یرآورد طول عمر زیست‌کره گیاهی زمین با استفاده از مدل‌های اقلیمی پیشرفته
مقدمه
این‌که حیات گیاهی روی زمین تا چه زمانی می‌تواند ادامه پیدا کند، یکی از پرسش‌های مهم در مطالعات اقلیمی و اخترزیست‌شناسی است. خورشید در مقیاس زمانی بسیار طولانی، به‌تدریج پرنورتر می‌شود و همین موضوع در نهایت می‌تواند شرایط زمین را برای ادامه حیات دشوار کند.
یک پژوهش جدید که با استفاده از مدل‌های پیشرفته اقلیمی انجام شده، نشان می‌دهد گیاهان احتمالاً بسیار بیشتر از آنچه پیش‌تر تصور می‌شد روی زمین باقی خواهند ماند. بر اساس این برآوردها، زیست‌کره گیاهی زمین ممکن است تا حدود ۱.۸۷ میلیارد سال دیگر دوام داشته باشد؛ یعنی تا زمانی که افزایش درخشندگی خورشید، شرایط لازم برای فتوسنتز و ادامه زندگی گیاهان را به‌شدت محدود کند.
خورشید در آینده چه تغییری می‌کند؟
مدل‌های اخترفیزیکی نشان می‌دهند خورشید در طول زمان آرام‌آرام درخشان‌تر می‌شود. برآورد پژوهشگران این است که در حدود ۱.۸۷ میلیارد سال آینده، میزان انرژی تابشی خورشید می‌تواند نزدیک به ۲۰ درصد بیشتر از امروز باشد.
این افزایش انرژی، به مرور تعادل اقلیمی زمین را تغییر می‌دهد. در چنین شرایطی، دو عامل می‌توانند بیشترین فشار را بر حیات گیاهی وارد کنند: افزایش شدید دمای سطح زمین و کاهش دی‌اکسیدکربن موجود در جو.
دی‌اکسیدکربن یکی از مواد اصلی مورد نیاز گیاهان برای فتوسنتز است. بنابراین حتی اگر دمای زمین برای مدتی همچنان قابل تحمل باشد، کاهش بیش از حد دی‌اکسیدکربن می‌تواند ادامه زندگی گیاهان را با مشکل جدی روبه‌رو کند.
پژوهش چگونه انجام شد؟
پژوهشگران برای بررسی آینده حیات گیاهی از یک مدل سه‌بعدی اقلیمی استفاده کردند که می‌تواند تغییرات زمین را در بازه‌های زمانی بسیار طولانی شبیه‌سازی کند.
در این مدل، علاوه بر افزایش تدریجی تابش خورشید، تغییرات دی‌اکسیدکربن و چرخه طبیعی کربن زمین نیز در نظر گرفته شده است.
چرخه کربن نقش مهمی در تنظیم اقلیم زمین دارد. بخشی از دی‌اکسیدکربن جو وارد اقیانوس‌ها می‌شود، در رسوبات و سنگ‌ها ذخیره می‌شود و سپس طی فرایندهای زمین‌شناختی و فعالیت‌های آتشفشانی دوباره به جو بازمی‌گردد.
از آنجا که دانشمندان هنوز به‌طور دقیق نمی‌دانند این چرخه در آینده چگونه به افزایش دما واکنش نشان خواهد داد، دو سناریوی اصلی مورد بررسی قرار گرفته است.
سناریوی نخست: کمبود دی‌اکسیدکربن
در سناریوی نخست، غلظت دی‌اکسیدکربن به‌تدریج کاهش پیدا می‌کند، در حالی که دمای زمین برای مدت بیشتری در محدوده نسبتاً پایدار باقی می‌ماند.
در این وضعیت، مشکل اصلی برای گیاهان گرما نیست، بلکه کمبود کربن است. اگر میزان دی‌اکسیدکربن از حد مشخصی پایین‌تر برود، فرایند فتوسنتز دیگر نمی‌تواند به شکل عادی ادامه پیدا کند.
بر اساس شبیه‌سازی‌ها، در این سناریو حیات گیاهی ممکن است تا حدود ۱.۸۴ میلیارد سال دیگر ادامه داشته باشد.
