Nội dung bài viết
Có chút lo lắng khi bắt đầu một bài báo khoa học “Sự sống trên Trái đất sẽ tồn tại được bao lâu?” Nhưng trong trường hợp này—một nghiên cứu của Jacob Haqq-Misra ở Blue Marble Space và Eric Wolf tại Đại học Colorado Boulder—dòng thời gian hơn một tỷ năm đang được xem xét sẽ không khiến bạn quá hoảng sợ về mặt hiện sinh.
Bối cảnh của câu hỏi này là chúng ta hiểu rằng Mặt trời sẽ sáng lên khi cuối cùng nó trưởng thành thành một sao khổng lồ đỏ nuốt chửng Trái đất trong lò nung mặt trời. Vậy, trên thực tế, sự sống trên Trái đất trong 5 tỷ năm đó sẽ bị nấu chín ở đâu?
Đây không chỉ là vấn đề về bức xạ tới. Trong số các vòng phản hồi ổn định giống như bộ điều nhiệt trong khí hậu Trái đất, chu trình CO 2 xuyên qua Trái đất rắn là yếu tố chính trong khoảng thời gian dài như vậy.
Sự phong hóa của đá silicat ở bề mặt biến CO 2 trong khí quyển thành cacbonat rồi đọng lại dưới đáy biển, nơi nó có thể bị hút chìm vào lớp phủ cùng với các mảng kiến tạo.
(Và cuối cùng, nó có thể quay trở lại bầu khí quyển thông qua các núi lửa.) Sự phong hóa của nền đá một phần phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ ấm hơn và chu trình thủy văn tích cực hơn đồng nghĩa với việc tốc độ phong hóa tăng lên, kéo theo nhiều CO 2 ra ngoài hơn của bầu khí quyển.
Điều đó làm chậm nhiệt độ tăng lên. Nhưng trong kịch bản này, nó cũng có thể khiến CO 2 giảm xuống mức cực thấp và quá trình quang hợp cần có CO 2.
Câu đố về tương lai xa này là trọng tâm của nhiều mô hình mô phỏng trong vài thập kỷ qua. Với Mặt trời sáng dần, khi nào Trái đất trở nên quá nóng hoặc quá thiếu CO2 để nền tảng của chuỗi thức ăn có thể tồn tại?
Một số mô hình đó là những phương trình tương đối đơn giản. Những cái khác là các mô hình lớp một chiều phức tạp hơn, chẳng hạn, biểu diễn đại dương và bầu khí quyển một cách riêng biệt trong toán học.
Nghiên cứu mới này mang mô hình 3D đến bữa tiệc và sử dụng một cặp kịch bản đánh dấu các đầu đối diện của quang phổ. Sự khác biệt giữa các kịch bản dựa trên quan điểm cực đoan về mối quan hệ nhiệt độ/cacbon được mô tả ở trên.
Điều đó được thực hiện một phần vì ý tưởng cho rằng CO 2 cuối cùng sẽ giảm xuống mức rất thấp đã bị thách thức gần đây, dựa trên một số bằng chứng về mối quan hệ yếu hơn nhiều giữa phong hóa nền đá và nhiệt độ toàn cầu.
Vì vậy, trong một kịch bản, các nhà nghiên cứu đã giữ nhiệt độ của hành tinh không đổi (bằng với nhiệt độ ngày nay) và để CO 2 giảm xuống để bù chính xác cho độ sáng. r Mặt trời.
Đây là một thế giới nơi thời tiết mạnh đóng vai trò như một bộ điều chỉnh nhiệt hoàn hảo. Trong kịch bản khác, CO 2 thay vào đó được giữ không đổi ở giá trị hiện tại trong khi nhiệt độ tăng lên, thể hiện bộ điều nhiệt thời tiết rất yếu.
Với thời tiết yếu, nhiệt độ thế giới sẽ ấm hơn khoảng 21°C (38°F) trong 1,5 tỷ năm tới và tăng thêm 40°C (72°F) trong khoảng thời gian từ đó đến 2 tỷ năm. Ngay cả khi CO 2 duy trì ở mức 400 phần triệu, nhiệt độ đó sẽ quét sạch thực vật trên đất liền trên Trái đất.
