NASA和日本大学计算出地球生命将在10亿年内灭绝

美国宇航局和日本东邦大学的研究人员使用超级计算机计算了地球的剩余宜居时间。计算表明，生物圈将在大约十亿年后不可逆转地崩溃。该事件将由地球大气层逐渐缺氧引起。科学家分析了数百万个气候变量，得出了关于地球未来的精确结论。

这个过程与太阳的自然演化直接相关。这颗恒星的光度在整个地质时代稳步增加。这种额外的辐射将加热地球表面并改变维持动植物群的化学循环。复杂的生物体早在地球物理毁灭之前就将失去生存能力。

太阳耀斑改变了地球的基本化学循环

太阳的光度每亿年增加约百分之一。这种变化在人类时间尺度上似乎难以察觉，但这种热能的持续积累会产生深远的后果。在接下来的地质千年里，地球表面将吸收越来越多的辐射。海洋将开始不可逆转地变暖并改变全球海流。

持续加热加速了地壳中硅酸盐岩石的风化。这种自然化学现象会加速从大气中去除二氧化碳。陆地植物和海洋浮游植物依靠这种气体进行光合作用并释放氧气。如果没有这种基本原材料，全球植物群将开始枯萎，对整个食物链产生致命的多米诺骨牌效应。

氧气急剧下降会使生物体窒息

气候转变将以对大多数目前已知的物种不利的方式改变地球环境。研究人员通过复杂的数学模型绘制了这种生物衰退的确切阶段。行星窒息的过程将遵循热力学和进化生物学定律规定的特定时间顺序。

• 太阳辐射的不断增加导致全球平均温度升高并影响海洋蒸发。
• 二氧化碳的急剧减少使陆地植物和海藻的光合作用瘫痪。
• 氧气产量迅速下降，直到达到与动物呼吸不相容的临界水平。
• 大气失去了臭氧保护层，使表面暴露在来自太空的致命紫外线辐射下。

氧气含量的急剧下降将创造出类似于早期地球的大气层，即“大氧化”地质事件发生数十亿年前的情况。代谢需求高的大型动物将首先死亡。只有完全适应厌氧环境和极高温度的极端微生物才能将其生存时间延长一段地质时间。

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计算机模拟定义了生命的时间极限

由科学家 Kazumi Ozaki 领导的国际团队在极其高性能的机器上处理了数十万次气候模拟。超级计算机处理有关恒星辐射、海洋化学、火山活动和进化生物学的海量数据。强大的处理能力使得预测长期热应力极端条件下的大气动力学行为成为可能。

地球的生物死亡和最终的天文毁灭之间存在根本区别。太阳拥有足够的氢核燃料，可以在稳定阶段再发光五十亿年。研究证明，在恒星之火最终吞噬地壳之前数十亿年，复杂的生命就会消失。

发现有助于寻找宜居行星

这项研究超越了我们世界的命运，影响了现代天体物理学。深入了解富氧大气如何退化有助于校准新型太空望远镜的仪器。天文学家利用这些生物特征来评估遥远世界的生物年龄和发育阶段。一颗没有氧气的行星可能在其早期微观阶段蕴藏着生命，或者已经经历了最终的崩溃。

开发的计算模型提供了适用于整个银河系行星系统的演化图。对不同年龄、质量和光度的恒星的观测获得了化学分析的新参数。关于生物地球化学循环脆弱性的科学知识指导着未来寻找太阳系外宜居环境的太空探索任务。