Наука: Наука и техника: Lenta.ru

Фото: DeAgostini / Getty Images

В будущем, примерно через семь миллиардов лет, Солнце станет горячее и превратится в красный гигант, который, скорее всего, поглотит Землю. Но планета перестанет быть пригодной для обитания живых организмов намного раньше. Это произойдет не только из-за испарения океанов, но и из-за серьезных изменений в составе атмосферы. «Лента.ру» подробно рассказывает о новой научной работе ученых из США и Японии, которые считают, что максимальный срок существования сложной жизни на Земле — около одного миллиарда лет.

Тысячи судеб

В настоящее время биосфера Земли поддерживает долю кислорода в атмосфере на уровне 20 процентов за счет фотосинтезирующих организмов. Известно, что большую часть истории Земли уровень кислорода был ниже, чем в наши дни, а его концентрация в атмосфере начала повышаться только после появления наземных растений. Эволюция биосферы ускорила геохимические циклы таких важных для жизни химических элементов, как фосфор. Однако фотосинтеза самого по себе недостаточно для поддержания высокого уровня кислорода на планете.

Предыдущие исследования, посвященные обитаемости Земли в будущем, были сосредоточены на взаимосвязи между разогреванием Солнца при его превращении в красного гиганта, карбонат-силикатным геохимическим циклом и потерями воды. С течением времени, по мере того как Солнце становится ярче, концентрация углекислого газа будет падать, что нарушит важные для биосферы геохимические циклы. Ряд теоретических моделей предполагает, что климат Земли в ближайшие два миллиарда лет станет влажным из-за мощного парникового эффекта, в результате чего большое количество воды начнет улетучиваться из стратосферы в космос.

Круговорот углерода на Земле

Изображение: Wikipedia

В новом исследовании ученые спрогнозировали обитаемость Земли в будущем на основе подробной модели, отслеживающей влияние Солнца на такие геохимические циклы, как цикл углерода, кислорода, фосфора и серы. Специалисты добавили к этому цикл метана, включающий метаболизм живых организмов, а также окислительно-восстановительный обмен между корой и мантией, позволяющий отследить процессы, контролирующие уровень кислорода в атмосфере в геологических масштабах времени. Такая модель способна охватить миллиарды лет истории планеты в будущем.

Исследователи использовали стохастический подход, случайным образом подбирая значения параметров для модели, включая изменения в скорости дегазации мантии Земли, а также ускорения эрозии. Они задали начальные условия (этап инициализации) для Земли 600 миллионов лет назад, а затем прогнали модель приблизительно 400 тысяч раз, охватив эволюцию планеты до настоящего времени. Из всей выборки прогонов лишь около пяти тысяч воспроизвели условия на Земле, приближенные к современным. Именно они были использованы для прогнозирования будущего.

Все плохо

Несмотря на некоторую неопределенность, ни по одному из сценариев обогащенная кислородом атмосфера не будет существовать дольше 1,5 миллиарда лет. Это реализуется лишь в заведомо невозможном сценарии, где Солнце не увеличивает свою яркость.

Именно уменьшение количества поступающего в атмосферу углекислого газа приведет к фотохимической дестабилизации атмосферы и резкому падению уровня кислорода. Это происходит как за счет геохимического цикла углерода, затрагивающего цикл кислорода, так и из-за снижения биосферной активности, то есть глобального фотосинтеза. Так, растения с С3-фотосинтезом (большинство растений используют именно этот тип фотосинтеза) исчезнут примерно через 500 миллионов лет, что ударит по атмосферной оксигенации.

Сравнительные размеры Солнца в настоящее время и красного гиганта

Изображение: Wikipedia

Из-за исчезновения растений подавляется химическое выветривание и связанный с ним цикл фосфора, при котором важное минеральное вещество попадает с суши в океан. Уровень активности морских экосистем со временем тоже уменьшится.

Биосфера на Земле станет похожа на ту, что существовала во времена архея, до Великого кислородного события 2,45 миллиарда лет назад. В частности, уровень атмосферного кислорода при новом равновесном состоянии окажется на много порядков ниже, чем в настоящее время, а уровень метана резко возрастет. В то же время будет одно существенное отличие: снижение уровня углекислого газа, что увеличивает соотношение Ch5 и CO2 и приводит к появлению органической дымки.

