Nghiên cứu mới hé lộ thời điểm sự sống trên Trái Đất bắt đầu biến mất

Ảnh minh họa: Getty.

Một nghiên cứu mới cho thấy sự sống trên Trái Đất sẽ không kéo dài đến khi Mặt Trời biến thành sao khổng lồ đỏ. Thay vào đó, hành tinh của chúng ta có thể bắt đầu mất khả năng duy trì sự sống chỉ sau khoảng 1,8 tỷ năm nữa, khi Mặt Trời ngày càng sáng hơn và bầu khí quyển dần cạn kiệt khí CO₂ cần thiết cho thực vật.

Kết quả được công bố trên tạp chí JGR Atmospheres, cho thấy "hạn sử dụng" của sinh quyển Trái Đất có thể đến sớm hơn rất nhiều so với thời điểm Mặt Trời bước vào giai đoạn cuối vòng đời, vốn được dự đoán xảy ra sau khoảng 5 tỷ năm.

Mặt Trời ngày càng sáng hơn

Hiện nay, Mặt Trời vẫn là một ngôi sao lùn vàng thuộc dãy chính, đang duy trì phản ứng nhiệt hạch bằng cách đốt hydro.

Tuy nhiên, theo thời gian, độ sáng của Mặt Trời không ngừng tăng lên. Các nhà nghiên cứu cho biết cứ khoảng 110 triệu năm, độ sáng của Mặt Trời lại tăng thêm khoảng 1%.

So với thời điểm Hệ Mặt Trời mới hình thành, Mặt Trời hiện phát ra nhiều năng lượng hơn khoảng 33%.

Trong khoảng 5 tỷ năm nữa, khi nguồn hydro cạn kiệt, Mặt Trời sẽ bắt đầu đốt heli, phình to thành sao khổng lồ đỏ (Red Giant) và nhiều khả năng sẽ nuốt chửng Trái Đất.

Tuy nhiên, các nhà khoa học cho rằng hành tinh của chúng ta sẽ không thể duy trì sự sống lâu đến như vậy.

Điều gì sẽ giết chết sự sống trước?

Theo nhóm nghiên cứu, khi Mặt Trời sáng hơn, Trái Đất sẽ phải đối mặt với lượng bức xạ ngày càng lớn.

Để cân bằng nhiệt độ, chu trình carbon dài hạn của hành tinh sẽ dần hút CO₂ khỏi khí quyển và khóa chúng trong các lớp đá carbonate. Điều này giúp giảm hiệu ứng nhà kính nhưng lại khiến thực vật ngày càng thiếu nguyên liệu cho quá trình quang hợp.

Nói cách khác, Trái Đất sẽ tự "làm mát" bằng cách loại bỏ CO₂, nhưng chính quá trình đó lại khiến thực vật chết dần.

Những nghiên cứu trước đây từng dự đoán thực vật có thể biến mất chỉ sau khoảng 100 triệu năm, nhưng các mô hình mới sau đó đã nâng mốc này lên khoảng 1,5 tỷ năm khi tính đến sự khác biệt giữa các cơ chế quang hợp của từng nhóm thực vật.

Không phải mọi loài cây đều "chết" cùng lúc

Khoảng 95% thực vật trên Trái Đất sử dụng cơ chế quang hợp C3, đòi hỏi nồng độ CO₂ khoảng 150 phần triệu (ppm) để tồn tại.

Trong khi đó, nhóm thực vật quang hợp C4 như ngô, nhiều loại cỏ hay cỏ dại chỉ cần khoảng 15 ppm CO₂.

Đặc biệt, các loài thực vật sử dụng cơ chế CAM như xương rồng và lan có thể sống với nồng độ CO₂ cực thấp, chỉ khoảng 1 ppm.

Chính vì vậy, các loài này được dự đoán sẽ là những "người sống sót cuối cùng" của giới thực vật.

Hai kịch bản cho tương lai Trái Đất

Để đánh giá thời điểm sinh quyển sụp đổ, nhóm nghiên cứu đã xây dựng 29 mô hình khí hậu, kết hợp nhiều mức nhiệt độ và nồng độ CO₂ khác nhau.

Hai kịch bản cực đoan nhất gồm:

Kịch bản phong hóa yếu (Weak Weathering): CO₂ trong khí quyển gần như không giảm, nhưng nhiệt độ Trái Đất tăng mạnh do Mặt Trời sáng hơn.

Kịch bản phong hóa mạnh (Strong Weathering): Nhiệt độ vẫn ổn định hơn nhưng CO₂ giảm xuống dưới mức cần thiết để thực vật tồn tại.

Ở kịch bản đầu tiên, các loài thực vật quang hợp CAM có thể tồn tại đến khoảng 1,87 tỷ năm nữa.

Trong kịch bản thứ hai, nếu chỉ xét các loài thực vật hiện nay, sự sống thực vật sẽ chấm dứt sau khoảng 1,35 tỷ năm. Tuy nhiên, nếu lấy các loài CAM làm ngưỡng cuối cùng, mốc này vẫn có thể kéo dài tới 1,84 tỷ năm.

Khi đại dương cũng biến mất

Các nhà khoa học cho biết sự sụp đổ của hệ thực vật gần như diễn ra cùng thời điểm Trái Đất bắt đầu mất các đại dương.

Độ sáng ngày càng lớn của Mặt Trời sẽ khiến nước bốc hơi mạnh, hơi nước thoát dần ra ngoài không gian, khiến các đại dương biến mất theo thời gian.

Đây được xem là một trong những cột mốc đánh dấu sự kết thúc của khả năng duy trì sự sống trên hành tinh.

Sự sống vẫn có thể khiến các nhà khoa học bất ngờ

Dù vậy, nhóm nghiên cứu cũng nhấn mạnh rằng các mô hình hiện nay chỉ dựa trên cách thực vật quang hợp ở thời điểm hiện tại.

Trong hơn 4 tỷ năm lịch sử, sự sống trên Trái Đất đã nhiều lần thích nghi với những biến đổi khắc nghiệt của môi trường.

Vì thế, không loại trừ khả năng trong tương lai rất xa, các dạng sống mới có thể tiến hóa để tồn tại dưới điều kiện mà ngày nay con người cho là không thể.

Theo các tác giả, cần thêm nhiều mô hình khí hậu ba chiều và các nghiên cứu liên ngành để xác định chính xác hơn thời điểm sự sống trên Trái Đất thực sự đi đến hồi kết.