14.07.2017-23:10:00   |   Dušan Valent
#Zem
#Živá príroda
V budúcnosti tak ďalekej, ako sú nám vzdialené mikróby predkambrických oceánov, Zem postihne podobný osud, ako kedysi Venušu. Zmení sa na neobývateľnú pustatinu. A stane sa to o celé miliardy rokov skôr, ako sa Slnko stane červeným obrom.

„Zmeny priemernej globálnej teploty, chemického zloženia atmosféry či oceánov a veľké geofyzikálne javy, ku ktorým nevyhnutne dôjde počas zvyšnej existencie Zeme, to všetko vieme veľmi presne predpovedať,“ pripomínajú planetárni vedci Peter Ward a Joe Kirschvink.



Planetárna evolúcia je neúprosná. Obývateľnosť Zeme sa pomaly, ale isto končí. Takže keď Slnko o približne 7 miliárd rokov pohltí Merkúr a Venušu, tam kde predtým rástli lesy alebo tiekli rieky, už dávno nenájdete najmenšiu stopu po živote.

Príčiny skazy

Zem, či presnejšie život na nej, v nasledujúcich stámiliónoch rokov ovplyvnia predovšetkým dva trendy. A oba negatívne.

Jedným je silnejúca svietivosť Slnka. Neustále sa zvyšuje. Každú miliardu rokov približne o 10 %.

Druhým trendom je postupný úbytok CO2 v atmosfére. Hoci v súčasnosti koncentrácia oxidu uhličitého stúpa, z hľadiska geologickej histórie jeho koncentrácia v atmosfére (nerátajúc príležitostné a krátkodobé fluktuácie) klesá. Na vine je život – či už „život Zeme“ alebo samotné organizmy.

Organizmy vo svojich kostrách a schránkach viažu veľa uhlíka. Ten sa po ich smrti hromadí v podobe horninových vrstiev, predovšetkým takzvaných karbonátov. Buď na oceánskom dne, odkiaľ je uhlík do istej miery recyklovaný (zahlbovaním oceánskeho dna, jeho pretavením a následne sopečnou činnosťou). Alebo v sedimentárnych vrstvách kontinentov, ktorých hmota sa nerecykluje. Nuž a kontinenty sa vďaka platňovej tektonike neustále zväčšujú (na Zemi pôvodne neexistovali).



Zvýšenie teplôt, ktoré nevyhnutne nastane kvôli silnejšie žiariacemu Slnku, podporuje zvetrávanie. Počas tohto procesu sa na horniny viaže a z atmosféry odstraňuje CO2. Intenzívnejšie zvetrávanie znamená rýchlejšie odstraňovanie CO2. Sprievodný pokles koncentrácie oxidu uhličitého v atmosfére nezvráti postupné otepľovanie spôsobené Slnkom. No postačí na to, aby veľmi silno zasiahol život na Zemi.

O 250 až 500 miliónov rokov

Svet siníc a bezlistých rastlín, kolaps morských ekosystémov

Prvé cievnaté rastliny sa pred približne 475 miliónmi rokov prispôsobovali životu na pevnine v prostredí atmosféry bohatej na CO2. Preto dodnes mnohé druhy vyžadujú na prežitie koncentráciu CO2 prinajmenšom 150 ppm (parts per million, čiže zastúpenie 150 častíc v milióne). To sa nemusí zdať ako vysoký nárok - napokon, v súčasnosti dosahuje koncentrácia oxidu uhličitého v atmosfére hodnotu cca 400 ppm. Lenže ide o viac či menej „umelé“ zvýšenie z približne 280 ppm predindustriálnej éry (počas ľadových dôb klesla koncentrácia CO2 pod 200 ppm!).

Pohľadom do geologickej minulosti odhalíme znepokojivý trend. V druhohorách bola koncentrácia oxidu uhličitého v atmosfére približne 5-násobne vyššia ako dnes. Pred 500 miliónmi rokov 10 až 15-násobne vyššia. A pred približne 2 miliardami rokov prinajmenšom 23-násobne a možno až 100-násobne vyššia.