После того как глобальная температура поверхности Земли превысит 300 кельвинов, дальнейшее потепление начнет подавлять остаточную наземную и морскую биосферную активность. В любом случае на планете не сможет жить никто, кроме микроорганизмов.

Другие миры

Как пишут авторы работы, органическая дымка может послужить биосигнатурой (признаком существования жизни) на планетах типа Земли, находящихся в системе звезд главной последовательности. Такой потенциальной планетой считается, например, Kepler-452b, вращающаяся вокруг звезды G2, чей возраст достигает примерно шесть миллиардов лет. В настоящее время этот мир получает от родительской звезды на 10 процентов больше тепла, чем Земля от Солнца. Органическая дымка также способна обеспечить долгосрочную стабильность нового типа климата в будущем.

Представление художника о гибели Земли

Фото: Wikipedia

Использованные учеными модели включали влияние биосферы Земли, однако планеты могут иметь и совершенно непохожие биосферы — например, лишенные растительного покрова. Чтобы изучить, насколько существенно это влияние, ученые исключили земную биосферу из модели. Как и ожидалось, отсутствие наземных растений приводит к более низким уровням атмосферного O2 на протяжении всей планетарной эволюции. Однако кислорода все равно останется достаточно в течение миллиарда лет, чтобы его можно было обнаружить с помощью астрономических инструментов. Такой результат предполагает, что наличие или отсутствие земной биосферы (но не биосферы вообще) оказывает лишь вторичное влияние на деоксигенацию воздушной оболочки.

Работа исследователей поможет поиску потенциально пригодных для жизни планет, поскольку время, когда существует кислородная атмосфера, сильно ограничено, и лишь часть истории Земли будет характеризоваться надежно обнаруживаемыми уровнями кислорода. Прямое обнаружение O2 в видимом диапазоне длин волн будет сложной задачей на протяжении большей части времени существования планеты типа Земли за исключением 1,5-2 миллиарда лет. Это примерно соответствует 20-30 процентам времени существования Земли как обитаемого мира, включая эпоху микробов. В то же время наблюдения за следами озона в ультрафиолетовых волнах могут расширить это «окно».

НАСА: найдена планета, издалека похожая на Землю

• Пол Ринкон
• Редактор отдела науки Би-би-си

23 июля 2015

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, PA

Подпись к фото,

На этом рисунке представлены сравнительные размеры Земли и планеты Kepler-452b (справа)

Орбитальный телескоп НАСА «Кеплер» позволил ученым заглянуть в ранее недоступные для изучения глубины Вселенной. Среди сделанных с его помощью открытий – планета, у которой очень много общего с Землей.

Планета, названная Kepler-452b, вращается по орбите вокруг своей звезды примерно на таком же расстоянии, что и Земля, хотя ее диаметр больше земного на 60%.

Ученые утверждают, что у этой планеты больше земных черт, чем у прочих земных аналогов, открытых ранее.

Такие планеты очень интересуют астрономов по той причине, что они достаточно компактны и прохладны, чтобы на их поверхности могла удерживаться вода в жидком состоянии. А это значит, что на них могут существовать условия, благоприятные для поддержания жизни.

Звездная система Kepler-452 находится на расстоянии 1400 световых лет от Земли в созвездии Лебедя.

Ведущий ученый данного проекта НАСА Джон Грюнсфельд, представляя это открытие, назвал планету Kepler-452b пока что наиболее похожей на Землю.

Аналитик исследовательского центра НАСА в Калифорнии Джон Дженкинс добавил: «Для меня очень почетно сообщить вам эту новость сегодня. У нас теперь есть новый знакомый, который поселился по соседству».

Соседство это относительное: при максимальной скорости удаления от Солнечной системы, достигнутой на сегодня каким-либо из рукотворных космических аппаратов, на то, чтобы достичь этой планеты, потребовалось бы более 25 млн лет.

Экзопланета

Новая планета пополнила список открытых «Кеплером» экзопланет – небесных тел, вращающихся, как и Земля, вокруг своего солнца.

В данный момент внимание ученых приковано примерно к 500 предполагаемым планетам, расположенным у далеких звезд.

Они входят в число 4175 кандидатов в планеты, идентифицированных при помощи этого телескопа без учета нынешней находки. До сих пор большинство из этих кандидатов впоследствии получали статус доказанных экзопланет.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Ученые нашли в космосе тысячи экзопланет, но добраться до них не так-то просто

Небольшая часть из этих планет размерами не слишком превосходит Землю и располагается в пределах так называемой «обитаемой зоны» в окрестностях своей звезды, схожей по строению с Солнцем, — то есть там, где в принципе может находиться вода в жидком состоянии, что считается обязательным условием поддержания жизни.

