Планеты земного типа могут обладать встроенным ликвидатором сложной жизни

Полное оледенение планеты нашего типа может длиться десятки миллионов лет, причем наземная жизнь в этот период должна быть практически уничтожена / ©JULIO LACERDA/STUDIO 252MYA

Исследователь из Гарварда проанализировал вероятность полного оледенения всей поверхности — включая экватор — для планет земного типа. Оказалось, это частый сценарий. И он может быть причиной уничтожения всей сложной жизни. Работа показывает неожиданную уязвимость нашей планеты для такого хода событий. По расчетам, в последние 20 тысяч лет Земля прошла буквально в нескольких градусах от полного и постоянного оледенения, исключающего выживание крупных наземных многоклеточных.

Традиционно в научном мире считалось, что климат планет земного типа — включая нашу — обладает «встроенным термостатом» или, как его еще называют, «углеродным кондиционером». Когда на планете холодно, углекислый газ слабо связывается горными породами (скорость химических реакций связывания СО₂ базальтами падает). За счет этого главный парниковый газ накапливается в атмосфере, и температура вновь растет. Когда на Земле жарко, скорость связывания углекислого газа резко ускоряется, его концентрация в воздухе снижается, отчего парниковый эффект падает — и снижает температуру на планете.

Робин Уордсворт (Robin Wordsworth), автор новой работы, направленной на публикацию в The Astrophysical Journal Letters, решил проверить, совместима ли гипотеза углеродного кондиционера, якобы автоматически стабилизирующего климат Земли, с последними данными о климате нашей планеты в прошлом. Для этого он рассчитал, насколько часто естественные периодические колебания уровня СО2 в земном воздухе способны привести к возникновению состояния «Земля-снежок». Так называют фазу полного и постоянного оледенения планеты, включая экваториальную зону. Для Земли оно наступает при +7 °C. Сегодня средняя температура на планете +15, а в последний пик оледенения, 20 тысяч лет назад, опускалась до +9-10 °C.

Автор ведет детальные расчеты того, как будет меняться температура на моделируемой Земле при колебаниях уровня СО₂, выявленных из анализа древних пород. Вышло, что при серьезном похолодании океаны планеты начинают активно поглощать углекислый газ, снижая парниковый эффект и усиливая похолодания. Получается, при постоянном уровне солнечного излучения планета должна впадать в состояние полного оледенения уже через 300 миллионов лет.

Когда исследователь ввел в расчеты тот факт, что излучение Солнца со временем увеличивается, то скорость наступления полного оледенения неожиданно не уменьшилась. Оказалось, по мере роста светимости Солнца склонность планет земного типа к оледенениям не снижается. Все дело в следующем: лед так хорошо отражает солнечное излучение, что наблюдаемое повышение светимости звезды не может заметно снизить шансы ее планеты на глобальное оледенение.

Идея об углеродном термостате, стабилизирующем климат Земли, может оказаться оптимистичным заблуждением / ©Wikimedia Commons

Исследователь приходит к выводу, что его моделирование предсказывает: «исторически наблюдавшихся уровней колебаний СО₂ <…> в ближайшие сотни миллионов лет хватит для перехода планеты в состояние “Земли-снежка”».

Автор отмечает, что это самое общее описание процесса. В действительности такой сценарий — при отсутствии антропогенного влияния на климат — может реализоваться и быстрее. Уордсворт напоминает, что последнему пику оледенения (20 тысяч лет назад) не хватило буквально считаных градусов, чтобы начать неостановимое движение ледников к экватору. Моделирование показывает, что практически все экзопланеты земного типа, вращающиеся вокруг звезд класса Солнца, должны часто впадать в состояние «Земли-снежка».

Исходя из имеющихся на сегодня данных, такое состояние ведет к гибели всех наземных видов многоклеточных. Если расчеты ученого верны, получается, планеты земного типа обладают не «встроенным термостатом», а встроенным механизмом периодического уничтожения всей сложной наземной жизни. Это может прояснять причины парадокса Циолковского-Ферми — того, что при очень большом количестве звезд и планет во Вселенной нет никаких признаков внеземных цивилизаций. Вероятность возникновения цивилизации будет значительно снижена, если биологическая эволюция сложных видов периодически «обнуляется», стирая все разумные виды до того, как они смогут повлиять на климат и спасти себя от его колебаний.