Επιστήμονες υπολόγισαν πότε θα ξεμείνει η Γη από οξυγόνο... και είναι νωρίτερα απ’ όσο πιστεύαμε

Για προφανείς λόγους, είναι αδύνατο να φανταστούμε τη ζωή στη Γη χωρίς οξυγόνο. Όμως, θα μπορούσε αυτό κάποτε να εξαντληθεί; Και αν ναι, για πόσο ακόμη θα διαθέτει ο πλανήτης μας οξυγόνο;

Υπάρχουν αρκετά σενάρια που θα μπορούσαν να οδηγήσουν στο τέλος της ζωής στη Γη: η κλιματική αλλαγή, η αύξηση του διοξειδίου του άνθρακα, η πρόσκρουση ενός αστεροειδούς ή η σταδιακή αύξηση της θερμοκρασίας του Ήλιου. Ή μήπως αυτό θα συμβεί σε περίπου 6 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν ο Ήλιος μας αρχίσει να διαστέλλεται και πιθανότατα καταπιεί τους εσωτερικούς πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος, συμπεριλαμβανομένης της Γης;

Σύμφωνα με το Sky at Night Magazine, μια ομάδα επιστημόνων υπολόγισε ποια είναι η πιθανότερη αιτία που θα καταστήσει τη Γη μη κατοικήσιμη και εκτιμά ότι θα είναι η απώλεια της πλούσιας σε οξυγόνο ατμόσφαιράς της. Μάλιστα, χρησιμοποίησαν υπολογιστικά μοντέλα προκειμένου να υπολογίσουν πότε η Γη θα ξεμείνει από οξυγόνο.

Η «Μεγάλη Πορεία» του οξυγόνου

Οι επιστήμονες αναφέρονται στο «Μεγάλο Γεγονός Οξείδωσης» (Great Oxidation Event) ως την περίοδο κατά την οποία τα επίπεδα οξυγόνου στην ατμόσφαιρα και τους ωκεανούς της Γης άρχισαν να αυξάνονται σημαντικά. Αυτό συνέβη πριν από περίπου 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια και, παρότι η ακριβής αιτία παραμένει αντικείμενο συζήτησης, θεωρείται ότι οι μονοκύτταροι οργανισμοί ευθύνονται σε μεγάλο βαθμό για το Μεγάλο Γεγονός Οξείδωσης.

Όποια κι αν ήταν η αιτία, επρόκειτο για μια καθοριστική περίοδο στην εξέλιξη της Γης, καθώς οδήγησε στην παραγωγή αναπνεύσιμου οξυγόνου, καθιστώντας τον πλανήτη μας κατοικήσιμο για μια μεγάλη ποικιλία μεγαλύτερων οργανισμών. Ωστόσο, η Γη δεν θα διαθέτει για πάντα ατμόσφαιρα πλούσια σε οξυγόνο, υποστηρίζουν οι επιστήμονες.

Παρότι είναι αδύνατο να προβλεφθεί με ακρίβεια το μέλλον, οι επιστήμονες μπορούν να χρησιμοποιήσουν υπολογιστικά μοντέλα για να αναλύσουν διαφορετικά σενάρια και να υπολογίσουν για πόσο ακόμη η Γη θα μπορούσε να διατηρήσει μια ατμόσφαιρα πλούσια σε οξυγόνο.

Για να εξετάσουν πώς θα εξελιχθεί η ατμόσφαιρα της Γης, ο Καζούμι Οζάκι, επίκουρος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Τοχό, και ο Κρίστοφερ Ράινχαρντ, αναπληρωτής καθηγητής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Τζόρτζια, δημιούργησαν ένα υπολογιστικό μοντέλο της Γης, προσομοιώνοντας τις κλιματικές και βιοχημικές διεργασίες του πλανήτη.

Η μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στο Nature Geoscience, διαπίστωσε ότι η μελλοντική διάρκεια ζωής της πλούσιας σε οξυγόνο ατμόσφαιρας της Γης είναι περίπου 1 δισεκατομμύριο χρόνια. «Για πολλά χρόνια, η διάρκεια ζωής της βιόσφαιρας της Γης συζητείται με βάση τις επιστημονικές γνώσεις σχετικά με τη σταδιακή αύξηση της φωτεινότητας του Ήλιου και τον παγκόσμιο γεωχημικό κύκλο των ανθρακικών-πυριτικών πετρωμάτων», αναφέρει ο Οζάκι.

