NASA和日本大學計算出地球生命將在10億年內滅絕

美國太空總署和日本東邦大學的研究人員使用超級電腦計算了地球的剩餘宜居時間。計算表明，生物圈將在大約十億年後不可逆轉地崩潰。事件將由地球大氣層逐漸缺氧引起。科學家分析了數百萬個氣候變量，得出了關於地球未來的精確結論。

這個過程與太陽的自然演化有直接關係。這顆恆星的光度在整個地質時代中穩步增加。這種額外的輻射將加熱地球表面並改變維持動植物的化學循環。複雜的生物體早在地球物理毀滅之前就將失去生存能力。

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太陽耀斑改變了地球的基本化學循環

太陽的光度每億年增加約百分之一。這種變化在人類時間尺度上似乎難以察覺，但這種熱能的持續累積會產生深遠的後果。在接下來的地質千年裡，地球表面將吸收越來越多的輻射。海洋將開始不可逆轉地變暖並改變全球海流。

持續加熱加速了地殼中矽酸鹽岩石的風化。這種自然化學現象會加速從大氣中去除二氧化碳。陸地植物和海洋浮游植物依靠這種氣體進行光合作用並釋放氧氣。如果沒有這種基本原料，全球植物群將開始枯萎，對整個食物鏈產生致命的骨牌效應。

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氧氣急劇下降會使生物體窒息

氣候轉變將以對目前大多數已知的物種不利的方式改變地球環境。研究人員透過複雜的數學模型繪製了這種生物衰退的確切階段。行星窒息的過程將遵循熱力學和演化生物學定律規定的特定時間順序。

• 太陽輻射的不斷增加導致全球平均溫度升高並影響海洋蒸發。
• 二氧化碳的急劇減少使陸地植物和海藻的光合作用癱瘓。
• 氧氣產量迅速下降，直到達到與動物呼吸不相容的臨界水平。
• 大氣失去了臭氧保護層，使表面暴露在來自太空的致命紫外線輻射下。

氧氣含量的急劇下降將創造出類似早期地球的大氣層，即「大氧化」地質事件發生數十億年前的情況。代謝需求高的大型動物將首先死亡。只有完全適應厭氧環境和極高溫度的極端微生物才能將其生存時間延長一段地質時間。

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電腦模擬定義了生命的時間極限

由科學家 Kazumi Ozaki 領導的國際團隊在極其高性能的機器上處理了數十萬次氣候模擬。超級電腦處理有關恆星輻射、海洋化學、火山活動和演化生物學的海量資料。強大的處理能力使得預測長期熱應力極端條件下的大氣動力學行為成為可能。

地球的生物死亡和最終的天文毀滅之間存在根本區別。太陽擁有足夠的氫核燃料，可以在穩定階段再發光五十億年。研究證明，在恆星之火最終吞噬地殼之前數十億年，複雜的生命就會消失。

發現有助於尋找宜居行星

這項研究超越了我們世界的命運，影響了現代天文物理學。深入了解富氧大氣如何退化有助於校準新型太空望遠鏡的儀器。天文學家利用這些生物特徵來評估遙遠世界的生物年齡和發育階段。一顆沒有氧氣的行星可能在其早期微觀階段蘊藏著生命，或者已經經歷了最終的崩潰。

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所開發的計算模型提供了適用於整個銀河系行星系統的演化圖。對不同年齡、質量和光度的恆星的觀測獲得了化學分析的新參數。關於生物地球化學循環脆弱性的科學知識指導著未來尋找太陽系外宜居環境的太空探索任務。