Zabije nás CO2?

Naši planetu nečeká zrovna růžová budoucnost. Jedinou dobrou zprávou pro nás může být fakt, že se kolapsu biosféry na Zemi nedožijeme. Dojde k ní v daleké budoucnosti. (délka blogu 3 min.)

Co zničí pozemskou biosféru a zabije život na povrchu naší planety? Jak bude vypadat poslední pozemské hromadné vymírání živých druhů?

Slunce jako časovaná bomba

Naše centrální hvězda je zdánlivě stabilní - přesto mění v průběhu svého hvězdného života svou celkovou svítivost. V praxi to znamená, že v minulosti mělo svítivost menší a v budoucnosti se bude postupně zjasňovat a díky tomu také více ohřívat naši planetu.

To ohrozí život na pevninách - nová studie ovšem ukazuje, že suchozemská biosféra (rostliny, zvířata a houby na souši) pravděpodobně vydrží minimálně ještě další 1 miliardu roků bez větších vynucených změn - a možná to budou až 1,86 miliardy roků. Vědci se věnovali modelování budoucích podmínek na Zemi a zohledňovali i takové skryté faktory jakými jsou zvětrávání mořského dna nebo budoucí vulkanické emise CO2.

Slunce si můžeme představit jako obrovskou vesmírnou žárovku, které vysílá do všech směrů záření, vznikající v jeho nitru při termonukleárních reakcích. Na rozdíl od žárovky ale při stárnutí svůj výkon zvyšuje.

Za miliardu roků zesílí o 10%, což znamená, že se naší planetě dostane více tepla. Pozemský povrch se ohřeje o několik stupňů. To urychlí zvětrávání hornin - tedy chemickou reakci, při které déšť, kyslík a CO₂ (oxid uhličitý, neviditelný skleníkový plyn) rozpouští horniny jako vápenec nebo silikáty v granitu. CO₂ z atmosféry se uloží do sedimentů, což planetu pro změnu ochladí - a funguje jako přirozený termostat.

To zní vlastně dobře, CO2 by mohl v budoucnosti na naší planetě prodloužit dobu, po kterou na ní může existovat život. Co se ale stane, pokud tento termostat selže?

Záleží na tom, jak rychle probíhá zvětrávání hornin. Pokud bude příliš intenzivní a efektivní a sníží podíl CO2 pod 150 ppm, rostliny ztratí schopnost fotosyntézy (přeměny světla, vody a CO2 na cukry a kyslík).

Pokud bude pohlcování CO2 příliš pomalé, teplota překročí 50–60 °C a rostliny zahynou přehřátím.

Obecně se předpokládá, že taková budoucnost by mohla nastat za 1 miliardu roků nebo možná až za 1,6–1,86 miliardy roků.

Koloběh uhlíku

Když vědci zkoumali budoucí koloběh uhlíku, zohledňovali procesy, které přispívají k jeho nárůstu i úbytku v atmosféře naší planety. CO2 dodávají vulkány, které transportují CO2 z nitra země. Dnes se odhaduje množství CO2, které se dostane do atmosféry z hlubin Země na 7 biliónů molů za rok.

Jeden mol je množství látky, které obsahuje určitě pevně dané množství částic - přesněji 6,022 140 76 × 10²³ částic. Hmotnost jednoho molu se liší podle toho, jaké chemické prvky daná látka obsahuje. U vody váží jeden mol 18 g, u CO2 například 44 g.

Úbytek CO2 jde na vrub zvětrávání hornin. CO2 se zabudovává do jejich chemické struktury a tím se váže, takže z atmosféry mizí. Dnes se to děje zhruba stejně rychle jako se do ní dostává.

Rychlost zvětrávání je hodně závislá na teplotě, ostatně jako u spousty jiných chemických reakcí. V praxi to znamená, že už malý teplotní nárůst dramaticky zvyšuje pohlcování CO2.

V nové studii nyní vědci zohlednili nejen kontinentální zvětrávání hornin, ale doplnili model o oceánské zvětrávání a náhodné kolísání emisí CO2 vulkány.

Oceánské zvětrávání - podmořská demolice

Proces kontinentálního zvětrávání je poměrně dobře známý - za přispění deště se na silikátech vytváří jíly a vápenec. Oceánská forma procesu je před našima očima skryta 4 kilometrovým sloupcem vody. Čerstvý bazalt ze středooceánských hřbetů (na povrch se dostává díky tektonice zemských desek) reaguje s mořskou vodou.

Pokud bude podmořské zvětrávání horniny slabé, hodnota CO2 bude klesat pomaleji. Biosféra pak může přežít odhadem 1,86 miliardy roků. Zkolabuje nakonec přehřátím.

Při intenzivním zvětrávání podmořských hornin bude hodnota CO2 v atmosféře klesat rychleji. To zkrátí obyvatelnost naší planety o zhruba 300 milionů roků. Rostliny přitom nezahynou přehřátím, ale vyhladoví. CO2 je totiž jejich potravou.

Naše dnešní vědomosti naznačují, že zmiňovaný efekt je spíše slabý. Musíme ho ale ještě lépe zkoumat. Není vyloučeno, že naše dnešní data nejsou přesná.

Vliv vulkaniky na budoucnost planety

Procesy, které mění množství CO2 v atmosféře jsou svým způsobem příbuzné. Tektonika a pohyb zemských desek vyvolávají pohlcování CO2 čerstvými horninami a způsobují nedostatek CO2 a hladomor v říši rostlin. Zároveň je s tektonikou ale spojená i vulkanická činnost. Při ní se naopak CO2 do atmosféry doplňuje.

Vědci se samozřejmě snaží tyto procesy modelovat a popsat je pomocí matematiky. Výsledkem je kolísavý graf, který se vrací do normálního stavu s delší nebo kratší prodlevou. Aktivitu vulkánů sice zatím nikdo do budoucna předpovědět nemůže, můžeme ale statisticky vycházet z toho, že nitro Země chladne. Pokud bude chladnější a tím i nižší vulkanická činnost, (chladnoucí plášť Země), způsobí to snížení obyvatelnosti Země o dalších 100 miliónů roků, odhadují vědci.

Pro naši vlastní planetu to znamená, že by mohla být obyvatelná ještě další 1,5 miliardy roků.

Exoplanety a astrobiologie

Podobné procesy by mohly probíhat také na exoplanetách (myslíme tím samozřejmě Zemi podobné planety). Velikost jejich oceánů, poměr oceánů k velikosti pevniny atd. by pak mohly mít za následky jinou rovnováhu a koloběh CO2, což by mělo mít vliv na délku možné existence života. Různé úvahy vycházejí z toho, že pokud na nich může biosféra existovat dlouhou dobu, je větší pravděpodobnost vzniku života.

^{Zdroj: https://arxiv.org/html/2512.24538v1}