اگر زندگی روی زمین بتواند از چالش‌های دوران آنتروپوسن (Anthropocene) عبور کند، یک تهدید وجودی دیگر از فضا در انتظار آن خواهد بود. با گذشت زمان، خورشید پیرتر و در نتیجه روشن‌تر و داغ‌تر می‌شود، و این تغییرات بر چرخه حساس کربن زمین تأثیر مستقیم می‌گذارد. در نهایت، این فرآیند منجر به کاهش غلظت دی‌اکسید کربن (CO2) در جو خواهد شد، تا جایی که گیاهان، به‌عنوان ستون اصلی زیست‌کره، از کمبود این گاز حیاتی گرسنگی خواهند کشید و نابود خواهند شد.

اما خبر امیدوارکننده این است که این فاجعه طبیعی حداقل تا ۱.۶ میلیارد سال دیگر رخ نمی‌دهد. براساس پژوهشی جدید از سوی ژئوفیزیک‌دان دانشگاه شیکاگو، آر.جی. گراهام و همکارانش، این بازه زمانی دو برابر بیشتر از برآوردهای قبلی است. این کشف نه تنها برای آینده زمین، بلکه برای مطالعات مرتبط با حیات در سیارات دیگر نیز پیامدهای مهمی دارد، چرا که نشان می‌دهد حیات پیچیده روی سیارات می‌تواند زمان بیشتری برای تکامل داشته باشد.

چگونه خورشید باعث کاهش دی‌اکسید کربن می‌شود؟

شاید این‌طور به نظر برسد که گرم‌تر شدن خورشید باید باعث افزایش دی‌اکسید کربن در جو شود، اما فرآیندهای زمین‌شناختی داستانی متفاوت را روایت می‌کنند. افزایش دمای زمین در اثر روشن‌تر شدن خورشید، هوازدگی (Weathering) سنگ‌های سیلیکاتی را تشدید می‌کند. در این فرآیند، دی‌اکسید کربن از جو جذب شده و به مواد معدنی کربناته تبدیل می‌شود. این مواد معدنی در نهایت طی فعالیت‌های آتشفشانی دوباره به جو بازمی‌گردند و چرخه کربنات-سیلیکات (Carbonate-Silicate Cycle) را تکمیل می‌کنند.

اما افزایش تدریجی روشنایی خورشید، که هر میلیارد سال حدود ۱۰ درصد بیشتر می‌شود، این چرخه را به‌نفع حذف بیشتر دی‌اکسید کربن از جو تغییر می‌دهد. کاهش سطح CO2 به‌ویژه برای گیاهان زمینی که به این گاز برای فتوسنتز نیاز دارند، به‌شدت مضر است. این تغییرات به‌تدریج محیطی غیرقابل تحمل برای گیاهان ایجاد می‌کند و آن‌ها را به مرز انقراض می‌رساند.

یافته‌های پژوهش: تأخیر در نابودی زیست‌کره

با این حال، تیم گراهام کشف کرده‌اند که کاهش دی‌اکسید کربن ممکن است به‌دلیل تأثیر کمتر دما بر هوازدگی کندتر شود یا حتی در دوره‌هایی معکوس گردد. این امر می‌تواند عمر زیست‌کره را تا ۱.۸۶ میلیارد سال دیگر افزایش دهد. اما پژوهشگران هشدار داده‌اند که مدل‌های آن‌ها متغیرهایی مانند تأثیر ابرها و چرخه آب را در نظر نگرفته‌اند. این عوامل می‌توانند نتایج نهایی را تغییر دهند و ممکن است نشان دهند که زیست‌کره زودتر از این پیش‌بینی‌ها دچار فروپاشی شود.

گیاهان C3 و C4: آخرین بازماندگان زمین

براساس این تحقیق، گیاهان C3 – که شامل بسیاری از گونه‌های گیاهی روی زمین هستند – در برابر افزایش نور و گرما آسیب‌پذیرترند. فتوسنتز این گیاهان با افزایش روشنایی خورشید کارایی خود را از دست می‌دهد، و آن‌ها زودتر از بین می‌روند. اما گیاهان C4، مانند نیشکر و ذرت، با استفاده از مسیرهای فتوسنتزی متفاوت، توانایی بیشتری برای بقا در شرایط دشوار دارند. پیش‌بینی می‌شود دوره‌ای ۵۰۰ میلیون ساله وجود داشته باشد که تنها این نوع گیاهان باقی بمانند.

با کاهش تنوع و حجم پوشش گیاهی، منابع غذایی حیوانات نیز به‌شدت کاهش خواهد یافت. این امر به کاهش شدید سطح اکسیژن در جو منجر می‌شود و بسیاری از گونه‌های حیوانی نیز از بین خواهند رفت. با این حال، احتمال می‌رود برخی میکروب‌های بی‌هوازی (Anaerobic Microbes) بتوانند برای مدتی طولانی‌تر دوام بیاورند، تا زمانی که خورشید در مراحل پایانی عمر خود، اقیانوس‌ها را بخار کند و زمین را به محیطی خشک و غیرقابل سکونت تبدیل کند.

پیامدهای این پژوهش برای مطالعات فرازمینی

این پژوهش تنها به زمین محدود نمی‌شود. نتایج آن می‌تواند دیدگاه‌های جدیدی درباره حیات در سیارات دیگر ارائه دهد. اگر زندگی فراتر از زمین رایج باشد، این یافته‌ها نشان می‌دهد که زیست‌کره‌های مشابه زمین می‌توانند زمان بیشتری برای حمایت از تکامل حیات پیچیده داشته باشند. محققان بر این باورند که با استفاده از فناوری‌های آینده، می‌توان این فرضیه‌ها را با مطالعه زیست‌امضاها (Biosignatures) در سیارات فراخورشیدی (Exoplanets) آزمایش کرد.

حیات روی زمین در گذر زمان

اگرچه آینده زیست‌کره زمین به‌طور اجتناب‌ناپذیری با تهدیدات طبیعی روبه‌رو است، اما این تحقیقات نشان می‌دهند که حیات ممکن است زمان بیشتری برای ادامه و تکامل داشته باشد. این یافته‌ها نه تنها برای درک بهتر آینده زمین، بلکه برای تحقیق درباره احتمال وجود زندگی در نقاط دیگر جهان بسیار مهم هستند.

  این نوشته‌ها را هم بخوانید ​