2013年11月10日 星期日

地球宜居時間其實只剩下5億年? 數碼新聞,






地球上的複雜生命將在5億年內遭遇宜居性問題,而不是像最近全球媒體報導的那樣還有漫長的17.5億年可以得過且過。

賓夕法尼亞州立大學的著名行星科學家詹姆斯•卡斯廷(James Kasting)說,由《天體生物學》(Astrobiology)雜誌上一篇​​論文引發的那些媒體報導,沒有考慮到未來地球的二氧化碳“補償界限”。那篇論文的作者們使用了卡斯廷的模型。

卡斯挺說,二氧化碳補償點是至關重要的界限,也就是植物呼吸作用產生的二氧化碳超過光合作用吸收的二氧化碳。一旦跨過了這個界限,立刻就導致地球上多達95%的植物停止生長。

卡斯廷說,那篇論文的第一作者——英國東英吉利大學環境科學博士研究生安德魯•拉什比(Andrew Rushby)——及其同事,沒有考慮到由於地球表面溫度長期上升大氣二氧化碳濃度預計會降低。

“這是在估算生物圈存在期時不可或缺的考慮因素。”卡斯廷說。

他說,由於地球氣候的變暖和太陽亮度的自然增加,大陸矽酸鹽岩石受到侵蝕的速度將加快,導致二氧化碳被從大氣中移除,反過來以碳酸鹽沉積物的形態重新回到地球。

這種不可阻擋的大氣變化趨勢是太陽亮度自然增加所致。隨著太陽的膨脹和老化,其亮度會自然增加,這是個持續的過程,每十億年就會增加大約10%。卡斯廷說,隨著太陽亮度增加和地球二氧化碳濃度降至百萬分之150(ppm),世界上大多數植物可能將消失。他說,玉米、甘蔗和熱帶草等植物——它們能夠在如此之低的二氧化碳濃度下生存——可能將填補某些生物的空缺。

“但地球將大為不同。”卡斯廷說。

卡斯廷的模型顯示,其餘植物將在今後9億年內滅絕,那時二氧化碳濃度將降至10ppm以下。

拉什比說:“儘管存在那些媒體報導,但我們的主要意圖是弄清楚系外行星與地球相比宜居性(壽命)如何。”

正如拉什比及其同事在他們的《天體生物學》論文中指出的那樣,太陽​​系的繞恆星宜居地帶—— 大體上定義為軌道“金鳳花”區,也就是表面擁有液態水的類地行星所在區域——“在時間或空間上都不是靜止不變的”。作者們正確地指出,這​​種宜居地帶與恆星的亮度隨時間逐漸增加“成比例”。

但卡斯廷說,宜居地帶的內緣“實際上並不容易找​​到”,因為這取決於雲層和相對濕度,而這兩點都很難在一維氣候模型中計算出來,但無論如何,地球大氣二氧化碳濃度的急劇降低應該會以差不多相同的預期速度發生。

“因此,我們的生物圈存在期將不會改變,這篇(《天體生物學》)新論文在這個問題上具有誤導性。”卡斯廷說。 雖然太陽在至少50億年內(或者說在太陽變成體積急劇膨脹的紅巨星之後很長時間裡)都不會吞沒地球,但卡斯廷說,關鍵在於地球在太陽氫燃燒(主星序)階段結束之前就將不再宜居。

“早在此之前,糟糕的事情就開始發生。”卡斯廷說。

他建議,一個選擇是通過在太空中建造陽光防護罩來應對太陽亮度增加給地球帶來的問題。

銀河系普遍存在的M型紅矮星周圍的類地行星是否擁有不同的宜居時間?

卡斯廷說,“由於M型恆星的老化速度慢,亮度增加的速度也很慢”,因此處於它們中間的類地行星可能不會受到這種亮度增加現象的影響。



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