На данный момент в разных звездных системах найдено 12 планет, предположительно отвечающих этим требованиям. Kepler-452b — первая планета «обитаемого» типа, чье существование считается доказанным.

Ответ на вопрос о том, какая из этих планет более других похожа на Землю, во многом зависит от того, какие характеристики в первую очередь принимать во внимание.

Автор фото, NASA

Подпись к фото,

В воображении художника Kepler-452b выглядит примерно так

Пропустить Подкаст и продолжить чтение.

Подкаст

Что это было?

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

эпизоды

Конец истории Подкаст

Планета Kepler-186f, открытая в 2014 году, меньше, чем Kepler-452b, но вращается она вокруг «красного карлика» – звезды, которая гораздо более тусклая и прохладная, чем Солнце.

Kepler-452b вращается вокруг звезды, относящейся к тому же классу, что и Солнце. Эта звезда лишь на 4% массивнее и на 10% ярче Солнца. «Кеплер-452Б» облетает вокруг нее за 385 дней, так что ее «год» или, точнее, орбитальный период дольше земного лишь на 5%.

Массу планеты Kepler-452b пока что измерить невозможно, поэтому астрономам приходится полагаться на компьютерное моделирование, чтобы оценить различные варианты ее примерной массы. Наиболее вероятно, что масса «Кеплер-452b» примерно в пять раз больше земной.

Если ее поверхность скалистая, на планете должна продолжаться активная вулканическая деятельность, а сила притяжения на ней должна быть примерно в два раза больше, чем на Земле.

Звезда, вокруг которой вращается Kepler-452b, на 1,5 млрд лет старше Солнца. Ученые считают, что она может подсказать, что ждет Землю в будущем.

Возраст самой планеты оценивается в 6 млрд лет, то есть она — если эти данные верны — тоже на 1,5 млрд лет старше Земли.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Далеко не все экзопланеты, даже «земного» типа могут оказаться пригодными для жизни

«Если Kepler-452b на самом деле имеет скалистую поверхность, ее расположение относительно звезды означает, что она вступила в парниковую фазу своей климатической истории», — говорит ученый Дуг Колдуэлл, работающей в программе «Кеплер».

«Усиливающийся выброс энергии этого стареющего солнца может нагревать поверхность и испарять любые океаны. Вода может испариться, и планета может ее потерять навсегда, — говорит Колдуэлл. — Kepler-452b может переживать сейчас то, что Земле предстоит пережить более чем через миллиард лет, когда Солнце постареет и станет ярче».

Суперземля

Ученый Университета Уорвика Дон Поллакко, не участвующий в этом проекте, сказал Би-би-си, что данные собранные телескопом «Кеплер», позволяют оценочно прикинуть размер планеты относительно звезды, вокруг которой она вращается.

«Если вы знаете размер звезды, вы знаете размер планеты, — утверждает ученый. – Но, чтобы пойти дальше, например, узнать, скалистая ли у нее поверхность, нужно измерить массу планеты, а это намного сложнее сделать, так как они слишком далеко, чтобы провести такие измерения».

«Так что в действительности они понятия не имеют, из чего сделана эта планета. Это может быть камень, а может небольшой газовый шар или, может быть, что-нибудь более экзотическое», — говорит Дон Поллакко.

«Другие планеты «Кеплера», находящиеся в «зоне жизни», может быть, еще больше похожи на Землю. Например, Kepler–186f диаметром примерно в 1,17 больше Земли, а диаметр Kepler-438b составляет примерно 1,12 от земного», — указывает ученый.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Пока что Земля остается единственным объектом во Вселенной, о котором мы можем с уверенностью сказать, что здесь можно жить

«На самом деле, при диаметре 1,6 земного Kepler-452b попадает в категорию, называемую «Суперземля». В нашей Солнечной системе нет ни одной планеты такого типа. По этой причине суперземли очень интересны, но можно ли сказать, что они похожи на Землю?» — задается вопросом доктор Крис Уотсон из Королевского университета Белфаста.

