Kaikkien kasvien ja eläinten lopullinen kuolema maailmasta saattaa koittaa vasta 700 miljoonaa vuotta myöhemmin kuin aikaisemmin on arvioitu, yhdysvaltalais-israelilainen geotieteen tutkijaryhmä on tuoreeltaan laskenut. Noin 1000 miljoonan vuoden sijasta elämällä olisikin aikaa edessään 1700 miljoonaa vuotta.
R. J. Grahamin, Italy Halevyn ja Dorian Abbottin laskelma perustuu parametreihin, jotka suhteuttavat toisiinsa Maan lämpötilan, ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden, kasvien keskimääräisen kasvunopeuden sekä erään keskeisen kemiallisen vakion: sen, miten nopeasti hiilidioksidia poistuu ilmasta rapautumisreaktioissa silikaattikivien kanssa.
Uusien laskemien mukaan elämän tappaisi Maan pinnalta lopulta kuumeneminen, kun Aurinko ikääntyessään muuttuu vähitellen kirkkaammaksi.
Perinteisen käsityksen mukaan elämän tuomiopäivä olisi aiheutunut jo satoja miljoonia vuosia aiemmin toisesta syystä. Kun hiilidioksidin määrä ilmakehässä on laskenut liian alas, kasvit eivät voi enää yhteyttää, vaan ne kuolevat. Samalla ravintoketjut romahtavat.
Suurin osa nykyisistä kasvilajeista ei enää selviydy, jos hiilidioksidin pitoisuus laskee 30–150 miljoonasosan alle, mutta niin sanottuun C₄-yhteytysmekanismiin (*) kykeneville kasveille raja on alempi, joskus jopa alle 10 ppm. Niinpä geologista tulevaisuutta koskevissa simulaatioissa usein sijoitetaan hiilidioksidipitoisuuden kriittinen arvo välille 3–10 ppm, tutkijat kirjoittavat.
Tutkijoiden tieteellinen artikkeli on julkaistu arvostetussa The Planetary Science Journal -lehdessä. Aiheesta uutisoi Phys.org.
CO₂ vähenee, jos aikaskaala on satoja miljoonia vuosia
Hiilidioksidin väheneminen ilmakehässä geologisten ajanjaksojen myötä on itsessään jo kauan tunnettu tosiasia. Vaikka ihmiselämän aikamittakaavassa CO₂-päästöt ovat muodostuneet melkoiseksi ongelmaksi, satojen miljoonien vuosien kuluessa hiilidioksidin pitoisuus ilmassa on laskenut.
Ilmiö aiheutuu kemiasta. Lievästi happamana kaasuna hiilidioksidi reagoi hitaasti eräiden lievästi emäksisten silikaattikivien kanssa, niin että muodostuu kiinteää kalkkikiveä ja piidioksidia.
Vaikka osa hiilidioksidista kiertää takaisin ilmaan tulivuorenpurkauksissa, nettotase on ollut Maan historiassa negatiivinen. Itse asiassa geokemistit ovat arvioineet aiemmin, että 99,6 prosenttia Maan alkuperäisestä hiilidioksidista olisi kivettynyt kalkkikallioksi.
Erityisen nopeasti hiilidioksidin määrä ilmakehässä on pudonnut edellisen noin 100 miljoonan vuoden aikana, kun mannerliikunnat ovat hidastuneet. Sen seurauksena kiveä – myös kalkkikiveä – on uponnut Maan vaipan syvyyksiin tulivuorten sulateltavaksi liian vähän.
Vastaavalla tavalla silkka fakta on se, että Aurinko tulee muuttumaan satojen miljoonien vuosien kuluessa nykyistä kuumemmaksi.
Mitä parametrit kertovat?
Vaikka nämä kaksi faktaa ovat vakiintunutta tiedettä, Grahamin ryhmän uudet laskutulokset ovat tarkkuudeltaan lähinnä suuntaa-antavia. Perusilmiöt tunnetaan, mutta monien keskeisten parametrien arvoja ei tiedetä nykyisinkään tarkasti.
Itse asiassa tästä epävarmuudesta koko uusi tutkimus sai motivaationsa. Useat viime vuosina tehdyt tutkimukset ovat alkaneet viitata parametriavaruudessa uuteen suuntaan, joten Graham kollegoineen päätti selvittää, miten se vaikuttaa lopputulokseen.
