- Sākums -
- Zeme -
- Pasaules gals
Mirstošās Zemes biosignāls
Publicēts: 3.11.2013
Lai arī cik nedroša mums šķistu tuvākā nākotne, par vienu zinātnieki ir visai pārliecināti. Zeme ies bojā. Saule kļūs par sarkano milzi, izplešoties gandrīz līdz Zemes orbītas izmēriem. Jau pirms tam mūsu planēta sakarsīs, okeāni iztvaikos un visa dzīvība uz Zemes ies bojā. Kāda Zeme izskatīsies attālam novērotājam? Kā mainīsies Zemes biosignāls "pasaules gala" laikā? Uz šiem jautājumiem zinātnieki meklē atbildes jau šodien.
Astronomi zina, kā no attāluma Zemes biosignāls izskatās mūsdienās, un cer ieraudzīt līdzīgu ainu uz kādas no Zemei līdzīgajām citplanētām. Ir zināms, ka pagātnē biomarķieri atmosfērā bija savādāki, un tie mainīsies atkal, kad dzīvība uz Zemes izmirs.
Tādēļ astronomi vēlas noskaidrot, kā Zemes atmosfēra izskatīsies no attāluma tālā nākotnē, lai jau šodien varētu meklēt planētas ap citām zvaigznēm, kuru dzīves posms tuvojas noslēgumam.
Džeks O'Malejs-Džeimss kopā ar kolēģiem no Sv. Endrjū universitātes izskaitļoja, kā mainīsies Zemes biosignāls, kad augstākās dzīvības formas nomainīs ekosistēma, kurā dominēs mikrobi, un galu galā dzīvība ies bojā pavisam.
"Ārpuszemes dzīvības meklējumos ir nepieciešams paplašināt meklēšanas kritērijus, lai uzlabotu iespējas atrast dzīvību," paskaidroja zinātnieks
Biosignāls ir veids, kā bioloģiskas izcelsmes molekulas maina gaismu, kas tiek atstarota no virsmas vai kura iziet cauri atmosfērai. Biosignālu galvenie faktori ir atmosfēras gāzu maisījums un biomolekulu sastāvs uz virsmas.
Mūsdienās uz Zemes dominē hlorofils augos un okeānos mītošajās aļģēs, kā arī bioloģisko procesu blakusprodukti atmosfērā - skābeklis un metāns.
Šis salikums nākotnē būtiski mainīsies. Saulei arvien vairāk karsējot planētu, viens no efektiem būs ievērojama oglekļa dioksīda daudzuma samazināšanās atmosfērā.
Arvien vairāk oglekļa dioksīda izšķīdīs okeānos. Tie kļūs skābāki. Izšķīdušais oglekļa dioksīds reaģēs ar cietajiem iežiem un veidos mālus. Ogleklis būs ieslēgts nogulumos okeānu dzīlēs.
Oglekļa dioksīda samazināšanās atmosfērā atstās iespaidu uz augu valsti, jo šis ķīmiskais savienojums ir nepieciešams fotosintēzes procesā. Sākotnēji izmirs koki un pēc tam arī pārējā augu valsts.
Tā kā augi ražo skābekli, atmosfērā esošā skābekļa daudzums samazināsies. Tās ir sliktas ziņas dzīvnieku pasaulei. Bez augiem, ko ēst, un skābekļa, ko elpot, tie pamazām izmirs. Vieni no visilgāk dzīvojošajiem, iespējams, būs termīti, kas pārtiek no kritušiem kokiem.
"Uz Zemes atkal dominēs mikroskopiskās dzīvības formas," pētījumā raksta zinātnieki.
Šie notikumi sāksies pēc 1 līdz 2 miljardiem gadu. Ap to laiku Zemes virsma būs neapdzīvojama un okeāni sāks iztvaikot.
Mikrobioloģiskās dzīvības formas eksistēs, kamēr vien pastāvēs šķidrs ūdens. Visticamāk tās būs alas un citas pazemes slēptuves. Apstākļi būs labvēlīgāki ekstremofīliem, kas var izdzīvot bez skābekļa un augstās temperatūrās.
Aptuveni pēc 3 miljardiem gadu virsmas temperatūra sasniegs 300 grādus pēc Celsija. Tas ir krietni vairāk nekā spēj izturēt visekstrēmākās dzīvības formas uz Zemes. Dzīvība uz Zemes beigs pastāvēt.
Tas būtiski mainīs planētas biosignālus. Būtiski samazināsies oglekļa dioksīda daudzums, kuram sekos skābekļa un ozona samazināšanās.
