Більшість вчених прогнозують, що приблизно через мільярд років радіація Сонця постійно збільшуватиме Землю за межі заселеності. Група дослідників з Caltech вивчила механізм, завдяки якому будь-яка планета з живими організмами може залишатися заселеною довше, ніж вважалося спочатку, можливо, удвічі збільшивши тривалість життя. Це звучить як хороша новина для майбутніх мешканців Землі, але також, цей механізм може збільшити шанс, що життя в інших місцях Всесвіту може мати час просунутися до прогресивних рівнів.
Дослідники стверджують, що атмосферний тиск є природним регулятором клімату для наземної планети з біосферою. В даний час і в минулому Земля підтримувала свою поверхневу температуру завдяки парниковому ефекту. 1 мільярд років тому в атмосферу було більше СО2 та інших парникових газів, що було хорошою справою. Інакше Земля могла бути кубиком замерзлого льоду. Але в міру того, як світило та тепло Сонця збільшувались із віком, Земля природно справлялась, зменшуючи кількість парникових газів в атмосфері, тим самим зменшуючи ефект потепління та роблячи поверхню планети комфортною для відпочинку.
Однак, на відміну від більшості вчених, професор Caltech Джозеф Л. Кіршвінк каже, що Земля може наблизитися до точки, коли не вистачає вуглекислого газу для регулювання температури за допомогою тієї ж процедури. Але, щоб не побоюватися, існує ще один механізм, який може працювати ще краще для регулювання температури на Землі, зберігаючи нашу домашню планету комфортною для життя навіть довше, ніж хто-небудь коли-небудь прогнозував.
У своїй роботі Кіршвінк та його співробітники професор Каліфорнії Юк Л. Юнг та аспіранти Кінг-Фай Лі та Каве Палеван показують, що атмосферний тиск є фактором, який регулює глобальну температуру шляхом розширення інфрачервоних ліній поглинання парникових газів. Їхня модель дозволяє припустити, що шляхом простого зниження атмосферного тиску тривалість життя біосфери може бути продовжена щонайменше на 2,3 мільярда років у майбутнє, що більше ніж удвічі перевищує попередні оцінки.
Для пояснення механізму дослідники використовують аналогію «ковдри». Для парникових газів вуглекислий газ буде представлений бавовняними волокнами, що складають ковдру. «У бавовняному плетінні можуть бути отвори, які дозволяють просочуватися тепла», - пояснює Лі, провідний автор статті.
"Розмір отворів регулюється тиском", - каже Юнг. "Стисніть ковдру", збільшуючи атмосферний тиск, "і отвори стають меншими, тому менше тепла може вийти. З меншим тиском отвори стають більшими, і більше тепла може вийти », - каже він, допомагаючи планеті викидати зайве тепло, вироблене більш світлим сонцем.
Рішення полягає в тому, щоб суттєво знизити загальний тиск атмосфери шляхом видалення величезної кількості молекулярного азоту, в основному нереактивного газу, який становить близько 78 відсотків атмосфери. Це дозволило б регулювати поверхневі температури і дозволяти вуглекислому газу залишатися в атмосфері, підтримувати життя.
Це не доведеться робити синтетично - це, здається, відбувається нормально. Сама біосфера виводить азот з повітря, тому що азот включається в клітини організмів у міру їх зростання і закопується разом з ними, коли вони гинуть.
Насправді, "це зменшення азоту - це те, що вже може відбуватися", говорить Палеван, і це відбулося протягом історії Землі. Це говорить про те, що атмосферний тиск на Землі може бути нижчим, ніж це було раніше в історії планети.
Підтвердженням цієї гіпотези може бути з інших дослідницьких груп, які вивчають газові бульбашки, утворені в древніх лавах, щоб визначити минулий атмосферний тиск: максимальний розмір утворюючого міхура обмежений величиною атмосферного тиску, при більш високому тиску утворюються менші бульбашки, і навпаки.
Якщо це правда, механізм також потенційно може виникнути на будь-якій позасонячній планеті з атмосферою та біосферою.
"Будемо сподіватися, що в майбутньому ми не лише виявимо землеподібні планети навколо інших зірок, але дізнаємось щось про їх атмосферу та тиск навколишнього середовища", - говорить Палеван. "І якщо виявиться, що на старих планетах є більш тонка атмосфера, це буде свідченням того, що цей процес має певну універсальність".
Дослідники сподіваються, що атмосфери екзопланет можуть бути вивчені, щоб побачити, чи відбувається це в інших світах.
І якщо тривалість заселення може бути довшою на нашій власній планеті, це може мати наслідки для пошуку розумного життя в інших місцях Всесвіту.
"Щоб створити життя на планеті, не потрібно було дуже багато часу, але для розвитку розвиненого життя потрібно дуже багато часу", - каже Юнг. На Землі цей процес зайняв чотири мільярди років. «Додавання додаткових мільярдів років дає нам більше часу на розвиток і більше часу на зустрічі з передовими цивілізаціями, власне існування яких може бути продовжено цим механізмом. Це дає нам можливість зустрітися ».
Джерела: Папір, Атмосферний тиск як природний регулятор клімату для наземної планети з біосферою, Caltech
