Вчені порахували, коли Земля втратить кисень і озоновий шар

Багата на кисень атмосфера Землі збережеться ще приблизно мільярд років, після чого вміст кисню почне різко падати. Планета стане непридатною для людей, тварин і більшості складних організмів — хоча певні форми життя, найімовірніше, переживуть цю катастрофу. До такого висновку дійшли науковці, змоделювавши довгострокову еволюцію земної атмосфери та біосфери.

Дослідження провели Кадзумі Одзакі з Університету Тохо та Крістофер Рейнхард з Технологічного інституту Джорджії. Робота опублікована у журналі Nature Geo­science. Вчені побудували комп’ютерну модель, яка враховує кліматичні та біогеохімічні процеси, і запустили понад 400 тисяч симуляцій із різними початковими умовами.

Ключовим рушієм майбутніх змін стане поступове збільшення яскравості Сонця. У міру старіння зірка яскравішатиме, що порушить звичний баланс глобального вуглецевого циклу. Вміст вуглекислого газу в атмосфері почне знижуватися — і хоча сьогодні CO2 асоціюється передусім із потеплінням, для рослин і фотосинтезуючих організмів він є необхідною сировиною. За сотні мільйонів років його концентрація може впасти настільки, що фотосинтез суттєво втратить ефективність.

Менш активний фотосинтез означає менше кисню. Згідно з моделюванням, приблизно через мільярд років цей процес перейде у стрімку фазу: концентрація кисню почне швидко обвалюватися. Після такої деоксигенації Земля в багатьох сенсах нагадуватиме планету до Великого кисневого події, яке відбулося 2,4–2,5 млрд років тому. В атмосфері залишиться дуже мало кисню й вуглекислого газу, натомість різко зросте вміст метану.

Разом із киснем зникне й озоновий шар — його утворення безпосередньо пов’язане з наявністю молекулярного кисню. Для людини, тварин і переважної більшості сучасних складних організмів такі умови виявляться несумісними з життям. Втім, анаеробні мікроорганізми, яким кисень не потрібен для отримання енергії, зможуть продовжувати існувати й у значно бідніщому середовищі.

Раніше вчені пов’язували остаточну втрату придатного для складного життя середовища переважно з пізнішим періодом — приблизно через два мільярди років, коли подальше зростання яскравості Сонця призведе до критичного перегріву планети. Нове моделювання показує, що масштабна втрата кисню може стати вирішальним обмеженням значно раніше — і саме це, а не розпечена зірка, поставить крапку в історії складного життя на Землі.