Вчені на чолі з майклом веєм (michael way) з інституту космічних досліджень імені годдарда (сша) перевірили, наскільки населеною виявиться наша планета через 200-250 мільйонів років. Як з’ясувалося, у разі формування суперконтиненту амазія (америка плюс азія) у високих широтах клімат буде помітно більш холодним, ніж при утворенні авмерики (австралія плюс америка) на екваторі. Придатність планети для проживання в разі» перемоги ” амазії виявиться набагато нижче. Сучасне сільське господарство в її умовах стає значною мірою неможливим. Нова робота також дозволить точніше оцінити населеність екзопланет земного типу.
У xxi столітті необхідність оцінити населеність інших потенційно населених планет змусила дослідників розробити шкалу «кліматичної населеності». Відповідно до неї, зони з середньою температурою нижче нуля за цельсієм або безлюдні, або обмежено населені.
На перший погляд дивно, оскільки сучасна росія в такому випадку лежить в основному поза зоною населеності. Однак у класифікації є сенс: сучасне складне життя базується на автотрофах-рослинах, і в зонах, де температура нижче нуля, рослини практично не фотосинтезують. Іншими словами, всі ці зони-тимчасово населені або населені тільки тоді, коли температура там позитивна. Вчені називають це “частковою населеністю”. З такої точки зору сучасна земля має населеність 85%. З цієї цифри практично повністю виключені арктичні і антарктичні пустелі, але не сахара і інші неарктичні пустелі.
Авмеріка або амазія? будь-який варіант майбутнього землі закінчиться суперконтинентом
Автори нової роботи, опублікованої в geochemistry, geophysics, geosystems, розрахували клімат для двох основних сценаріїв географії далекого майбутнього. Перший з них-формування суперконтиненту амазії (amasia) в результаті злиття америки і євразії, що рухаються на північ (а потім і злиття з іншими континентами). Приблизний прогнозований маршрут цього процесу можна спостерігати на відео нижче:
формування амазії, вид з боку північного полюса / © samuel hoskins
Другий сценарій — формування авмерики (aurica), континенту, витягнутого вздовж екватора (краще дивитися на подвоєній швидкості):
формування авмерики / © tech insider
Сьогодні наукове розуміння тектоніки плит недостатньо просунуто, щоб точно передбачити, який із двох суперконтинентів сформується на практиці: нинішні швидкості і напряму руху літосферних плит в принципі, сумісні з обома варіантами. Однак, як відзначають автори нової роботи, саме формування майбутнього суперконтиненту приблизно в ці терміни мало у кого викликає сумніви.
карта пангеї 310 мільйонів років тому. S=сибір; ar=амурія, nc=північний китай, sc=південний китай, an=індокитай, pa=океан панталасса, pt=океан палеотетіс / © wikimedia commons
З геологічної історії планети відомо, що суперконтиненти на ній формуються і розпадаються циклічно, раз в 400-600 мільйонів років. Останній раз суперконтинент сформувався 330 мільйонів років тому і називався пангея. Близько 180 мільйонів років тому, в юрському періоді, він розпався. З цього досить очевидно, що зараз земля знаходиться в середині циклу формування наступного суперконтиненту, і через 200-250 мільйонів років його поява була б цілком очікувано.
Суперконтинент на полюсі і на екваторі: дві різні планети
У разі формування амазії основна її частина буде зосереджена навколо північного полюса. Внутрішні моря-залишки північного льодовитого океану-виявляться надійно ізольовані від теплих течій типу гольфстріму, чому отримають стабільне льодове покриття. Льодовиковий щит неминуче накриє і більшу частину суші. У цьому сценарії антарктида залишиться неприєднаною до суперконтиненту і теж буде покритою льодом.
Незважаючи на це, середня температура планети буде набагато вище, ніж сьогодні (коли вона плюс 15) і стане приблизно рівною, досягнувши плюс 17,2. Причина – в зростанні світності сонця на 1,9%. Астрономи досить давно встановили, що з віком яскравість зірок зростає, і для світила нашого класу швидкість зростання визначена настільки точно, що її можна передбачити на сотні мільйонів або навіть кілька мільярдів років вперед.
при розташуванні континентів в основному у високих широтах, їх суша в значній мірі буде покрита льодом навіть при порівняно теплому общепланетарном кліматі / © sciencealert
Однак більш висока температура планети в середньому не означає більш високу населеність. Адже майже вся суша буде лежати у високих широтах, і рівень її населеності впаде до 58% — від 85% сьогодні. Це серйозне падіння населеної площі, до 30%. Більш того: у сьогоднішньому світі більше 90% видів існують поза зон помірного клімату, а на амазії буде трохи територій тепліше сучасного помірного клімату. Тому фактичне біорізноманіття в такому майбутньому планети має впасти на багато десятків відсотків.
Принципово іншою буде земля в разі формування авмерики. Як легко побачити вище, цей континент включатиме навіть антарктиду. Тобто практично вся суша сконцентрується в низьких широтах. А там лід і сніг зможуть існувати тільки на вершинах найвищих гір. Лише мала частина сонячних променів буде відбиватися льодами назад в космос. В результаті середня температура на планеті стане плюс 20,7-майже як в мезозої. Тому частка населеної суші в» авмерійському ” майбутньому складе 99,8% – набагато вище, ніж сьогодні, і на дві третини вище, ніж в сценарії амазії.
