzīvību uz tālām planētām, nevajadzētu koncentrēties tikai uz pasaulēm ar lielu skābekļa daudzumu. Iespējams, dzīvība var pastāvēt arī atmosfērā, kas pēc mūsu pašreizējiem priekšstatiem šķiet pavisam neparasta.

Vai tas nozīmē, ka Zemei draud skābekļa trūkums?

Pētījums neparedz nekādu tuvāko gadsimtu vai pat miljonu gadu krīzi, bet gan apraksta procesu, kas, saskaņā ar modeli, varētu notikt aptuveni pēc miljarda gadu.

Turklāt zinātnieki uzsver, ka nav iespējams precīzi paredzēt visus procesus, kas uz Zemes notiks tik ārkārtīgi ilgā laika posmā - mainīsies kontinenti, klimats, okeāni, biosfēra un pati Saule, tāpēc šādas prognozes jāuztver kā modelētu iespējamo nākotnes scenāriju, nevis precīzu kalendāru.