گیاهان زمین شاید تا ۱٫۸۷ میلیارد سال دیگر دوام بیاورند

دیگر نگران بدشانسی‌تان در نگهداری از گیاهان آپارتمانی نباشید: سرنوشت گیاهان زمین بسیار گسترده‌تر از خشک شدن یک گلدان خانگی است. شبیه‌سازی‌های تازه اقلیمی نشان می‌دهد که اکثریت سبزپوش سیاره ما شاید برای مدتی شگفت‌انگیز دوام بیاورند، در مقیاسی نزدیک به میلیاردها سال.

جیکوب حق‌میسرا، اخترزیست‌شناس، و اریک ولف، دانشمند سیاره‌ای، کوشیدند به پرسشی ظاهرا ساده اما عمیق پاسخ دهند: زیست‌کره گیاهی زمین تا چه زمانی می‌تواند با روشن‌تر شدن خورشید به کار خود ادامه دهد؟ آزمایش آن‌ها یک آزمون آزمایشگاهی نبود، بلکه مجموعه‌ای از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای بود که با یک مدل اقلیمی سه‌بعدی اجرا شد و پیش‌بینی می‌کند دما و دی‌اکسید کربن جو در دو میلیارد سال آینده چگونه تغییر خواهند کرد. نتایج این پژوهش در نشریه Journal of Geophysical Research: Atmospheres منتشر شد.

این مدل‌ها دو تهدید رقیب برای حیات گیاهی را دنبال می‌کنند. نخست تنش گرمایی است: با حدود ۲۰ درصد روشن‌تر شدن خورشید، گرمایش افزایش می‌یابد و سرانجام به سطحی مرگبار می‌رسد. تهدید دوم گرسنگی کربنی است: هوازدگی طبیعی سنگ‌ها در مقیاس‌های زمین‌شناختی معمولا CO2 را از هوا خارج می‌کند، در حالی که گیاهان برای فتوسنتز به CO2 نیاز دارند. اینکه کدام خطر غالب شود، به شدت واکنش فرایند هوازدگی سنگ‌ها به دما بستگی دارد؛ پارامتری که همچنان با عدم قطعیت همراه است.

در سناریوی هوازدگی شدید، دمای سطح زمین نسبتا پایدار می‌ماند، اما CO2 جو به‌تدریج کاهش می‌یابد تا جایی که گیاهان دیگر نتوانند فتوسنتز را حفظ کنند. در این شبیه‌سازی، آخرین نفس زیست‌کره گیاهی حدود ۱٫۸۴ میلیارد سال دیگر رقم می‌خورد. در اجرای جایگزین با هوازدگی ضعیف، دما بالا می‌رود تا میانگین دمای خشکی‌ها به حدود ۶۵ درجه سانتی‌گراد، معادل ۱۵۰ درجه فارنهایت، برسد؛ آستانه‌ای که گیاهان خشکی‌زی فراتر از آن زنده نمی‌مانند. این حالت پایان را به حدود ۱٫۸۷ میلیارد سال آینده عقب می‌برد، رقمی که اندکی طولانی‌تر از بسیاری از برآوردهای پیشین است.

تصویری‌سازی ناسا از زیست‌کره زمین که با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای اندازه‌گیری شده است.

به بیان دیگر: بر اساس برخی معیارها، گیاهان می‌توانند تا زمانی روی زمین دوام بیاورند که سیاره در آستانه از دست دادن اقیانوس‌هایش قرار می‌گیرد؛ یعنی تقریبا ۱٫۸۷ میلیارد سال دیگر.

درک زمینه موضوع اهمیت زیادی دارد. گیاهان امروز حدود ۸۰ درصد زیست‌توده زمین را تشکیل می‌دهند، بنابراین تداوم فتوسنتز برای چرخه‌های جهانی کربن، تنظیم اقلیم و سکونت‌پذیری‌ای که آن را بدیهی می‌پنداریم حیاتی است. با این حال، این مطالعه عمدا دو عامل غیرقابل پیش‌بینی را کنار گذاشته است: تکامل زیستی و مداخله فناورانه. هر دو می‌توانند جدول زمانی را از نو بنویسند.

