Учёные рассчитали, когда Земля станет необитаемой

Исследователи из Германии и США рассчитали условия, при которых планета, подобная Земле, может стать непригодной для жизни из-за роста концентрации углекислого газа. С текстом соответствующей статьи можно ознакомиться на сервере препринтов Корнелльского университета.

По современным представлениям, планеты типа Земли у звёзд, подобных Солнцу, должны со временем становиться менее пригодными для жизни. Светимость жёлтого карлика, Солнца, со временем довольно сильно растёт и уже через 1—2 миллиарда лет будет слишком большой, чтобы на Земле существовала сложная жизнь в привычном виде. Однако остаётся другой важный вопрос: может ли обитаемость быть потеряна за счёт роста содержания углекислого газа в воздухе?

Чтобы ответить на него, учёные использовали последние разработки в области трёхмерного моделирования климата. В их модели особое внимание помимо углекислого газа было уделено изменениям насыщенности атмосферы водяным паром. Как отмечается в работе, рост концентрации диоксида углерода играет роль спускового крючка. Из-за него температура повышается, а вместе с ней растёт и концентрация водяных паров в воздухе. Водяной пар — мощный парниковый газ. Повышение его содержания в атмосфере уменьшает потери тепла планеты. При этом чем теплее становится климат, тем больше в воздухе появляется водяного пара, обеспечивающего Земле дополнительную теплоизоляцию.

Согласно расчётам исследователей, климат планеты со среднегодовой температурой примерно в 20 градусов Цельсия (ожидается, что именно такой она будет на Земле после 2100 года) при повышении концентрации углекислого газа в 4 раза (до 1520 частей на миллион, т.е. до 0,152 процента) может резко потеплеть за счёт роста влажности воздуха. Модель показала, что процесс этот будет не плавным, а скачкообразным. Климат перейдёт в новое устойчивое состояние, когда среднегодовая температура на планете станет не ниже +57 по Цельсию.

Даже когда исследователи убрали из моделируемой атмосферы избыток углекислого газа, вернув его к 770 частям на миллион, обратного перехода к прохладному климату, типичному для современности, не произошло. Насыщенная водяным паром атмосфера всё равно теряла тепло недостаточно быстро.

Выводы исследователей сильно отличаются от тех, что часто упоминаются в научной литературе. До сих пор считалось, что повышение концентрации углекислого газа даже до 4500 частей на миллион не может перевести Землю в разряд планет, непригодных для сложной жизни. Авторы объясняют необычные результаты своей работы тем, что они учли будущее повышение среднегодовой температуры, которое поможет углекислому газу насытить атмосферу за счёт водяного пара.

Технически уровень в 1520 и даже в 4500 частей на миллион для углекислого газа в земной атмосфере вполне достижим. В последнее время концентрация росла почти на две части на миллион за год. Содержание диоксида углерода в воздухе с нынешних 400 до 1520 частей на миллион можно поднять всего за 2—2,5 тысяч лет, а до 4500 — за 8—9 тысяч лет. Однако вероятность такого развития событий, к счастью, невелика. Для этого нужно, чтобы человечество сжигало ископаемое топливо в современном темпе ещё тысячи лет. А запасы угля и нефти, скорее всего, кончатся существенно раньше — всего через сотни лет.

Работа явно противоречит известным палеоклиматологическим данным. 55 миллионов лет назад, во время палеоцен-эоценового термического максимума, концентрация углекислого газа достигала 2000—3000 частей на миллион. В те времена до резкого повышения содержания углекислого газа базовая температура на планете была даже выше, чем предполагаемая в XXII веке. Тем не менее, никакого перехода в новое устойчивое состояние со средней температурой выше +57 градусов не произошло.

Тем не менее, у морской части биосферы в то время возник ряд проблем. Океаны разогрелись до 35—40 градусов, а глубоководные организмы подверглись вымиранию из-за подкисления морей. Однако на суше никакого заметного исчезновения видов не было. Наоборот, разнообразие млекопитающих резко выросло. Лошади и приматы распространились по всей планете через 13 000 — 22 000 лет после начала того потепления.

Палеоцен-эоценовый термический максимум — пример чистого эксперимента над климатом Земли, результат процесса, не связанного с её собственными климатическими циклами. По современным представлениям, его вызвала комета, содержавшая около триллиона тонн замёрзшего углекислого газа. Упав на поверхность планеты, она молниеносно насытила её атмосферу испарившимся диоксидом углерода, подняв его концентрацию в несколько раз. Очевидно, что современные представления об этом событии несовместимы с выводами новой работы, по которой столь резкое изменение состава воздуха должно было уничтожить все сложные формы жизни, сообщает агенство Life.