Ako vidieť, koncentrácia CO2 sa v posledných geologických obdobiach blíži k spodnej hranici únosnosti mnohých rastlín. Nečudo, že od konca treťohôr pozorujeme rozmáhanie tzv. C4 rastlín, medzi ktoré patrí napríklad tráva. Tie prosperujú aj v oveľa nižších koncentráciách, v niektorých prípadoch takých nízkych ako 10 ppm. V súčasnosti medzi ne spadajú asi tri percentá rastlinných druhov.

Lenže keď sa v dôsledku svietivosti Slnka výrazne zvýši priemerná teplota Zeme, rastliny budú čeliť protichodným požiadavkám. Na jednej strane zväčšovať svoje prieduchy, aby zachytili čo najviac CO2 z toho mála, ktoré zostane v atmosfére. Ale zároveň čo najväčšmi brániť odparovaniu vody z tých istých otvorov. Výsledkom bude vývoj tvrdých, voskovitých rastlín, ktoré v noci, keď nemajú k dispozícii slnečné svetlo pre fotosyntézu, celkom uzatvoria všetky póry. Zároveň budú pre rastliny čoraz nevýhodnejšie tenké, ploché štruktúry. Postupne sa preto vytratia listy a trávy prídu o steblá. Samozrejme, takáto zásadná zmena morfológie rastlín výrazne ovplyvní živočíchy. Jednak bylinožravce, ktoré listy a steblá spásajú. A taktiež dravce, ktoré tieto druhy lovia. Rozmanitosť života na súši sa dramaticky zníži.

Skaza spôsobená úbytkom CO2 neobíde ani morské rastliny a dokonca ani fytoplanktón. Keďže morské komunity stoja na fytoplanktóne, zrúti sa celá potravinová pyramída. Vodám budú po miliardách rokov opäť vládnuť sinice, keďže dokážu prežívať pri veľmi nízkych hladinách CO2.

O 500 až 1000 miliónov rokov

Zánik zložitého mnohobunkového života

„Už o 500 miliónov rokov, alebo až o 1 miliardu rokov, hladina CO2 dosiahne takú nízku
úroveň, že život rastlín, aké poznáme, viac nebude možný,“ píšu Ward a Kirschvink. „Všetky klimatické modely naznačujú pokles oxidu uhličitého, ktorý dosiahne kritickú hranicu 10 ppm.“



Iste, možno si niektoré rastliny vyvinú spôsob, ako prežiť v ešte nižších hladinách CO2 ako dnešné C4 rastliny. Lenže neuplynie veľa času a aj títo hypotetickí poslední mohykáni zaniknú. Mnohobunkové makroskopické rastliny budú minulosťou.

Zhruba 15 miliónov rokov po vymretí rastlín klesne hladina atmosférického kyslíka pod hranicu jedného percenta. Keďže takmer všetky živočíchy sú na kyslíku závislé, bude to znamenať vymretie prakticky celej živočíšnej ríše. Čoskoro kvôli extrémne nízkej hladine CO2 vymrú aj fotosyntetizujúce mikróby.

Svet získa novú tvár, a to nielen kvôli záhube suchozemských rastlín. Pevnina stratí meandrujúce rieky. Bez rastlinných koreňov, ktoré udržujú stabilitu brehov, ich nahradí iný typ riek, divočiace rieky, aké obvykle nachádzame v prostrediach nespevnených koreňovými sústavami, napríklad v púšťach či v blízkosti ľadovcov. Ďalšou dramatickou zmenou bude zánik pôd (okrem rozdrobených hornín ju tvorí aj organická hmota a neustále prevzdušňuje činnosť organizmov). Mechanické zvetrávanie čoskoro pokryje vegetáciou a pôdou nechránenú pevninu obrovskými dunami. Zem začne pripomínať púštny svet Arrakis z knižnej série Duna.

