Где будут жить оставшиеся организмы обреченной Земли?

Через миллиарды лет существование жизни на Земле прекратиться, когда умирающее Солнце выжжет поверхность нашей планеты. Цель нового исследования – определение последних форм жизни на Земле и то, к какой среде обитания они будут прикреплены до того как планета будет стерилизована.

Нам повезло, что наша планета вращается вокруг звезды с долгим периодом существования. Несмотря на это, яркость Солнца постепенно усиливается, и через миллиард лет влияние этого процесса станет ощутимым здесь, на Земле.

Температура поверхности будет неумолимо подниматься, что станет причиной повышенного испарения жидкости. Именно таким выглядит начало конца для нашей планеты.

После подъема температуры начнется выпадение огромного количества дождей, усилятся порывы ветра, эрозия твердых силикатных пород, которые будут всасывать все большее количества углерода из атмосферы.

Обычно запасы углерода пополняются благодаря сдвигам тектонических плит (углеродно-силикатный цикл), во время которых происходит выделение большого количества вулканических газов. Как бы то ни было, океаны начнут испаряться с подъемом температуры, что, скорее всего, приведет к концу тектоники, поскольку вода является самым важным смазочным материалом для движения земных тектонических плит. Это сократит количество активных вулканов, а атмосфера перестанет наполняться углеродом.

Недостаток углекислоты сильно ударит по растительной жизни планеты, поскольку данный атмосферный газ является необходимым компонентом для дыхания растений. Смерть растений, производящих кислород, приведет к истощению его количества в атмосфере всего через несколько миллионов лет. Дальше следует катастрофа для всей остальной животной жизни на Земле, во время которой первыми вымрут млекопитающие и птицы. Рыбы, земноводные и рептилии проживут немного дольше, так как им не требуется столь большого количества кислорода и они более терпимы к жаре.

Последним классом животных, который останется на Земле далекого будущего, станут, скорее всего, беспозвоночные. После того как насекомые станут жертвами все повышающейся температуры, Земля вновь будет населена только микробиологической жизнью (как и в первые пару миллиардов лет планетарной истории). Последние живые существа будут отчаянно искать места, пригодные для поддержания жизни, но сделать это будет трудно даже экстремофилам.

После испарения океанов несколько оставшихся водных бассейнов могут стать убежищем для некоторых видов микробов. На сегодня средняя глубина мирового океана составляет 4 километра (за счет большого количества котлованов, таких как Марианский желоб).

Именно впадины на дне океана могут стать последним местом, где можно будет найти воду в жидком состоянии. Тем не менее, такое потенциальное убежище не столь привлекательно, как может показаться поначалу. Воздух, попадающий в такой желоб, сжимается, что ведет к существенному подъему температуры над поверхностью воды.

«Пока мы доберемся к впадине с небольшим водным бассейном на дне, большая часть воды мирового океана уже испарится, поэтому температура на поверхности будет подниматься ускоренными темпами», говорит Джек О’Мэйли-Джеймс, ведущий автор данного исследования, представляющий университет Сент-Эндрюс (Шотландия). «Именно по этой причине вода на дне впадины не будет достаточно холодной для того, чтобы стать убежищем для живых организмов».

Другим потенциальным пристанищем микробиологической жизни планеты могут стать подземные пещеры. В наше время микробы живут под землей, не требуя солнечного света. Большинство пещер далекого будущего не будут пригодны для жизни, поскольку с глубиной показатели температуры поднимаются. Несмотря на это, пещеры, имеющие большие залы с узким входом могут оказаться более холодными, так как плотный холодный воздух всасывается, а доступ теплого, который легче, блокируется.

Такие пещеры формируются из разрушенных лавовых труб. В зимний период попадающий внутрь снег превращается в лед, так же, как и вода в жидком состоянии. Когда температура снаружи вновь поднимается, холодный воздух все еще находится внутри пещеры вместе со льдом. Тем не менее, постепенно лед тает, поскольку тепло передается сквозь стены пещеры. Его запасы должны постоянно пополняться, поэтому для поддержания холодной среды такой пещеры в далеком будущем все равно потребуется источник воды.