Perinteisesti on oletettu, että rapautumisen nopeus riippuu jyrkästi lämpötilasta ja melko lievästi hiilidioksidin määrästä, mutta monet uudet tutkimukset ovat kertoneet päinvastaista.
Yhtälöt toisiinsa kytkeneet simulaatiot paljastivat tämän jutun alussa mainitun yllätyksen. Jos kumpi tahansa päinvastaisuus pitäisi paikkansa, hiilidioksidin määrä ilmakehässä ei laskisikaan liian alas, ja elämän tuhoutuminen lykkäytyisi satoja miljoonia vuosia myöhemmäksi.
Entä ihmiskunnan päästöt?
Miten ihmiskunnan hiilidioksidipäästöt haittaavat tai avittavat biosfääriä satojen miljoonien vuosien aikamittakaavassa, Grahamin ryhmän tulokset eivät suoraan ota kantaa. Kaksi toisilleen vastakkaista asianhaaraa on kuitenkin helppo päätellä itse.
Ensiksikin yleisellä tasolla voidaan todeta, että ilmakehän ylimääräinen hiilidioksidi ei välttämättä ole uhka satojen miljoonien vuosien tarkastelujaksolla, kunhan päästöt eivät kasva aivan mittasuhteettomiksi.
Tämä johtuu täsmälleen siitä rapautumismekanismista, joka yllä kuvailtiin. Hiilidioksidia on Maan historiassa lähinnä poistunut ilmasta, ja sitä todennäköisesti poistuisi jatkossakin. Niinpä palauttaminen kiertoon kasvien hyödynnettäväksi tarkoittaa elämälle ensimmäisenä arvauksena myönteistä tulosta erittäin pitkillä aikaväleillä.
Toisaalta uusimmat tulokset antavat viitteitä siitä, että asia voi olla myös päinvastoin. Jos geokemialliset parametrit ovat uusien tutkimusten mukaiset, ylimääräistä hiilidioksidia ei tarvitakaan. Niinpä pienempi määrä CO₂:a helpottaisi lähitulevaisuuden lisäksi myös kaukaista tulevaisuutta, kun lämpökuolema siirtyisi pidemmälle.
Lumipallo-Maan uhka
Todellinen vastaus siihen, millaisia muutoksia ihmiskunta on ennalta virittänyt biosfäärille kaukaiseen tulevaisuuteen, saattaa olla myös jotakin edellisten vastausten välistä. Pienestä määrästä päästöjä on saattanut koitua hyvää, mutta tämä kiintiö on nyt todennäköisesti täytetty.
Tämä johtuu vaikutuksista keskipitkällä geologisella aikavälillä eli noin 10–20 miljoonan vuoden skaalassa.
Reilu vuosi sitten tunnettu yhdysvaltalainen ilmastotutkija, joskus myös vanhemman polven ilmastoaktivistiksi nimitetty James Hansen huomautti planeetan laajuisen jääkauden mahdollisuudesta. Hiilidioksidin määrän luontainen väheneminen olisi luultavasti johtanut tähän parissakymmenessä miljoonassa vuodessa, jos ihmiskunta ei olisi keinotekoisesti kohottanut CO₂-pitoisuutta.
Lisää aiheesta:
Päiväntasaajan jäätymisen kynnys, noin 50–90 ppm CO₂, on paljon korkeampi kuin pitoisuus, joka tappaisi viimeisetkin kasvit. Tästä syystä Hansenin laskut eivät ole ristiriidassa Grahamin tulosten kanssa.
Ihmiskunnan päästöjen vuoksi Lumipallo-Maan riski on Hansenin ja hänen työtoveriensa mukaan nyt vältetty ”kaikilla aikaskaaloilla, joilla on mitään väliä käytännössä”. Niinpä tällä hetkellä hiilidioksidipäästöt pitäisi vain yksinkertaisesti saada kuriin.
Hansenin ryhmän tutkimusartikkeli julkaistiin toissa syksynä lehdessä nimeltä Oxford Open Climate Change. Se on vapaasti luettavissa. Lumipallo-Maata koskeva tekstinkappale löytyy artikkelin sivulta 14.
(*) C₄-kasveja ovat muun muassa sokeriruoko ja maissi. C₄-kasvit vaativat paljon lämpöä ja valoa, mutta näiden edellytysten täyttyessä ne kasvavat erittäin nopeasti. Vaikka C₄-lajeja on vain kolme prosenttia kasvilajeista, niiden biologinen tuotanto vastaa lähes neljäsosaa kaikesta.