Metāns ir viena no svarīgākajām bioloģiskās izcelsmes gāzēm uz Zemes. Aptuveni 80% no atmosfērā esošā metāna rodas, sabrūkot organiskajām vielām. Ja augi izmirs ļoti strauji, metāna daudzums palielināsies iespaidīgos apjomos, kamēr viss bioloģiskais materiāls būs sadalījies.
Šāda tipa biosignāls nepastāvēs ilgi. Saules gaisma iznīcinās metānu un dažu gadu laikā tas pazudīs pavisam. Tai pašā laikā pazudīs arī hlorofila signāls.
Iespējams, ka atmosfērā uzkrāsies arī citas bioloģiskas izcelsmes gāzes. Tā kā skābeklis ir ļoti aktīvs reaģents, tas aktīvi mijiedarbosies ar tām, sākotnēji samazinot to koncentrāciju. Laikā, kad skābekļa daudzums atmosfērā samazināsies, šo biogāžu koncentrācija varētu palielināties. Piemēram, augi un fitoplanktons ražo gaistošo izoprēnu.
"Atmosfērā uzkrāsies vērā ņemams daudzums izoprēna," teica O'Malejs-Džeimss.
Dzīvnieki, pēc nāves sabrūkot, izdala metāntiolu, kas ilgi nesaglabājas. Tas sadalās par etānu, kas var pastāvēt ilgāku laiku un ir viegli pamanāms atmosfērā.
Šobrīd nav zināms, vai šīs specifiskās biogāzes ir konstatējamas no liela attāluma, tomēr ir gāzes, kuras iespējams pamanīt.
O'Malejs-Džeimss uzskata, ka pēc aptuveni miljards gadiem gadiem galvenie biomarķieri būs skābeklis, ozons, ūdens, amonjaks, metāns un etāns. Pēc aptuveni 2 miljardiem gadu vienīgās konstatējamās gāzes būs ūdens un metāns. Pēc trim miljardiem gadu, kad dzīvība uz Zemes būs izmirusi, vienīgā konstatējamā biogāze būs metāns.
Tādu ainu redzēs citas saprātīgas būtnes, kuras vēros mūsu planētu nākotnē, un šādus signālus jāmeklē planētu medniekiem mūsdienās. Jaunais Džeimsa Veba teleskops būs tik jaudīgs, ka spēs analizēt Zemei līdzīgo planētu atmosfēras un noteikt, vai tur notiek kādi bioloģiski procesi.
The Physics arXiv Blog
Komentāri
Jupis tieši 4.11.2013 domāja šādi:
Interesanta teorija. Kaut kas te neštimmē ar līdzšinējiem priekšstatiem, īpaši, saistībā ar ogļskābo gāzi.
Pirmkārt, sasilstot CO2 izdalās no ūdens, nevis pastiprināti šķīst. Otrkārt, sasilšana šādā vai tādā veidā izraisīs augu valsts sadegšanu, kas radīs lielu daudzumu CO2. Treškārt, daudzi karbonāti uzkarstot sadalās, rodas CO2. Šie procesi nozīmē CO2 satura pieaugumu atmosfērā visās rakstā minētajās Zemes attīstības stadijās. Par to papildus liecina arī, ka, gan Venēras, gan Marsa atmosfēras galvenokārt sastāv tieši no CO2, un Zemes atmosfērā CO2 nav dominējošā gāze, jo uz tās ir dzīvība.
Īsi sakot, raksta idejai prasās papildus skaidrojums.
Redaktors tieši 4.11.2013 domāja šādi:
Oriģinālais pētījums atrodams šeit.
http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1310/1310.4841.pdf
Jupis tieši 6.11.2013 domāja šādi:
Aha, paldies. Oriģinālā sacīts, ka CO2 tiktu saistīts silikātu minerālos, jo tie, temperatūrai paaugstinoties, vairāk būs pakļauti erozijai.
ivars tieši 4.02.2014 domāja šādi:
kosmoss ir vieta kur var nogrust lieko naudu, nevis savstarpejos ķīviņos. tikai 1 miljards gadu, biju dzirdejis par 5.
renrins tieši 4.02.2014 domāja šādi:
Viens bet, precīzak jautājums. Vai tajā brīdī, kad Saule sāks pārvērsties par sarkano milzi, Zemes orbīta nemainīsies? Sarkana milža gravitācijas un vēja ietekmē, vnk pavirzoties tālāk no sarkana milža?
nelabojams tieši 5.02.2014 domāja šādi:
Orbīta pa lielam līdz kādam laikam nemainīsies, jo masas centrs ta paliks tai pašā vietā. Vēlāk, pūslim izplešoties un izmetot vielu, pieaugs starpplanētu vides blīvums un sāksies aizvien jūtamāka planētas bremzēšanās ar attiecīgu orbītas samazināšanos. Taču uz to brīdi tas sen jau būs pliks akmens gabals bez atmosfēras.