ATMOSFERA Zemlje trenutno je vrlo bogata kisikom, no nije uvijek bilo tako niti će ostati tako.
Novo istraživanje pokazuje da će kroz milijardu godina kisika biti toliko malo da će većina višestaničnih aerobnih organizama, ovisnih o njemu, izumrijeti.
Kisik danas čini oko 21 posto Zemljine atmosfere. Takva atmosfera idealna je za velike i složene organizme, poput ljudi, kojima je kisik neophodan za život.
No, rano u Zemljinoj povijesti razine kisika bile su mnogo niže i vjerojatno će opet biti niske u dalekoj budućnosti.
U novom istraživanju, objavljenom u časopisu Nature Geoscience, Kazumi Ozaki sa Sveučilišta Toho u Funabashiju u Japanu i Chris Reinhard s Tehnološkog instituta Georgia u Atlanti modelirali su klimatske, biološke i geološke sustave na Zemlji kako bi predvidjeli kako će se atmosferski uvjeti mijenjati.
Nakon duge stabilnosti drastičan pad
Istraživači kažu da će Zemljina atmosfera održavati visoku razinu kisika još sljedećih milijardu godina prije nego što će se dramatično brzo vratiti na niske razine koje podsjećaju na one koje su postojale prije razdoblja poznatog kao Veliki događaj oksidacije od prije oko 2.4 milijarde godina.
"Otkrili smo da atmosfera bogata kisikom neće biti trajna značajka Zemlje", rekao je za New Scientist Ozaki.
Jedan od glavnih razloga za promjenu bit će porast toplinske energije koju će oslobađati Sunce. Istraživači smatraju da će to dovesti do smanjenja količine ugljikova dioksida u atmosferi jer CO2 upija toplinu i potom se razgrađuje.
Ozaki i Reinhard procjenjuju da će za milijardu godina razina ugljikova dioksida postati toliko niska da organizmi koji ovise o njemu za fotosintezu, među kojima i biljke, neće moći preživjeti ni proizvoditi kisik. Masovno izumiranje ovih fotosintetskih organizama bit će primarni uzrok ogromnog smanjenja količina kisika u atmosferi.
"Pad razina kisika bit će vrlo, vrlo ekstreman - govorimo o milijun puta manje kisika nego danas", kaže Reinhard.
Znanstvenici također procjenjuju da će se usporedno razine metana povećati tako da će biti oko 10.000 puta veće od današnjih.
Obrat će biti brz
Kad se promjene u Zemljinoj atmosferi jednom počnu događati, one će brzo napredovati: izračuni tima sugeriraju da bi atmosfera mogla izgubiti kisik u samo 10.000 godina.
"Biosfera se ne može prilagoditi tako dramatičnoj promjeni okoliša", kaže Ozaki.
Nakon drastičnog pada razina kisika, na Zemlji će ponovno zavladati mikrobi, tumači Reinhard.
"Svijet anaerobnih i primitivnih bakterija, koji se trenutno krije u sjeni, opet će zavladati."
Kopneni život prestat će postojati, kao i vodeni život. Ozonski omotač, koji se sastoji od kisika, a djeluje kao zaštita od zračenja, iscrpit će se izlažući Zemlju i njene oceane visokim razinama ultraljubičastog svjetla i topline iz užarenog Sunca.
Autori u sažetku ističu da njihov model predviđa da će deoksigenacija atmosfere, s atmosferskim O2 koji naglo pada na razine koje podsjećaju na Zemlju drevnih organizama arheja, biti najvjerojatnije pokrenuta prije početka vlažnih stakleničkih uvjeta u klimatskom sustavu Zemlje i prije velikog gubitka površinske vode iz atmosfere.
Važne implikacije za traženje vanzemaljskog života
Istraživanje je provedeno u sklopu NASA-inog projekta istraživanja nastanjivosti planeta, a predviđanja imaju implikacije na traženje života na drugim planetima. Za identifikaciju naseljivih planeta obično se koriste biosignali koji ukazuju na to da na njima postoji kisik.
"Kisik je u mnogim svojim oblicima vrlo važan biosignal jer je tako jako isprepleten sa životom na Zemlji", kaže Natalie Allen sa Sveučilišta Johns Hopkins u Marylandu.
Međutim, novo istraživanje pokazuje da je prisutnost kisika promjenjiva i da možda nije trajno stanje na nastanjivom planetu.
"Prisutnost kisika sugerira da čak i za planete oko drugih zvijezda, koji su vrlo slični Zemlji, velike količine kisika možda neće biti otkrivene u njihovoj atmosferi, čak i ako mogu podržavati ili su podržavali složeni život", kaže Kevin Ortiz Ceballos s University of Puerto Rico.
"Neotkrivanje kisika u atmosferi planeta ne znači da oni nisu naseljivi", dodao je
Ozaki i Reinhard sugeriraju da bi se za traženje vanzemaljskog života, umjesto kisika, mogli koristiti drugi biosignali. Primjerice, maglica ugljikovodika u atmosferi planeta mogla bi predstavljati dugotrajniji potpis izvanzemaljskog života.