如果地球上的生命能夠挺過人類世(指人類活動對地球環境產生深遠影響的地質時代),那麼終將面臨來自太空的另一種生存威脅。
隨着太陽年齡增長亮度增加,它必然會干擾地球脆弱的碳循環,導致大氣中二氧化碳含量下降,植物缺乏二氧化碳而死亡。
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幸運的是,研究表明,這種情況至少在 16 億年後纔會發生。這有可能使地球動植物的預期壽命翻一番。
對於任何期盼地外生命存在的人來說,這無疑是個好消息,因爲它顯著延長了地球維持正常生物圈運轉的時間,而這是我們目前在整個宇宙中唯一掌握的數據。
鑑於我們目前的狀況,太陽變暖導致大氣中碳含量下降似乎有悖常理。但變暖的速度將遠低於今天,這凸顯了不同的地質過程。
隨着時間的推移,風雨侵蝕地球硅酸鹽岩石,使其吸收二氧化碳 ,這些二氧化碳通常會被地質過程掩埋,之後通過火山活動釋放到大氣中,從而完成碳酸鹽-硅酸鹽地球化學循環。
這是地球主要的無機碳循環,它在數百萬年的時間尺度上改變着地球大氣中的二氧化碳濃度 。
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碳酸鹽-硅酸鹽循環中的不同過程及其化學反應。( Gretashum/*********/CC By SA 4.0 )
但是,隨着太陽每十億年亮度增加 10% ,地球逐漸變暖,加劇了風化作用,並從大氣中吸收更多的二氧化碳,這對植物以及所有依賴植物生存的其他生命來說都是壞消息。
這將爲陸生植物創造一個越來越嚴酷的環境,最終導致它們在二氧化碳補償點因二氧化碳缺乏而滅絕,或者在溫度上限閾值因過熱而滅絕。
但研究發現,風化作用對溫度的依賴性很弱,氣候、生產力和風化作用之間的相互作用導致二氧化碳的減少速度減緩,甚至暫時逆轉,從而將植物滅絕推遲到 18.6 億年後。
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循環中各個組成部分如何相互影響,正反饋以綠色表示,負反饋以橙色表示。( Gretashum/*********/CC By SA 4.0 )
研究團隊在多種情景下發現, C3 植物其光合作用在光照更強、溫度更高的環境下效率會降低 ,比 C4 植物更早滅絕。這意味着大約有 5 億年的時間裏,地球上只有甘蔗和玉米等 C4 植物存在。
植物減少自然也會導致動物減少,因爲食物匱乏,氧氣含量也會急劇下降。但或許有些厭氧微生物能夠存活下來,直到太陽變得更加強大,最終將海洋蒸發殆盡。
Substantial Extension of the Lifetime of the Terrestrial Biosphere. R. J. Graham et al 2024 Planet. Sci. J. 5 255. DOI 10.3847/PSJ/ad7856IF: 4.3 Q2
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