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地球宜居时间其实只剩下5亿年?

地球上的复杂生命将在5亿年内遭遇宜居性问题,而不是像最近全球媒体报道的那样还有漫长的17.5亿年可以得过且过。

宾夕法尼亚州立大学的著名行星科学家詹姆斯•卡斯廷(James Kasting)说,由《天体生物学》(Astrobiology)杂志上一篇论文引发的那些媒体报道,没有考虑到未来地球的二氧化碳“补偿界限”。那篇论文的作者们使用了卡斯廷的模型。

卡斯挺说,二氧化碳补偿点是至关重要的界限,也就是植物呼吸作用产生的二氧化碳超过光合作用吸收的二氧化碳。一旦跨过了这个界限,立刻就导致地球上多达95%的植物停止生长

卡斯廷说,那篇论文的第一作者——英国东英吉利大学环境科学博士研究生安德鲁•拉什比(Andrew Rushby)——及其同事,没有考虑到由于地球表面温度长期上升大气二氧化碳浓度预计会降低。

“这是在估算生物圈存在期时不可或缺的考虑因素。”卡斯廷说。

他说,由于地球气候的变暖和太阳亮度的自然增加,大陆硅酸盐岩石受到侵蚀的速度将加快,导致二氧化碳被从大气中移除,反过来以碳酸盐沉积物的形态重新回到地球。

这种不可阻挡的大气变化趋势是太阳亮度自然增加所致。随着太阳的膨胀和老化,其亮度会自然增加,这是个持续的过程,每十亿年就会增加大约10%。卡斯廷说,随着太阳亮度增加和地球二氧化碳浓度降至百万分之150(ppm),世界上大多数植物可能将消失。他说,玉米、甘蔗和热带草等植物——它们能够在如此之低的二氧化碳浓度下生存——可能将填补某些生物的空缺

“但地球将大为不同。”卡斯廷说。

卡斯廷的模型显示,其余植物将在今后9亿年内灭绝,那时二氧化碳浓度将降至10ppm以下。

拉什比说:“尽管存在那些媒体报道,但我们的主要意图是弄清楚系外行星与地球相比宜居性(寿命)如何。”

正如拉什比及其同事在他们的《天体生物学》论文中指出的那样,太阳系的绕恒星宜居地带—— 大体上定义为轨道“金凤花”区,也就是表面拥有液态水的类地行星所在区域——“在时间或空间上都不是静止不变的”。作者们正确地指出,这种宜居地带与恒星的亮度随时间逐渐增加“成比例”。

但卡斯廷说,宜居地带的内缘“实际上并不容易找到”,因为这取决于云层和相对湿度,而这两点都很难在一维气候模型中计算出来,但无论如何,地球大气二氧化碳浓度的急剧降低应该会以差不多相同的预期速度发生。

“因此,我们的生物圈存在期将不会改变,这篇(《天体生物学》)新论文在这个问题上具有误导性。”卡斯廷说。

虽然太阳在至少50亿年内(或者说在太阳变成体积急剧膨胀的红巨星之后很长时间里)都不会吞没地球,但卡斯廷说,关键在于地球在太阳氢燃烧(主星序)阶段结束之前就将不再宜居。

“早在此之前,糟糕的事情就开始发生。”卡斯廷说。

他建议,一个选择是通过在太空中建造阳光防护罩来应对太阳亮度增加给地球带来的问题。

银河系普遍存在的M型红矮星周围的类地行星是否拥有不同的宜居时间?

卡斯廷说,“由于M型恒星的老化速度慢,亮度增加的速度也很慢”,因此处于它们中间的类地行星可能不会受到这种亮度增加现象的影响。

地球宜居时间其实只剩下5亿年?
玉米可能是5亿年后少数生存下来的植物之一



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