Cụ thể, giới hạn sinh lý của hầu hết các loài thực vật trên cạn đều vượt qua 1,68 tỷ năm và phần còn lại là 1,87 tỷ năm. (Việc làm sôi các đại dương và mất nước vào không gian sẽ không còn xa nữa.) Trong kịch bản thời tiết khắc nghiệt, nhiệt độ không thay đổi.
Nhưng sau 1 tỷ năm, CO 2 giảm xuống còn khoảng 34 phần triệu, và sau 2 tỷ năm nó giảm xuống dưới 1 phần triệu. Giới hạn đối với hầu hết các loài thực vật trên cạn là khoảng 150 phần triệu, trong khi các loài thực vật C4 ít phổ biến hơn có thể tồn tại ở mức 3–10 phần triệu.
Giới hạn thứ hai đạt được trong khoảng từ 1,35 đến 1,64 tỷ năm. Một số loài thực vật, như xương rồng cũng như một số sinh vật biển, có thể gian lận bằng cách sử dụng bicarbonate trong nước nếu lượng CO2 hòa tan thấp.
Họ có thể có thể giảm xuống còn 1 phần triệu. Điều đó sẽ giúp họ có thêm một chút thời gian và họ sẽ đạt được khoảng 1,84 tỷ năm.
Tin tốt về những ước tính này về sự diệt vong của sự sống phức tạp trên Trái đất là chúng thực sự lạc quan hơn một chút so với hầu hết các nghiên cứu trước đây.
Điều đó là do mô hình 3D tạo ra sự nóng lên ít hơn một chút để Mặt trời sáng hơn, kỳ vọng rằng CO 2 giảm chậm hơn theo thời gian và sự mở rộng nhẹ của phạm vi CO 2 mà thực vật có thể sống sót được. Nhiều ước tính trước đây đã đưa ra ngày hết hạn của sự sống là chưa đầy 1 tỷ năm nữa.
Rõ ràng, có một loạt những cân nhắc bổ sung có thể làm thay đổi đáng kể câu chuyện này và các nhà nghiên cứu đã đề cập đến một số điều.
Nếu nền văn minh tồn tại đủ lâu để chứng kiến một số thay đổi này, thì kỹ thuật địa kỹ thuật chắc chắn sẽ là một lựa chọn, ví dụ như phát tán các sol khí trong tầng bình lưu để phản chiếu ánh sáng mặt trời.
Thậm chí còn có một số đề xuất hoang đường hơn, chẳng hạn như di chuyển quỹ đạo Trái đất ra xa Mặt trời hơn hoặc loại bỏ một phần khối lượng của Mặt trời để chế ngự sao khổng lồ đỏ.
(Rốt cuộc thì chúng ta có hàng tỷ năm để làm việc về hậu cần .) Ít suy đoán hơn, quá trình tiến hóa có thể có tiếng nói về giới hạn sinh lý của thực vật trên Trái đất. Bất kỳ sự điều chỉnh nào nhằm mở rộng phạm vi khả năng sống sót sẽ kéo dài dòng thời gian.
Cuối cùng, mục đích của việc mô hình hóa loại điều này không phải là đưa ra một dự đoán chắc chắn. Ngoài sự tò mò tự nhiên đơn giản về điều gì sẽ xảy ra với thế giới của chúng ta, điều này còn liên quan đến việc thắc mắc về tiềm năng tồn tại sự sống ở các thế giới khác.
Khoảng thời gian có thể có sự sống trên Trái đất cho chúng ta biết điều gì đó về nơi có thể nhìn ra bên ngoài Hệ Mặt trời của chúng ta. Thực vật trên cạn đã tồn tại trên Trái đất gần 500 triệu năm và nếu ước tính mới này là đúng, chúng có thể tồn tại thêm gần 1,9 tỷ năm nữa.
Giống như trường hợp của vài tỷ năm trước, sự sống của vi sinh vật có thể lại có chỗ đứng cho riêng mình trong một thời gian sau đó. JGR Atmospheres, 2026.
DOI: 10.1029/2025JD045586 (Giới thiệu về DOI).
Gợi ý thực hành:
1. Theo dõi thông báo từ cơ quan địa phương tại California.
2. Kiểm tra nguồn chính thức trước khi chia sẻ lại thông tin.