دو مطالعه جدید که طی یک ماه گذشته منتشر شدهاند، تلاش کردهاند به یکی از بزرگترین پرسشهای علمی پاسخ دهند؛ اینکه سرنوشت زمین و حیات روی آن در آینده چه خواهد بود. نتایج این پژوهشها هم خبرهای امیدوارکننده دارند و هم خبرهای نهچندان خوشایند.
ابتدا خبر خوب را مرور کنیم. خورشید برای همیشه نمیدرخشد، زیرا مقدار هیدروژنی که برای همجوشی هستهای در اختیار دارد محدود است. زمانی که سوخت هستهای آن به پایان برسد، خورشید که اکنون یک ستاره کوتوله زرد است، بهتدریج منبسط شده و به یک غول سرخ تبدیل خواهد شد.
ناسا در این باره توضیح میدهد:
«زمانی که خورشید وارد مرحله مرگ خود شود، به یک ستاره غول سرخ تبدیل خواهد شد و آنقدر بزرگ میشود که سیارههای عطارد و زهره را در بر میگیرد و ممکن است زمین را نیز ببلعد. دانشمندان بر این باورند که خورشید اکنون کمی کمتر از نیمه عمر خود را پشت سر گذاشته و حدود ۵ میلیارد سال دیگر عمر خواهد کرد، سپس به یک کوتوله سفید تبدیل میشود.»
شاید این خبر چندان امیدوارکننده به نظر نرسد، اما هنوز همه چیز تمام نشده است. اخترشناسان هنگام بررسی سرنوشت سیارهها دو عامل اصلی را در نظر میگیرند؛ نخست میزان جرمی که خورشید در طول این فرایند از دست میدهد و در نتیجه نیروی گرانش آن کاهش پیدا میکند، و دوم نیروهای کشندی که با بزرگتر شدن خورشید، سیارهها را به سمت آن میکشند.
سالها تصور غالب این بود که نیروهای کشندی در نهایت بر کاهش گرانش غلبه میکنند و زمین نیز مانند عطارد و زهره درون خورشید سقوط خواهد کرد.
اما مطالعهای جدید که در نشریه Astronomy & Astrophysics منتشر شده و ستاره غول سرخ L2 Puppis را بهعنوان نمونهای مشابه آینده خورشید بررسی کرده است، نتیجه متفاوتی ارائه میدهد. بر اساس این پژوهش، احتمال دارد زمین بتواند از دو مرحله پایانی تکامل خورشید، یعنی شاخه غول سرخ (RGB) و شاخه غول مجانب (AGB)، جان سالم به در ببرد.
پژوهشگران در مقاله خود نوشتهاند:
«ویژگیهای مشاهدهشده ستاره L2 Puppis که آن را بهعنوان نمونهای از آینده خورشید در نظر گرفتهایم، نشان میدهد که احتمالاً زمین از مرحله AGB جان سالم به در خواهد برد.»
با این حال، آنها تأکید کردهاند که بررسی ستارههای مشابه بیشتر در سالهای آینده میتواند دقت این پیشبینی را افزایش دهد.
خبر خوب این است که شاید زمین نابود نشود؛ اما خبر بد این است که انسانها مدتها پیش از آن دیگر وجود نخواهند داشت.
اگرچه تقریباً هیچ دانشمندی انتظار ندارد حیات بتواند مرحله غول سرخ شدن خورشید را تحمل کند، اما گروه دیگری از پژوهشگران تلاش کردهاند مشخص کنند که حیات روی زمین تا چه زمانی میتواند ادامه داشته باشد.
آنها با ترکیب مدلهای اقلیمی، مدلهای مربوط به دیاکسید کربن و مدلهای کاهش جرم خورشید، آینده پوشش گیاهی زمین را شبیهسازی کردند.
خورشید با افزایش سن، بهآرامی درخشانتر و پرنورتر میشود. شاید در نگاه اول تصور شود این موضوع برای گیاهان مفید است، اما این روند نیز محدودیتهای خود را دارد.
پژوهشگران توضیح میدهند:
«چرخه بلندمدت کربن زمین ممکن است با خارج کردن دیاکسید کربن از جو و ذخیره آن در سنگهای کربناته، اثر گلخانهای را کاهش دهد و افزایش تابش خورشید را تا حدی جبران کند. بیشتر مطالعات پیشین بر این باور بودند که در نهایت غلظت دیاکسید کربن آنقدر کاهش مییابد که فتوسنتز دیگر امکانپذیر نخواهد بود و این به معنای پایان زیستکرهای است که امروز میشناسیم.»
این تیم با ترکیب چندین مدل مختلف و در نظر گرفتن توانایی برخی گیاهان برای انجام فتوسنتز در شرایط کمبود دیاکسید کربن، به این نتیجه رسید که زیستکره زمین میتواند نزدیک به ۱.۸۶ میلیارد سال دیگر دوام بیاورد.
در جمعبندی این پژوهش آمده است:
«محاسبات سهبعدی اقلیمی ما نشان میدهد که حداکثر عمر پوشش گیاهی زمین حدود ۱.۸۶ میلیارد سال دیگر خواهد بود. اگر فرسایش سنگهای سیلیکاتی وابستگی اندکی به دما داشته باشد، این برآورد بر اساس آستانه دمایی ۳۳۸ کلوین (حدود ۶۴.۸ درجه سانتیگراد) برای بقای حیات پیچیده است.»
پژوهشگران همچنین میگویند اگر آستانه تحمل حیات پیچیده را ۳۲۳ کلوین، معادل حدود ۴۹.۸ درجه سانتیگراد، در نظر بگیریم، عمر زیستکره به حدود ۱.۶۸ میلیارد سال کاهش پیدا میکند.
در هر صورت، هرچند حیات روی زمین روزی به پایان خواهد رسید، اما این بازه زمانی از برآوردهای قبلی طولانیتر است.
نکته امیدوارکننده دیگر این است که پژوهشگران احتمال میدهند طبیعت در طول این مدت راهکارهای جدیدی برای ادامه بقا پیدا کند.
آنها در مقاله خود نوشتهاند:
«برای مثال، میتوان سناریویی را تصور کرد که در آن گیاهان توانایی تنظیم دما و فشار داخلی خود را در پاسخ به تغییرات اقلیمی تکامل دهند. با درخشانتر شدن خورشید، ممکن است گیاهان محیطهای مرتفعتر را ترجیح دهند و بهتدریج به ارتفاعات، استراتوسفر و حتی فراتر از آن گسترش پیدا کنند.»
در مجموع، این دو پژوهش تصویری امیدوارکنندهتر از آینده بسیار دور زمین ارائه میدهند. اگر نتایج آنها درست باشد، نهتنها زمین احتمالاً از بلعیده شدن توسط خورشید جان سالم به در میبرد، بلکه حیات گیاهی نیز ممکن است نزدیک به دو میلیارد سال دیگر به بقای خود ادامه دهد؛ هرچند انسانها احتمالاً مدتها پیش از آن از صحنه روزگار محو شدهاند.