سناریوی دوم: افزایش شدید دمای زمین
در سناریوی دوم، سطح دی‌اکسیدکربن برای مدت بیشتری مناسب باقی می‌ماند، اما زمین به دلیل افزایش پیوسته تابش خورشیدی گرم‌تر می‌شود.
مدل‌ها نشان می‌دهند در نهایت میانگین دمای سطح زمین ممکن است به حدود ۶۵ درجه سانتی‌گراد برسد. در چنین شرایطی، گیاهان خشکی‌زی شناخته‌شده دیگر قادر به ادامه حیات نخواهند بود.
در این سناریو، عمر زیست‌کره گیاهی تا حدود ۱.۸۷ میلیارد سال برآورد شده است.
گیاهان شاید تا سال‌های پایانی زیست‌پذیری زمین دوام بیاورند
یکی از نکات مهم این پژوهش آن است که پایان حیات گیاهی ممکن است تقریباً هم‌زمان با دوره‌ای باشد که زمین شروع به از دست دادن بخش بزرگی از آب‌های سطحی خود می‌کند.
این نتیجه نشان می‌دهد گیاهان احتمالاً تا مراحل بسیار پایانی زیست‌پذیری زمین دوام خواهند آورد. به همین دلیل، نتایج این مطالعه نسبت به بسیاری از برآوردهای قبلی تصویر خوش‌بینانه‌تری از مقاومت حیات گیاهی ارائه می‌دهد.
محدودیت‌های این پیش‌بینی چیست؟
با وجود اهمیت این نتایج، پژوهشگران تأکید می‌کنند که چنین مدل‌هایی محدودیت‌های خاص خود را دارند.
یکی از مهم‌ترین محدودیت‌ها این است که تکامل زیستی در این شبیه‌سازی‌ها به‌صورت مستقیم در نظر گرفته نشده است. در واقع، مدل فرض می‌کند گیاهان آینده تقریباً همان محدودیت‌های فیزیولوژیکی گیاهان امروز را خواهند داشت.
اما در بازه زمانی میلیاردها سال، احتمال تغییرات تکاملی بسیار زیاد است. ممکن است گیاهان یا دیگر اشکال حیات در آینده بتوانند خود را با دماهای بالاتر، دی‌اکسیدکربن کمتر یا شرایط محیطی دشوارتر سازگار کنند.
در نتیجه، این احتمال وجود دارد که برخی اشکال حیات حتی بیشتر از آنچه مدل‌ها پیش‌بینی می‌کنند، دوام بیاورند.
آیا فناوری می‌تواند این روند را تغییر دهد؟
پژوهشگران در کنار سازگاری طبیعی، نقش احتمالی فناوری را نیز مطرح کرده‌اند. از نظر نظری، روش‌های پیشرفته مهندسی اقلیم می‌توانند میزان گرمایش زمین را کاهش دهند.
برای نمونه، استفاده از ذرات بازتاب‌دهنده در لایه‌های بالایی جو یا ساخت سازه‌های فضایی برای کاهش تابش خورشیدی، از جمله ایده‌هایی هستند که مطرح شده‌اند.
حتی ایده‌هایی مانند تغییر تدریجی مدار زمین و دور کردن آن از خورشید نیز در برخی بحث‌های علمی مطرح شده‌اند. با این حال، چنین طرح‌هایی فعلاً کاملاً نظری هستند و فناوری امروز بشر فاصله بسیار زیادی با اجرای آن‌ها دارد.
جمع‌بندی
نتایج این پژوهش نشان می‌دهد حیات گیاهی روی زمین ممکن است تا حدود ۱.۸۴ تا ۱.۸۷ میلیارد سال دیگر ادامه پیدا کند.
پایان این دوره احتمالاً در اثر یکی از دو عامل اصلی رخ خواهد داد: کاهش شدید دی‌اکسیدکربن و مختل شدن فتوسنتز، یا افزایش شدید دمای زمین در نتیجه درخشان‌تر شدن خورشید.
در مجموع، این مطالعه نشان می‌دهد حیات گیاهی می‌تواند بسیار مقاوم‌تر از چیزی باشد که پیش‌تر تصور می‌شد. با این حال، این اعداد را نباید پیش‌بینی قطعی دانست؛ بلکه آن‌ها برآوردهایی علمی بر پایه مدل‌های اقلیمی و دانسته‌های فعلی ما درباره آینده زمین هستند.
نظر شما درباره این مطلب