Жизнь может существовать и в среде отменной от ледяных пещер. В наше время признаки микробиологической жизни находятся даже на 5-километровой глубине. Темп подъема температуры при опускании на глубину составляет 48° С/1,6 километра. Точные показатели возрастания температуры, тем не менее, зависят от вида горной породы. Одно из таких подповерхностных убежищ может действительно стать последней колибелью жизни на Земле.

С другой стороны, температура будет снижаться на 10,5°С с каждым километром подъема над поверхностью. Причина такого явления в том, что поверхность земли отбивает тепло, полученное от Солнца, нагревая при этом нижнюю часть атмосферы.

Низкие температуры на большой высоте вынудят микробиологическую жизнь Земли далекого будущего искать убежище в последних оставшихся горных озерах. Но, поскольку столкновений тектонических плит больше не будет, процесс образования гор также остановиться. Горы станут жертвами выветривания, и со временем на планете будет все меньше областей, находящихся на большой высоте.

Оставшиеся высокие области будут состоять в основном из вулканов, поскольку конвекция расплавленной породы в земной мантии не прекратиться. Недостаток тектонического движения позволит этим вулканам достичь невиданных доселе высот.

«Сейчас вокруг действующих вулканов есть области, в которых наблюдается наличие жизни, это не должно стать чем-то слишком сложным для микроорганизмов-экстремофилов», говорит О’Мэйли-Джеймс. «При охлаждении планеты вулканическая активность должна прекратиться, но она может продолжаться до того времени, пока планета все еще остается пригодной для жизни».

Изолированные бассейны из остатков океана будут иметь высокую концентрацию соли. Это значит, что бактериальная жизнь должна будет противостоять соляным растворам так же, как и высокой температуре. Такие микробы называются термофилами. В наше время они живут вокруг гидротермальных источников. Микробам Земли далекого будущего нужно будет справляться также и с действием высоких доз ультрафиолетового излучения, поскольку снижение уровня кислорода пагубно повлияет на озоновый слой.

Биоподпись умирающей планеты

Изучение жизни на Земле в конце ее обитаемого периода дает ученым возможность установить тип биоподписи, которая может существовать на экзопланетах земного типа, вращающихся вокруг стареющих звезд. Так какие же биоподписи могут быть обнаружены на умирающей Земле?

Термофилы, такие же, что были найдены в чилийской пустыне Атаками, используют угарный газ для поддержания энергетического баланса. Конечными продуктами их метаболического процесса являются углекислота, водород и этанол.

Углекислоту можно рассматривать как индикатор жизни, учитывая тот факт, что миллионы лет назад количество двуокиси углерода уже резко уменьшалось. Это вещество само по себе не является биоподписью, его присутствие на Марсе, например, не обязательно означает существование жизни. Тем не менее, биологически произведенная углекислота вызывает состояние неустойчивости СО2 в атмосфере, что может сигнализировать о существовании микробиологической жизни.

Аналогично биологическое производство водорода термогалофилами может стать причиной избытка его в атмосфере, сигнализирующего о существовании жизни. Тем не менее, все эти биоподписи слишком окажутся слишком слабыми, поскольку уровень биологической продуктивности резко упадет в умирающем мире.

Микробы могут адаптироваться к экстремальным условиям, таким, какие наблюдались во времена молодости нашей планеты. Первая жизнь, появившаяся на Земле 3,8 миллиарда лет назад, состояла из одноклеточных организмов. Таким же образом микробы станут финальными обитателями Земли во время ее последних дней в роли обитаемой планеты. Биоподписи микробиологической биосферы будут совсем не похожи на те, что наблюдаются на современной Земле.

«Они, скорее всего, будут походить на биоподписи микробиологических биосфер раннего типа; тем не менее, их сила будет намного ниже», говорит О’Мэйли-Джеймс. «Отличие между ранними и поздними микробиологическими биосферами заключается лишь в силе различных газовых биоподписей в атмосферном спектре планет, похожих на Землю».

Следующей целью данного исследования должно стать более точное определение данных биоподписей, что, в конце концов, приведет к поиску реальных доказательств существования умирающих планет земного типа среди обнаруженных до этого времени.