آیا گیاهان می‌توانند سازگار شوند؟ تکامل اغلب کند است، اما در بازه صدها میلیون سال حتی تغییرات تدریجی هم می‌توانند روی هم انباشته شوند. نویسندگان احتمال‌هایی خیال‌انگیز اما دارای پشتوانه علمی را ترسیم می‌کنند: گیاهانی که زیستگاه‌های مرتفع را ترجیح می‌دهند یا ویژگی‌هایی برای تحمل دمای بالاتر و فشار کمتر به دست می‌آورند؛ سازگاری‌هایی که امکان استعمار استراتوسفر را فراهم می‌کند؛ حتی سازوکارهایی که به مواد زیستی اجازه می‌دهد همراه اجرام کم‌گرانش مانند ماه یا دنباله‌دارها جابه‌جا شوند. خلاصه اینکه تکامل می‌تواند زیست‌کره را به مرزهای تازه‌ای از سکونت‌پذیری سوق دهد.

نمودارهایی که بیشینه طول عمر زیست‌کره گیاهی زمین را در سناریوهای مختلف نشان می‌دهند.

سپس نوبت به فناوری می‌رسد. مهندسی انسانی یا پس‌ا‌نسانی می‌تواند با هدف خنک کردن سیاره انجام شود؛ مثلا با تزریق ذرات معلق بازتابنده به لایه‌های بالایی جو یا استقرار سایه‌بان‌های مداری. حتی می‌توان گام جسورانه‌تری برداشت و مدار زمین را اندکی به بیرون راند. این مداخله‌ها شبیه داستان‌های علمی‌تخیلی به نظر می‌رسند و خطرات پیچیده‌ای دارند، اما همچنان ابزارهایی قابل تصور برای به تأخیر انداختن یا جلوگیری از فروپاشی ناشی از گرما یا کمبود CO2 به شمار می‌آیند.

ارزش این مطالعه تا حدی در احتیاط آن است: پژوهشگران با جدا کردن فرایندهای طبیعی و بلندمدت اقلیمی، یک انتظار پایه برای سیاره‌ای بدون مهندسی افراطی یا نوآوری زیستی پیش‌بینی‌نشده ارائه می‌کنند. این خط پایه به شکل غافلگیرکننده‌ای امیدوارکننده است. به باور نویسندگان، حتی با روشن‌تر شدن تدریجی خورشید، روایت پیش‌فرض زمین این است که حیات دست‌کم به اندازه اقیانوس‌ها دوام می‌آورد، نه اینکه مدت‌ها پیش از آن ناپدید شود.

البته ملاحظاتی هم وجود دارد. چرخه کربنات و سیلیکات، یعنی موتور ژئوشیمیایی تنظیم‌کننده CO2 جو، به جزئیاتی وابسته است که هنوز به طور کامل نمی‌شناسیم. همچنین مدل‌ها اختلالات ناشی از CO2 تولیدشده به دست انسان را در مقیاس‌های زمانی کوتاه‌تر در نظر نمی‌گیرند. اما عدم قطعیت به معنای ناممکن بودن نیست؛ بلکه مسیرهایی را نشان می‌دهد که در آن‌ها حیات یا نبوغ می‌تواند برای جهان سبز زمان بیشتری بخرد.

پس اگر سرخس شما همین آخر هفته به پایانی نابهنگام برسد، روایت بزرگ‌تر چندان تیره نیست: سبزی زمین فرصت درازی پیش رو دارد و آینده حیات روی این سیاره شاید عجیب‌تر و تاب‌آورتر از آن باشد که مدل‌های کنونی ما بتوانند به تصویر بکشند.