«Если мы посмотрим на тип звезды, вокруг которой вращается Kepler-452b, становится ясно, что эта звезда похожа на Солнце, — утверждает Крис Уотсон. — Другие планеты «Кеплера», обнаруженные в «зонах жизни», вращаются вокруг «красных карликов» – звезд, гораздо менее горячих, чем Солнце. Поэтому планеты должны вращаться намного ближе к ним, чтобы получать такой же уровень тепла.

«Так что потенциально это может быть скалистая Суперземля на орбите, похожей на земную. Именно эта комбинация звезды и орбиты выделяет эту планету, на мой взгляд», — сказал ученый в интервью Би-би-си.

Земля — Wikimedia Commons

Земля (Терра) — наша планета. Это третья по удаленности планета от Солнца после Меркурия и Венеры, но ближе, чем Марс.

Основная категория: Земля

Содержание

• 1 Панорама
• 2 Структура Земли
• 3 Континент
• 4 Океан
• 5 Связанные свойства
• 6 Видео

Панорама[править]

Основная категория: Карты мира

• Земля с борта Аполлона-17

• Земля с борта Вояджера-1

• Земля из Хаябусы 2

• Калиброванная по цвету версия «Голубой мрамор»

• Западное полушарие

• Восточное полушарие

• Оба полушария

• Визуализация земли

• «Самое удивительное изображение Земли в высоком разрешении», полученное 4 января 2012 года с помощью прибора VIIRS на борту последнего запущенного спутника НАСА для наблюдения за Землей — АЭС Суоми.

• Другое изображение Земли, полученное спутником Suomi NPP

• Вид на Землю с геостационарного спутника Himawari 8

• Вид на Землю с геостационарного спутника ГОЭС-16

• Изображение земли из Селестии

• Восход Земли над Луной

• Спутниковый снимок АТС-3 от 10 ноября 19 г. 67

• Западное полушарие Земли во время декабрьского солнцестояния.

• Западное полушарие Земли во время июньского солнцестояния.

• Компьютерная фотография того, как Земля выглядела бы с высокой орбиты.

• Земной флаг

• Земля, вид с борта Аполлона-13

• Вращающаяся земля

• Вращающаяся земля

• Вращающаяся Земля прозрачный фон

• Африканская «перевернутая» земля

• Ледниковый период Земля

• Спутниковый снимок

• пролет

• изогнутая карта

• карта сферы

• Спутниковый снимок Земли, сделанный 16 декабря 2021 года.

Структура Земли[править]

Основная категория: Структура Земли

Континент[править]

Основная галерея: Континенты.

• Африка

• Америка

• Азия

• Европа

• Островная Океания

Основная галерея: Атлас океанов.

• Северный Ледовитый океан

• Атлантический океан

• Индийский океан

• Тихий океан

Связанные объекты[править]

Основные категории: Символы Земли и Земля в искусстве

История климата, с изменениями климата Земли, со сценарием глобального потепления в будущем.

Видео (немецкий)

Столкновение

Глобус со знаком ( фото )
«No Hay Planeta B»
(Планеты B нет),
Климатический марш в преддверии Климатической конференции COP25, 2019

Магнитное поле Земли

магнитное поле

Ускорение под действием силы тяжести

сезона

сила тяжести

космическая ракета

Международная космическая станция,

Гибралтарский пролив, вид на Землю с МКС

Горизонтальная система координат

ночь

Фонд Земли Безоса

О нас

---

Фонд Земли Безоса был основан с самым большим благотворительным обязательством, когда-либо направленным на борьбу с изменением климата и защиту природы.

Обязательство по предоставлению гранта в размере 10 миллиардов долларов США будет выплачено к 2030 году, дате, к которой должны быть достигнуты Цели устойчивого развития Организации Объединенных Наций. Мы стремимся использовать лучшее из человеческой изобретательности, адаптивности и коллективных действий для создания будущего, в котором каждый может процветать.

• Наш взгляд на мир

  Человечество добилось большого прогресса за последние полвека. Но цена этих изменений была высока. Не нужно искать компромисс между большим процветанием и здоровой окружающей средой. Мы считаем, что есть лучший путь вперед.

• Как мы работаем

  Фонд Земли Безоса был создан с самым большим благотворительным обязательством, когда-либо направленным на борьбу с изменением климата и защиту природы. Когда мы стремимся выполнить нашу миссию, мы руководствуемся десятью принципами, которыми руководствуемся при принятии решений.