O 1 až 1,5 miliardy rokov

Smrť oceánov, Zem dokonale púštnym svetom

Na Zemi viac neexistuje zložitý život. Svietivosť Slnka v tomto čase presiahne 110 % dnešnej hodnoty. V dôsledku toho stúpne priemerná teplota na 50 a neskôr až 60 ° C a planéta začne rýchlo „strácať oceány do vesmíru“. Pravda, voda sa do vesmíru neodparí, ako sa niekedy hovorí. Namiesto toho molekuly vody v stratosfére roztriešti ultrafialové žiarenie na vodík, ktorý unikne, a ťažší kyslík, ktorý sa napokon naviaže na horniny a stane súčasťou horninových vrstiev.

Pozemské oceány budú oproti súčasným výrazne zredukované skôr, ako nastane „odparovanie do vesmíru“. Zahlbovanie (subdukcia) oceánskej kôry do zemského plášťa totiž vnáša do hlbín veľa vody (viazanej v mineráloch), ktorá je následne len čiastočne recyklovaná (späť na povrch sa dostáva napríklad odparovaním pri vulkanizme). Oceány tak budú o miliardu rokov obsahovať zrejme o tretinu menej vody ako dnes. Keď teploty spustia únik do vesmíru, zaniknú veľmi rýchlo. O približne 1,1 miliardy rokov po nich zostanú len gigantické soľné pláne.



Zem nestratí úplne všetku povrchovú vodu. Keďže bude pokračovať sopečná činnosť, pri ktorej sa odplyňuje magma bohatá na vodnú paru, ojedinelé zrážky i (dočasné?) vodné toky pretrvajú. Aj táto voda sa však bude strácať do kozmu.


-


Zem sa v budúcnosti zmení na púštny svet (vľavo) a neskôr na svet podobný dnešnej Venuši (vpravo).


O 1,5 až 2,5 miliardy rokov

Koniec života na povrchu Zeme, planéta pripomína Venušu 2

Voda pôsobí ako mazadlo pre platňovú tektoniku. Ak odstránite minerály obsahujúce vodu z posúvajúcich sa dosiek zemskej kôry, pohyby jej platní sa zastavia. Tým pádom ustane aj vulkanizmus spájaný so subdukciou oceánskej kôry. Sopečná činnosť spôsobená veľkými chocholmi magmy na miestach tzv. horúcich škvŕn ale pretrvá. S horúcimi škvrnami sa spájajú často obrovské vulkány, a tie napumpujú do atmosféry oxid uhličitý. Avšak nie na prospech životu.

Zem prakticky bez vody nebude schopná CO2 z atmosféry vymývať a viazať ho v horninách. Zopakuje sa scenár, aký pred dvomi miliardami rokov (ak nie neskôr) postihol Venušu. Zastavia sa síce postupné pohyby zemskej kôry a s nimi spojená postupná sopečná činnosť, útrobami Zeme generované teplo sa ale bude ventilovať aj periodickými fázami extrémnej sopečnej činnosti, ktorá zrejme pokryje väčšinu povrchu lávovými prúdmi (na Venuši tvoria 80 % povrchu).

Koncentrácia neodstraňovaného oxidu uhličitého v atmosfére napokon spôsobí extrémny skleníkový efekt. Pustú Zem zahalí hustá atmosféra, prehrievajúca povrch na asi 450 ° C. A keby oblohu neskrýval súvislý koberec mračien, potenciálnemu pozorovateľovi by sa na oblohe črtala galaxia Andromeda 10-násobne väčšia ako dnes – predzvesť veľkolepej galaktickej kolízie.

Iste, žiaden pozorovateľ, ani len mikrób, na Zemi v tom čase nebude. No život zrejme predsa len pretrvá - v hlbinách. Pre endolity žijúce kilometre pod povrchom a nezávislé od slnečného žiarenia ako aj od atmosférického kyslíka či uhlíka, sa za dve ani tri miliardy rokov nič zásadné nezmení. Budú naďalej nebadane a skromne existovať. Tak ako dnes, a to nielen v hlbinách Zeme, ale možnože aj hlbinách Marsu a Venuše.



-

Použitá a odporúčaná literatúra:
Hazen, R. M.: The Story of Earth. 2012.
Ward, P. & Kirschvink, J.: A New History of Life. 2015.

Obrázky: NASA, ESA
Páčia sa Vám naše články? Podporte nás

Zdieľajte článok






Za podporu ďakujeme

Pridať e-mail