NASAのスーパーコンピューターは10億年以内に酸素がなくなり、地球上の生命が絶滅することを示唆している

NASA と日本の東邦大学の科学者たちは、最先端のスーパーコンピューターを使用して、地球の正確な居住可能時間を計算しました。研究によると、地球の生物圏は現時点から約10億年後には不可逆的に崩壊するという。この壊滅的な出来事は、大気の深刻かつ進行性の脱酸素によって発生します。専門家は、この正確な数学的結論に到達するために、何百万もの気候変数を分析しました。

生物学的最終プロセスは、私たちの中心星の自然かつ必然的な進化に直接関係しています。太陽は、太陽系の地質時代を通じて着実に明るさを増していきます。この余分な放射線は地球の表面を加熱し、動植物を維持する基本的な化学サイクルを変化させます。複雑な生物は、地球が物理的に破壊されるずっと前に生存能力を失います。この研究は、惑星生物学のタイムラインを再定義します。

太陽の光度が徐々に増加すると地球化学周期が変化する

星のライフサイクルは、周囲のすべての天体の正確な温度条件を決定します。太陽の明るさは1億年ごとに約1パーセント増加します。この変化は人間の時間スケールでは感知できないようで、短期的には気候に影響を与えません。しかし、この熱エネルギーの継続的な蓄積は、液体の水と重要な大気ガスの維持に重大な影響を及ぼします。地球の表面は、地質学的に今後数千年にわたって、ますます多くのレベルの放射線を吸収することになる。海洋は不可逆的に温暖化し始め、地球規模の海流が変化するだろう。

継続的な温暖化により、地球の地殻全体に存在するケイ酸塩岩の風化が促進されます。自然の化学現象により、大気から二酸化炭素が加速的かつ継続的に除去されます。陸上植物と海洋植物プランクトンは、このガスに直接依存して光合成を行い、空気中に酸素を放出します。エネルギー生産のための基本的な原料がなければ、食物連鎖全体にとって致命的なドミノ効果で地球の植物相は枯れ始めるでしょう。海洋が完全に蒸発するずっと前に、植物の生命の基盤は崩壊するでしょう。草食動物は食料源を失い、肉食動物はその直後に苦しみます。

酸素の急激な減少により陸生生物は窒息してしまう

気候変動は、現在知られている圧倒的多数の種にとって敵対的な形で地球環境を変えるでしょう。研究者たちは、複雑な数学モデルと忠実度の高いシミュレーションを通じて、この生物学的衰退の正確な段階をマッピングしました。惑星窒息のプロセスは、熱力学と進化生物学の法則によって規定される特定の年代順に従います。環境劣化は、相互に関連した個別の段階で発生します。

• 太陽放射の絶え間ない増加は地球の平均気温を上昇させ、海洋蒸発に影響を与えます。
• 二酸化炭素の大幅な減少により、陸上植物や海藻の光合成が麻痺します。
• 酸素生成量は動物の呼吸と両立できない臨界レベルに達するまで急速に減少します。
• 大気はその保護オゾン層を失い、その表面は宇宙からの致死的な紫外線にさらされます。

酸素レベルの急激な低下は、大酸素化として知られる地質学的出来事の数十億年前の初期の地球に似た大気を作り出すでしょう。代謝要求の高い大型動物は、窒息と極度の暑さで最初に亡くなるでしょう。昆虫、鳥、小型哺乳類は絶対的な食糧不足と自然生息地の不可逆的な劣化に直面するでしょう。嫌気性環境と非常に高い温度に完全に適応した極限環境微生物だけが、地質学的にもう少し存続することができます。私たちが今日知っている豊かで多様な生物圏は、地下深くのポケットや孤立した海洋の裂け目に隠れた単細胞生命体に縮小されるでしょう。

赤色巨星段階前にシミュレーションプロジェクトが崩壊

科学者の尾崎和美氏が率いる国際チームは、非常に高性能なマシンで数十万件の気候および地質シミュレーションを処理しました。スーパーコンピューターは、恒星の放射線、海洋化学、火山活動、進化生物学に関するテラバイト規模のデータを処理しました。膨大な処理能力により、長期にわたる熱応力の極限条件下での大気力学の挙動を予測することが可能になりました。この結果は、青い惑星の居住可能範囲がはるかに広いと予測したこれまでの科学的推定と矛盾する。新しい計算の精度により、私たちが呼吸する空気中の遊離酸素の存在について、厳格で交渉の余地のない時間制限が確立されます。

地球の生物学的死と最終的な天文学的破壊の間には、根本的かつ明確な違いがあります。太陽には、安定した主系列段階でさらに 50 億年間輝くのに十分な水素核燃料があります。この元素を枯渇させた後、星は激しく膨張し、水星、金星、そしておそらく地球を含む内部の岩石惑星を飲み込みます。研究は、星の火が地球の地殻を決定的に焼き尽くす数十億年前に、複雑な生命が消滅することを証明しています。地球は、真空の宇宙で、数え切れないほどの長い間、不毛の岩のように静かに超高温のまま、太陽系の周りを回り続けるでしょう。

居住可能な系外惑星の探索に対する研究の影響

日米の科学者によって発表された詳細な研究は、私たちの世界の悲劇的な運命を超えています。現代の天体物理学は、地球外生命体が生息する本当の可能性を秘めた系外惑星の位置を特定するために多大な財政的および技術的努力を費やしています。酸素が豊富な大気がどのように劣化するかを深く理解することは、新しい宇宙望遠鏡の機器の校正に役立ちます。天文学者は、これらの一時的で揮発性のバイオシグネチャーを使用して、遠い世界の生物学的年齢と発達段階を評価します。酸素が存在しない状態で検出された惑星には、顕微鏡レベルの初期段階で生命が存在するか、すでに避けられない最終崩壊を迎えている可能性があります。

複雑な生物圏が存在する可能性のある宇宙の窓は、観測可能な宇宙の広大な時間スケールでは非常に狭いようです。東邦大学とアメリカ宇宙機関が開発した計算モデルは、天の川銀河全体の惑星系に適用できる進化地図を提供します。さまざまな年齢、質量、光度の星の観察により、化学分析のための新しい強力なパラメーターが得られます。生物地球化学サイクルの脆弱性に関する科学的知識は、太陽系外の居住可能な環境を絶え間なく探索する将来の宇宙探査ミッションを方向づけます。地上の人生の終わりは、宇宙の暗闇の中で新たな始まりを見つけるためのガイドとして機能します。