Une chute extrême d'oxygène étouffera finalement la plupart des formes de vie sur Terre

An Extreme Drop in Oxygen Will Eventually Suffocate Most Life on Earth

Une chute extrême d'oxygène étouffera finalement la plupart des formes de vie sur Terre

Actuellement, la vie complexe prospère sur notre planète grâce à son approvisionnement en oxygène. Mais l'atmosphère terrestre n'a pas toujours été comme aujourd'hui, et les scientifiques prédisent qu'à l'avenir, elle reviendra à un état riche en méthane et pauvre en oxygène. Respirez tranquille cependant. Cela ne se produira probablement pas avant un milliard d'années environ. Mais lorsque le changement surviendra, il se produira assez rapidement, selon une étude publiée en 2021. Ce changement ramènera la planète à un état similaire à celui d'avant le Grand Événement d'Oxydation (GOE) il y a environ 2,4 milliards d'années.

"Pendant de nombreuses années, la durée de vie de la biosphère terrestre a été discutée sur la base des connaissances scientifiques concernant l'éclaircissement constant du soleil et le cycle géochimique global des carbonates et des silicates", a déclaré Kazumi Ozaki, scientifique de l'environnement à l'Université de Toho au Japon, lors de la publication de l'étude. "Un corollaire de ce cadre théorique est un déclin continu des niveaux de CO2 atmosphérique et un réchauffement climatique à l'échelle géologique."

Les chercheurs affirment que l'oxygène atmosphérique ne sera probablement pas une caractéristique permanente des mondes habitables en général, ce qui a des implications pour nos efforts de détection de signes de vie ailleurs dans l'Univers. "Le modèle prévoit qu'une désoxygénation de l'atmosphère, avec une chute brutale de l'O2 atmosphérique à des niveaux rappelant ceux de la Terre archéenne, sera très probablement déclenchée avant le début des conditions de serre humide dans le système climatique terrestre et avant la perte importante d'eau de surface de l'atmosphère", a expliqué l'équipe dans son article.

À ce stade, ce sera la fin du chemin pour les êtres humains et la plupart des autres formes de vie qui dépendent de l'oxygène pour survivre au quotidien. Espérons donc que nous trouverons un moyen de quitter la planète d'ici le prochain milliard d'années. Pour parvenir à leurs conclusions, les chercheurs ont exécuté des modèles détaillés de la biosphère terrestre, en tenant compte des changements dans la luminosité du Soleil et de la baisse correspondante des niveaux de dioxyde de carbone, car ce gaz est décomposé par l'augmentation des niveaux de chaleur.

Moins de dioxyde de carbone signifie moins d'organismes photosynthétiques comme les plantes, ce qui entraînerait moins d'oxygène. Les scientifiques avaient déjà prédit que l'augmentation du rayonnement solaire éliminerait les eaux océaniques de la surface de notre planète dans environ 2 milliards d'années, mais le modèle ici – basé sur une moyenne de près de 400 000 simulations – indique que la réduction de l'oxygène tuera d'abord la vie. "La baisse de l'oxygène est très, très extrême", a déclaré Chris Reinhard, scientifique de la Terre à l'Institut de technologie de Géorgie, à New Scientist. "Nous parlons d'environ un million de fois moins d'oxygène qu'aujourd'hui."

Ce qui rend cette étude particulièrement pertinente aujourd'hui, c'est notre recherche de planètes habitables en dehors du système solaire. Des télescopes de plus en plus puissants sont mis en service, et les scientifiques veulent pouvoir savoir ce qu'ils doivent rechercher dans les masses de données collectées par ces instruments. Les chercheurs affirment qu'il est possible que nous devions rechercher d'autres biosignatures que l'oxygène pour avoir les meilleures chances de détecter la vie. Leur étude faisait partie du projet NASA NExSS (Nexus for Exoplanet System Science), qui étudie l'habitabilité des planètes autres que la nôtre.

Selon les calculs effectués par Ozaki et Reinhard, l'histoire habitable riche en oxygène de la Terre pourrait ne durer que 20 à 30 % de la durée de vie totale de la planète – et la vie microbienne continuera d'exister longtemps après notre disparition. "L'atmosphère après la grande désoxygénation est caractérisée par un méthane élevé, de faibles niveaux de CO2 et une absence de couche d'ozone", a déclaré Ozaki. "Le système terrestre sera probablement un monde de formes de vie anaérobies." La recherche a été publiée dans Nature Geoscience. Une version antérieure de cet article a été publiée en mars 2021.