«Μία από τις συνέπειες αυτού του θεωρητικού πλαισίου είναι η συνεχής μείωση των επιπέδων του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα και η υπερθέρμανση του πλανήτη σε γεωλογικές χρονικές κλίμακες. Γενικά θεωρείται ότι η βιόσφαιρα της Γης θα φτάσει στο τέλος της σε 2 δισεκατομμύρια χρόνια, λόγω του συνδυασμού της υπερθέρμανσης και της έλλειψης διοξειδίου του άνθρακα για τη φωτοσύνθεση. Εάν αυτό ισχύει, θα μπορούσε κανείς να περιμένει ότι τα επίπεδα του ατμοσφαιρικού οξυγόνου θα μειωθούν επίσης κάποια στιγμή στο μακρινό μέλλον. Ωστόσο, παραμένει ασαφές πότε ακριβώς και με ποιον τρόπο θα συμβεί αυτό», συμπλήρωσε.

Πώς θα έμοιαζε μια Γη χωρίς οξυγόνο

Προφανώς, η προσπάθεια ακριβούς πρόβλεψης του τι θα συμβεί στη Γη τα επόμενα δισεκατομμύρια χρόνια μέσω ενός υπολογιστικού μοντέλου έχει τους δικούς της περιορισμούς.

Προκειμένου να καταλήξει σε ένα συμπέρασμα με συγκεκριμένη πιθανότητα, ο Οζάκι έτρεξε την προσομοίωση 400.000 φορές, μεταβάλλοντας κάθε φορά διαφορετικές παραμέτρους του μοντέλου. Διαπίστωσε ότι η πλούσια σε οξυγόνο ατμόσφαιρα της Γης θα διατηρηθεί για ακόμη περίπου 1 δισεκατομμύριο χρόνια.

Μετά το πέρας αυτού του χρονικού διαστήματος, θα ακολουθήσει «ταχεία αποξυγόνωση» και η ατμόσφαιρά μας θα θυμίζει εκείνη της πρώιμης Γης, πριν από το Μεγάλο Γεγονός Οξείδωσης, πριν από 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια. «Η ατμόσφαιρα μετά τη μεγάλη αποξυγόνωση χαρακτηρίζεται από αυξημένα επίπεδα μεθανίου, χαμηλά επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα και απουσία στρώματος όζοντος. Το σύστημα της Γης πιθανότατα θα είναι ένας κόσμος αναερόβιων μορφών ζωής», αναφέρει ο Οζάκι.

Η ζωή πέρα από τη Γη

Πέρα από τις πολύτιμες πληροφορίες που προσφέρει σχετικά με τη διάρκεια ζωής της Γης, η μελέτη έχει και ευρύτερες κοσμικές προεκτάσεις.

Το οξυγόνο αποτελεί βασικό «βιολογικό ίχνος» (biosignature) που αναζητούν οι αστρονόμοι όταν παρατηρούν πλανήτες πέρα από το Ηλιακό μας Σύστημα, τους λεγόμενους εξωπλανήτες. Ως biosignature ορίζεται μια χημική ουσία που εντοπίζεται στην ατμόσφαιρα ενός μακρινού πλανήτη και θα μπορούσε να υποδεικνύει την παρουσία βιολογικών διεργασιών - με άλλα λόγια, ζωής.

Η μελέτη υποδεικνύει ότι η οξυγονωμένη ατμόσφαιρα της Γης δεν αποτελεί μόνιμο χαρακτηριστικό του πλανήτη και θα μπορούσε να αντιστοιχεί ακόμη και μόλις στο 20%-30% της συνολικής ιστορίας της Γης. Επομένως, αν ένα εξωγήινο είδος αναζητούσε ενδείξεις ζωής στη Γη, ποια θα ήταν η πιθανότητα να παρατηρούσε τον πλανήτη μας ακριβώς την περίοδο κατά την οποία το οξυγόνο αφθονούσε στην ατμόσφαιρα και η ζωή άνθιζε στην επιφάνειά του;

Αντίστοιχα, ποιες είναι οι πιθανότητες εμείς οι ίδιοι να στρέφουμε τα τηλεσκόπιά μας σε μακρινούς πλανήτες και να τους παρατηρούμε ακριβώς στο σημείο της ιστορίας τους κατά το οποίο τα βιολογικά ίχνη είναι ανιχνεύσιμα;

Οι συγγραφείς της μελέτης υποστηρίζουν ότι τα ευρήματά τους δείχνουν πως οι αστρονόμοι θα πρέπει να εξετάσουν και βιολογικά ίχνη που μπορούν να εμφανίζονται σε πλανήτες με ελάχιστο ή καθόλου οξυγόνο, εάν θέλουμε να αυξήσουμε τις πιθανότητες εντοπισμού ζωής πέρα από τη Γη.