Солнце становится ярче и расширяется по мере старения, и однажды начнет «жарить» нашу планету, прежде чем полностью поглотить ее, — но сложные формы жизни могут продержаться в этом адском сценарии на Земле гораздо дольше, чем ученые считали ранее. Результаты нового исследования были опубликованы в журнале JGR Atmospheres.

Оценки, основанные на изучении других звезд, предполагают, что наше Солнце превращается в красного гиганта, процесс, который уничтожит Землю примерно через 5 миллиардов лет, но остается открытым вопрос о том, как долго планета останется обитаемой. Что касается сложных форм жизни, последним выживет растительная биосфера — растения, как водные, так и наземные. Их способность продолжать процветать будет частично зависеть от температуры планеты, но главным образом от уровня углекислого газа, необходимого для фотосинтеза.

«Главным термостатом на планете является парниковый эффект: он поддерживает баланс количества CO2, чтобы приблизительно сохранять температуру Земли в приемлемом для жизни диапазоне», — говорит Джейкоб Хакк-Мисра из Blue Marble Space в Вашингтоне. Когда температура становится очень высокой, CO2 втягивается в горные породы, уменьшая его количество в атмосфере и позволяя части тепла уходить.

Это означает, что по мере расширения Солнца CO2 становится основным лимитирующим фактором для растительности. Предыдущие исследования показали, что предел составляет около 10 частей на миллион атмосферного CO2, ниже которого растения вымрут, и останутся только микробы. Ожидается, что это произойдет примерно через 1,35 миллиарда лет. Мы точно не знаем, как долго микробы просуществуют после этого, но, вероятно, гораздо дольше.

Однако новый набор моделирований, проведенных Хакк-Мисрой и его коллегой Эриком Вольфом, предполагает, что растения могут получить дополнительные 500 миллионов лет. Их моделирование было более детальным, чем те, что проводились ранее, и учитывало тот факт, что некоторые растения, такие как кактусы и ананасы, используют тип фотосинтеза, называемый красулацеевым кислотным метаболизмом, который более эффективен в поглощении CO2 из атмосферы. Это может снизить предел дефицита CO2 до 1 части на миллион и позволить растительной биосфере существовать более 1,8 миллиарда лет.

«Жизнь на Земле способна на гораздо большее, чем мы думали», — говорит Хакк-Мисра. Он отмечает, что, рассматривая такие длительные временные масштабы, эволюция может также позволить организмам существовать еще дольше, поскольку у них будет достаточно времени для адаптации к медленному потеплению, вызванному расширением Солнца.

«Эти модели предполагают, что мы на самом деле не находимся в конце сложной биосферы на Земле, как предполагали некоторые менее оптимистичные сценарии, или в середине, а, возможно, ближе к началу», — говорит Эдвард Швайтерман из Калифорнийского университета в Риверсайде.

Это само по себе приятная новость, но она также предполагает, что если мы возьмем Землю в качестве репрезентативного примера обитаемого мира, наши шансы обнаружить биосферу на другой планете могут быть выше, чем ожидалось, говорит он. «Это не какой-то чисто философский вопрос — здесь есть огромный практический результат, и заключается он в том, что они моделируют аналоги будущей Земли, которые мы потенциально сможем наблюдать в течение следующих двух десятилетий».