Sự sụt giảm oxy nghiêm trọng cuối cùng sẽ khiến hầu hết sự sống trên Trái đất ngạt thở

Hiện tại, sự sống phức tạp đang phát triển mạnh trên hành tinh của chúng ta nhờ nguồn cung cấp oxy. Nhưng bầu khí quyển Trái đất không phải lúc nào cũng như ngày nay, và các nhà khoa học dự đoán rằng trong tương lai, nó sẽ trở lại trạng thái giàu khí mê-tan và ít oxy. Tuy nhiên, hãy thở phào nhẹ nhõm. Điều này có lẽ sẽ không xảy ra trong khoảng một tỷ năm nữa. Nhưng khi sự thay đổi đến, nó sẽ diễn ra khá nhanh chóng, theo nghiên cứu được công bố năm 2021. Sự thay đổi này sẽ đưa hành tinh trở lại trạng thái tương tự như trước Sự kiện Oxy hóa Lớn (GOE) cách đây khoảng 2,4 tỷ năm.

"Trong nhiều năm, tuổi thọ của sinh quyển Trái đất đã được thảo luận dựa trên kiến thức khoa học về sự sáng lên liên tục của mặt trời và chu trình địa hóa carbonate-silicate toàn cầu", Kazumi Ozaki, nhà khoa học môi trường tại Đại học Toho ở Nhật Bản, cho biết khi nghiên cứu được công bố. "Một hệ quả của khung lý thuyết này là sự suy giảm liên tục của nồng độ CO2 trong khí quyển và sự nóng lên toàn cầu trên quy mô thời gian địa chất."

Các nhà nghiên cứu cho rằng oxy trong khí quyển khó có thể là một đặc điểm vĩnh viễn của các thế giới có thể sinh sống nói chung, điều này có ý nghĩa đối với nỗ lực của chúng ta trong việc phát hiện các dấu hiệu sự sống ở xa hơn trong Vũ trụ. "Mô hình dự đoán rằng sự khử oxy trong khí quyển, với O2 khí quyển giảm mạnh xuống mức gợi nhớ đến Trái đất Thái cổ, rất có thể sẽ được kích hoạt trước khi bắt đầu các điều kiện nhà kính ẩm ướt trong hệ thống khí hậu Trái đất và trước khi mất một lượng lớn nước bề mặt từ khí quyển", nhóm nghiên cứu giải thích trong bài báo của họ.

Đến lúc đó, đó sẽ là dấu chấm hết cho con người và hầu hết các dạng sống khác phụ thuộc vào oxy để tồn tại hàng ngày, vì vậy hãy hy vọng rằng chúng ta sẽ tìm ra cách rời khỏi hành tinh này trong vòng một tỷ năm tới. Để đi đến kết luận, các nhà nghiên cứu đã chạy các mô hình chi tiết về sinh quyển Trái đất, tính đến những thay đổi về độ sáng của Mặt trời và sự sụt giảm tương ứng của nồng độ carbon dioxide, khi khí này bị phân hủy bởi nhiệt độ ngày càng tăng.

Ít carbon dioxide hơn có nghĩa là ít sinh vật quang hợp hơn như thực vật, điều này sẽ dẫn đến ít oxy hơn. Các nhà khoa học trước đây đã dự đoán rằng bức xạ tăng từ Mặt trời sẽ xóa sổ nước đại dương khỏi bề mặt hành tinh của chúng ta trong khoảng 2 tỷ năm nữa, nhưng mô hình ở đây – dựa trên trung bình gần 400.000 mô phỏng – cho biết sự suy giảm oxy sẽ giết chết sự sống trước. "Sự sụt giảm oxy là rất, rất nghiêm trọng", Chris Reinhard, nhà khoa học Trái đất tại Viện Công nghệ Georgia, nói với New Scientist. "Chúng ta đang nói về lượng oxy ít hơn khoảng một triệu lần so với hiện nay."

Điều khiến nghiên cứu này đặc biệt liên quan đến hiện tại là cuộc tìm kiếm các hành tinh có thể sinh sống bên ngoài Hệ Mặt trời. Các kính thiên văn ngày càng mạnh mẽ đang được đưa vào sử dụng, và các nhà khoa học muốn biết họ nên tìm kiếm gì trong khối lượng dữ liệu mà các công cụ này thu thập. Các nhà nghiên cứu cho biết có thể chúng ta cần tìm kiếm các dấu hiệu sinh học khác ngoài oxy để có cơ hội tốt nhất phát hiện sự sống. Nghiên cứu của họ là một phần của dự án NASA NExSS (Nexus for Exoplanet System Science), đang điều tra khả năng sinh sống của các hành tinh khác ngoài Trái đất.

Theo tính toán của Ozaki và Reinhard, lịch sử có thể sinh sống giàu oxy của Trái đất cuối cùng có thể chỉ kéo dài 20-30% tuổi thọ tổng thể của hành tinh – và sự sống vi sinh vật sẽ tiếp tục tồn tại rất lâu sau khi chúng ta biến mất. "Bầu khí quyển sau sự khử oxy lớn được đặc trưng bởi nồng độ mê-tan cao, mức CO2 thấp và không có tầng ozone", Ozaki nói. "Hệ thống Trái đất có lẽ sẽ là một thế giới của các dạng sống kỵ khí." Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Geoscience. Một phiên bản trước đó của bài báo này đã được xuất bản vào tháng 3 năm 2021.