Мы работаем для мира, в котором люди и природа могут процветать

Климатический кризис не решить одной страной, одной компанией, одним человеком или одной благотворительной организацией. Это займет всех нас. И мы можем это сделать. Мы будем работать с партнерами и коллегами по грантам, чтобы устранить препятствия на пути к прогрессу и создать коалиции для преобразования систем во всех сферах нашей экономики и общества. Вместе мы создаем более сильное, эффективное и справедливое экологическое движение.

Наши идеи

---

Постепенные шаги и полумеры не приведут к трансформационным изменениям, в которых так отчаянно нуждается мир. Если мы хотим ускорить темпы и масштабы перемен, мы должны следовать новым стратегиям и инвестировать в смелые концепции. Изучите эти грандиозные идеи и узнайте, как работает Фонд Земли Безоса, чтобы помочь миру сделать большой шаг вперед в борьбе за нашу планету.

Защита 30 % планеты к 2030 году

В настоящее время защищено только 15 % суши и 8 % наших океанов. Фонд Земли Безоса поддерживает инициативы, направленные на защиту 30% природных ресурсов планеты к 2030 году.

Спутники для климата и природы

Имея данные, мы можем отслеживать выбросы и привлекать участников к ответственности за последствия изменения климата, но слишком часто информация недоступна или отсутствует. Фонд Земли Безоса поддерживает революционные технологии спутникового слежения и другие технологии, чтобы показать, как деятельность человека влияет на наш климат и природу.

Воспользовавшись исторической возможностью правосудия40

Экологический ущерб нанес непропорционально большой ущерб цветным сообществам в США Инициатива U. S. Justice40 была создана для устранения этого неравенства путем направления 40 процентов определенных федеральных инвестиций в неблагополучные сообщества. Фонд Земли Безоса сотрудничает с получателями грантов, чтобы помочь малообеспеченным сообществам в США привлечь эти ресурсы для укрепления здоровья, благосостояния и устойчивости при одновременном продвижении климатических решений.

Электрические автобусы для здоровья и климата

Школьные автобусы, работающие на дизельном топливе, производят опасные загрязнители воздуха, которые влияют на здоровье наших детей, наших сообществ и нашей планеты. Фонд Земли Безоса поддерживает усилия по модернизации и электрификации парков школьных автобусов в США и, наконец, отбрасывает автобусы, работающие на ископаемом топливе, в зеркало заднего вида.

Культуры, поглощающие углерод

Изменение климата может нарушить доступность продовольствия и снизить его качество, но так быть не должно. Фонд Земли Безоса инвестирует 1 миллиард долларов к 2030 году, чтобы помочь преобразовать продовольственные системы, чтобы накормить растущее население, и создать новое поколение культур, богатых питательными веществами и устойчивых к изменению климата.

Преобразование углеродоемких отраслей

Углеродоемкие отрасли промышленности, такие как цементная и сталелитейная, составляют 30 процентов глобальных выбросов. Доступные сегодня технологии могут сократить выбросы, но только в том случае, если заинтересованные стороны будут работать вместе, чтобы преодолеть барьер .  Вот почему Фонд Земли Безоса сотрудничает с такими группами, как Партнерство «Миссия выполнима», чтобы создать экологически чистые промышленные центры в Хьюстоне и Лос-Анджелесе, чтобы помочь инициировать нулевую трансформацию семи промышленных секторов.

Достижение положительных переломных моментов

Положительные переломные моменты, в которых изменение вызывает большой сдвиг, имеют решающее значение для решения проблемы изменения климата. Фонд Земли Безоса работает над тем, чтобы чаша весов склонилась в пользу светлого будущего.

Наши программы

---

Решение проблемы изменения климата требует большего, чем снижение выбросов. Фонд Земли Безоса фокусируется на стимулировании инноваций и прогресса в нескольких ключевых областях, которые помогут нам приблизиться к более справедливому и устойчивому будущему. Мы привержены борьбе с изменением климата и защите природы.

• 10Б Выделено (долл. США) в течение следующих 10 лет

---

• 1.63Б Выдано (долл. США) на данный момент

---

• 100+ Гранты

• Сохранение и восстановление природы
• Будущее еды
• Экологическая справедливость
• Декарбонизация энергетики и промышленности
• Экономика, финансы и рынки
• Следующие технологии
• Мониторинг, данные и отчетность

Наши люди

---

Мы верим в командную работу

Фонд Земли Безоса возглавляет опытная и разносторонняя команда, обладающая знаниями в области климатологии, благотворительности, государственной политики и социального и экономического развития.