Kehidupan tanaman di masa depan baru saja meluas

Saat ini, masa depan kehidupan di Bumi ada di tangan manusia. Namun setelah era antroposentris, keadaan mulai menjadi tidak menentu. Luminositas matahari meningkat seiring berjalannya waktu, sekitar 1% setiap 110 juta tahun, sehingga permukaan bumi akan memanas secara bertahap (namun dengan laju yang jauh lebih lambat dibandingkan pemanasan global saat ini).

Hal ini akan mengubah laju terjadinya erosi silikat, proses transformasi batuan silikat batuan karbonat sebagai karbon dioksida atmosfer dan air hujan bergabung menghasilkan asam karbonat.

Batuan karbonat, sebagian besar batugamping dan dolomit, diubah kembali menjadi batuan silikat melalui aksi vulkanik dan metamorfosis suhu tinggi. Dia aktivitas vulkanik Ia mengeluarkan karbon dioksida yang menggantikan karbon dioksida yang hilang akibat erosi silikat, dan siklus karbonat-silikat terus berlanjut.

Jadi, dalam skala waktu jutaan tahun, tingkat karbon dioksida di atmosfer kira-kira stabil, jika semua hal lain dianggap sama (hal ini jarang terjadi). Namun seiring meningkatnya luminositas matahari yang secara perlahan meningkatkan suhu bumi, pelapukan silikat juga akan melambat, sehingga menarik lebih banyak karbon dioksida keluar dari atmosfer.

Penguburan karbonat juga menghilangkan karbon dari sistem atmosfer laut. Ini adalah berita buruk bagi tanaman, yang memakan karbon dioksida, sinar matahari dan air, dan akan menderita dua kali lebih besar. suhu permukaan meningkat karena paparan sinar matahari. Ketika tanaman punah, sejumlah besar kehidupan di Bumi akan kelaparan dan mati. Menghitung kapan hal itu terjadi telah menjadi upaya selama beberapa dekade, dengan interval waktu yang didapat 100 juta hingga satu miliar tahun, tetapi semua bagian yang bergerak dari model seperti itu membuat perhitungannya menjadi sulit.

Trio ilmuwan dari Universitas Chicago dan Institut Sains Weizmann Israel telah mempresentasikan model baru yang meningkatkan umur biosfer bumi menjadi 1,7 miliar tahun. Karyanya telah diterbitkan di dalam Majalah Sains Planet.

“Jika pelapukan sangat bergantung pada suhu (seperti yang ditunjukkan oleh data terbaru) dan/atau sangat bergantung pada CO₂ tergantung,” tulis mereka, “kami menemukan bahwa interaksi antara iklim, produktivitas, dan pelapukan menyebabkan CO di masa depan yang didorong oleh luminositas₂ menurun untuk memperlambat dan mundur sementara, menghindari CO dari tanaman₂ kelaparan.”

Hasil penelitian mereka memperpanjang periode di mana tanaman dapat bertahan hidup dari 1.600 hingga 1.820 juta tahun, hingga tanaman tersebut mati karena CO.₂ kelaparan atau suhu ekstrem, mungkin menggandakan umur organisme berukuran makro di masa depan.

Sebagian besar penelitian sebelumnya berasumsi bahwa pelapukan silikat sangat bergantung pada suhu: eksponensial dengan waktu pelipatan elektron (T_-ku) dari 10 hingga 20 tahun, dan CO lemah₂ dependen, yang bervariasi (dengan pangkat ) antara akar keempat dan akar kuadrat CO₂ konsentrasi. t terkecil_-ku berarti ketergantungan yang lebih besar dari laju pelapukan silikat pada suhu.

Mereka mempertimbangkan dua skenario: kepunahan tanaman karena kurangnya CO₂ {T_-ku =13,7 Kelvin dan β=0,25} seperti pada Caldiera dan Kasting pada tahun 1992dan kepunahan karena panas berlebih {T_-ku =31 K dan β=0,41} seperti pada Krissansen-Totton dan Catling pada tahun 2017.

Mereka juga melihat tanaman C3 dan C4 secara terpisah (mereka berbeda dalam hal seberapa efisien mereka menggunakan fotosintesis, proses fiksasi karbon, dan seberapa baik mereka mentolerir kondisi panas dan kering; sekitar 95% tanaman di Bumi adalah tanaman C3).

Dengan menggunakan pasangan parameter ini, mereka menggabungkan model produktivitas tanaman rata-rata global, siklus karbon dan iklim untuk menentukan mekanisme kepunahan tanaman darat dan, tentu saja, semua spesies yang bergantung padanya. Parameter kedua, yang mewakili skenario panas berlebih, menghasilkan umur tanaman di masa depan yang lebih panjang dibandingkan dengan parameter pertama, masing-masing 1,8 miliar tahun versus 1,3 miliar tahun. Ini jauh lebih lama dibandingkan karya-karya sebelumnya.

Konsentrasi karbon dioksida menurun dari nilai modern pada kedua kasus, menjadi nol pada skenario pertama dan sekitar 170 bagian per juta (ppm) pada skenario kedua. Suhu permukaan bumi mencapai puncaknya sekitar 310 K (37 °C) pada skenario satu dan 335 K (62 °C) pada skenario dua. (Suhu permukaan rata-rata bumi saat ini adalah sekitar 289 K (16°C)). Ini akan menjadi panas di salah satu gambar.

Tanaman C3 dimusnahkan sebelum tanaman C4: 500 juta tahun (skenario 1) dengan CO₂ tingkat konsentrasi 150 ppm, dibandingkan dengan 0,8 Gyr (skenario 2) untuk tanaman C3, dan 1,2 Gyr dibandingkan dengan 1,8 Gy, masing-masing, untuk tanaman C4. Bumi akan menyaksikan sekitar 500 juta tahun di mana satu-satunya tumbuhan yang akan ada hanyalah tumbuhan C4, seperti sorgum, tebu, dan jagung. Setidaknya manisan akan terus ada selama 500 juta tahun ke depan, jika masih ada yang memproduksinya.

Penulis juga dapat menarik beberapa kesimpulan penting tentang kehidupan di luar bumi. “Jika ada kehidupan yang umum di luar Bumi,” tulis mereka, “kesimpulan kami mungkin dapat diuji dengan pengamatan biosignatures di planet ekstrasurya di masa depan.”

Masa depan biosfer yang lebih panjang juga berdampak pada perkembangan kehidupan berakal. Mereka menunjukkan bahwa umur yang lebih panjang menunjukkan lebih sedikit “langkah sulit” (transisi evolusioner yang kritis dan mustahil) untuk menghasilkan kehidupan cerdas dibandingkan perkiraan sebelumnya. Peneliti sebelumnya telah menyarankan antara 4 dan 5 langkah sulit yang diperlukan, namun biosfer yang lebih panjang mengurangi jumlah ini menjadi 2,4, menurut perhitungan para penulis.

Ini merupakan kabar baik bagi prospek kehidupan cerdas di luar bumi. Hasil penelitian mereka “menunjukkan bahwa munculnya kehidupan berakal mungkin merupakan proses yang tidak terlalu sulit (dan karena itu lebih umum) dibandingkan dengan pendapat beberapa penulis sebelumnya.

© 2024 Merah Ciencia X