один з варіантів майбутнього суперконтиненту, схожого на авмеріку. Для наочності збережені межі існуючих країн / © wikimedia commons
Слід зазначити, що майже вся ця суша буде мати екваторіальний і тропічний клімат. Очевидно, біорізноманіття на ній у зв’язку з цим стане виключно високим. З точки зору придатності до сільського господарства сучасного типу авмеріка, знову ж таки, краще нинішньої землі і незрівнянно краще варіанту амазії.
Що це означає для майбутнього
На перший погляд, при нинішньому рівні уявлень про тектоніку плит злегка рано прогнозувати, якою буде земна суша через чверть мільярда років. Але автори нової роботи мають рацію в тому сенсі, що формування суперконтиненту все одно уникнути не можна. А взявши за точки відліку амазію (»вся суша на полюсах«) і авмеріку (»вся суша на екваторі”), вони окреслили межі мінливості земного клімату в будь-якому можливому сценарії майбутнього планети.
острів маврикій. Раніше тут були знайдені зразки, що показують, що місцеві гори — частина стародавнього суперконтиненту пангея / © wikimedia commons
Ще важливіше те, що з цифрами на руках вдалося показати: населеність планети земного типу серйозно залежить від розташування континентів, особливо — суперконтинентів. Різниця між 58% і 99,8% населеності для досліджених сценаріїв колосальна і означає, що будь-який майбутній аналіз населеності екзопланет повинен враховувати розташування континентів на них.
Це важливо: в найближчі десятки років (а і то і найближчі роки) великі телескопи отримають дані про розташування континентів на найближчих до нас планетах, доступних для транзитного методу спостережень. Іншими словами, на тих планетах, що проходять між диском своєї зірки і нами. Сьогодні відомі десятки таких планет з розмірами, близькими до земних.
Але нова робота важлива не тільки тим, що дозволяє відокремити потенційно менш населені планети (з «амазіями») від потенційно більш населених (з «авмериками»). Справа ще в тому, що, як вже не раз відзначали інші дослідницькі групи, якщо позаземні цивілізації існують, вони неминуче будуть чинити серйозний вплив на клімат своєї планети — або ненавмисно, як люди сьогодні, або навмисно, як це пропонував радянський кліматолог михайло будико в минулому столітті (щоб зробити північні частини срср повноцінно населеними).
Якщо наші телескопи помітять планети земного типу у зірок на зразок сонця, що мають приполярні суперконтиненти (типу амазії) і отримують від своєї зірки стільки ж тепла, що і земля, але при цьому позбавлені льодового покриву, — це може стати серйозним аргументом на користь ретельного подальшого аналізу. Адже подібна аномалія здатна вказати на існування позаземних цивілізацій.
Правда, більшість планет земного типу у всесвіті обертаються навколо зовсім інших зірок — червоних карликів. Оскільки до них належить три чверті всіх існуючих світил, там же повинні знаходитися як мінімум три чверті землеподібних планет. У червоних карликів розташування суперконтиненту означає для населеності трохи менше, ніж на землі. 95% випромінювання подібних зірок – в інфрачервоному діапазоні, а лід не може відображати такі промені в космос.Відповідно, навіть на приполярних континентах планети в зоні населеності стабільних льодових шапок не буде.
стародавня пангея, для наочності показана з сучасними обрисами держав / © wikimedia commons
Проте відстежувати позиції суперконтинентів буде важливо і для планет під червоними сонцями. Нагадаємо: щоб бути населеними, їм потрібно отримувати достатню кількість випромінювання від світила. Оскільки світність червоних карликів в десятки і більше разів нижче, ніж у сонця, це можливо, тільки якщо планета набагато ближче до своєї зірки. Але починаючи з певної дистанції, зірка гальмує обертання планети навколо її осі так сильно, що екзопланета починає дивитися на своє світило весь час однією стороною. Кожен з нас багато разів бачив приклад подібної “синхронізації”: місяць дивиться на землю саме таким чином.
У цьому сценарії наявність суперконтиненту на освітленій стороні планети — а земні астрономи з новими телескопами зможуть його зафіксувати — виявиться ще важливіше, ніж при вивченні систем типу сонячної. Якщо на вічно освітленій стороні планети у червоного карлика є суперконтинент-значить, там можливі і наземні рослини, і складне сухопутне життя. Якщо ж там немає суперконтинентів і всі вони зосередилися на вічно тіньовій стороні планети, місця для сухопутного життя там гранично мало. Ясно, що докладне вивчення таких планет менш перспективно, ніж тих, де континенти на»світлій стороні”.
населеність планет без тектоніки плит може навічно визначатися тим, чи є на їх освітленій стороні континент або континенти / © picture alliance/dpa/l. Cook
Поки науці до кінця не ясно, чи є тектоніка плит на планетах у червоних карликів — чи не перешкоджає приливної захоплення такої тектоніці. Якщо тектоніка все ж є, кожне переміщення суперконтиненту з освітленої сторони на темну означатиме знищення складного сухопутного життя. Адже без світла рослини не зможуть фотосинтезувати, а після їх загибелі зникнуть і травоїдні, і хижаки.
При відсутності тектоніки планета у червоного карлика грає в свого роду лотерею. У разі «виграшу» частина її континентів (а то і суперконтинент) раз і назавжди знаходиться на освітленій стороні, і тоді екзопланета ідеальна для життя. При “програші” її суперконтинент буде на тіньовій стороні, а для життя залишаться лише моря і океани. Судячи досвіду земної біосфери, сумарна біомаса в океанах в десятки разів нижче, ніж на суші, хоча океани куди більше за площею. Тобто біологічно океани вкрай пустельні в порівнянні з сушею. Сумнівно, що шанси на розумне життя у світів без освітленої суші можуть бути дійсно високі.
