Большинство ученых предсказывают, что примерно через миллиард лет постоянно увеличивающаяся радиация Солнца опалит Землю за пределами обитаемости. Группа исследователей из Калифорнийского технологического института изучила механизм, который заставлял бы любую планету с живыми организмами оставаться пригодными для жизни дольше, чем первоначально предполагалось, возможно, удваивая продолжительность жизни. Это звучит как хорошая новость для будущих жителей Земли, но также этот механизм может увеличить вероятность того, что жизнь в других частях Вселенной может успеть продвинуться на более высокий уровень.
Исследователи говорят, что атмосферное давление является естественным регулятором климата для земной планеты с биосферой. В настоящее время и в прошлом Земля поддерживала свою температуру поверхности посредством парникового эффекта. Когда-то миллиард лет назад в атмосфере было больше СО2 и других парниковых газов, что было хорошо. В противном случае Земля могла бы быть замороженным кубиком льда. Но по мере того, как яркость и тепло солнца возрастали по мере его старения, Земля естественным образом справлялась с этим, уменьшая количество парниковых газов в атмосфере, тем самым уменьшая эффект потепления и делая поверхность планеты удобной для обитания.
Однако, вопреки тому, что утверждают большинство ученых, профессор Калифорнийского технологического института Джозеф Л. Киршвинк говорит, что Земля, возможно, приближается к точке, в которой осталось недостаточно углекислого газа для регулирования температуры с помощью той же процедуры. Но, чтобы не бояться, существует еще один механизм, который может работать даже лучше, чтобы регулировать температуру на Земле, сохраняя нашу родную планету комфортной для жизни даже дольше, чем кто-либо когда-либо предсказывал.
В своей статье Киршвинк и его сотрудники профессор Caltech Юк Л. Юнг и аспиранты Кинг-Фай Ли и Каве Пахлеван показывают, что атмосферное давление является фактором, который регулирует глобальную температуру путем расширения линий поглощения инфракрасного излучения парниковых газов. Их модель предполагает, что простым снижением атмосферного давления срок жизни биосферы может быть продлен как минимум на 2,3 миллиарда лет в будущем, что более чем удвоит предыдущие оценки.
Исследователи используют «общую» аналогию, чтобы объяснить механизм. Для парниковых газов углекислый газ будет представлен хлопковыми волокнами, составляющими одеяло. «У хлопкового переплетения могут быть отверстия, которые позволяют утечке тепла», - объясняет Ли, ведущий автор статьи.
«Размер отверстий контролируется давлением», - говорит Юнг. «Сожмите одеяло», увеличив атмосферное давление, «и отверстия станут меньше, так что будет меньше тепла. При меньшем давлении отверстия становятся больше, и больше тепла может выделяться », - говорит он, помогая планете сбросить дополнительное тепло, генерируемое более ярким солнцем.
Решение состоит в том, чтобы существенно снизить общее давление самой атмосферы путем удаления огромных количеств молекулярного азота, в основном нереакционноспособного газа, который составляет около 78 процентов атмосферы. Это будет регулировать температуру поверхности и позволит углекислому газу оставаться в атмосфере, чтобы поддерживать жизнь.
Это не должно быть сделано синтетически - это, кажется, происходит нормально. Сама биосфера выводит азот из воздуха, потому что азот включается в клетки организмов по мере их роста и похоронен вместе с ними, когда они умирают.
На самом деле, «это сокращение азота - это то, что, возможно, уже происходит», - говорит Палеван, и это происходило на протяжении истории Земли. Это говорит о том, что атмосферное давление Земли может быть ниже, чем было раньше в истории планеты.
Доказательством этой гипотезы могут служить другие исследовательские группы, которые изучают пузырьки газа, образовавшиеся в древних лавах, для определения прошедшего атмосферного давления: максимальный размер формирующегося пузырька ограничен величиной атмосферного давления, при более высоких давлениях образуются пузырьки меньшего размера, и наоборот.
Если это правда, механизм также потенциально может возникнуть на любой внесолнечной планете с атмосферой и биосферой.
«Будем надеяться, что в будущем мы будем не только обнаруживать похожие на землю планеты вокруг других звезд, но и узнавать что-то об их атмосфере и давлении окружающей среды», - говорит Палеван. «И если окажется, что старые планеты имеют более тонкую атмосферу, это будет признаком того, что этот процесс имеет некоторую универсальность».
Исследователи надеются, что атмосфера экзопланет может быть изучена, чтобы увидеть, происходит ли это в других мирах.
И если продолжительность обитаемости на нашей планете может быть больше, это может иметь значение для поиска разумной жизни в других местах Вселенной.
«Создание жизни на планете заняло не очень много времени, но развитие продвинутой жизни занимает очень много времени», - говорит Юнг. На Земле этот процесс занял четыре миллиарда лет. «Добавление дополнительного миллиарда лет дает нам больше времени для развития и больше времени для встречи с развитыми цивилизациями, чье собственное существование может быть продлено этим механизмом. Это дает нам возможность встретиться ».
Источники: Бумага, Атмосферное давление как естественный регулятор климата для земной планеты с биосферой, Caltech
