Учёные выяснили, что будет, если на Земле исчезнет кислород на 5 секунд
Один из теоретических вопросов, которые могут прийти в голову в 2 часа ночи при бессоннице – а что случится, если на Земле исчезнет кислород на 5 секунд? Погибнут ли люди? Давайте разберёмся.
Рассмотрим два уровня вопроса: вещественный и молекулярный.
«Кислорода не хватит на двоих»
Представить такую катастрофу сложно, но что если? Уже бегать с криками «мы все умрём»? Погодите радоваться. Кислород в составе воздуха – тот важный элемент, без которого на Земле не обходится живое, это факт. Дышать человеку без кислорода будет нечем (а также животным, растениям, вымрут и аэробные микроорганизмы), это тоже факт. Однако не всё так просто.
Фото: https://pixabay.com/photos/milky-way-universe-person-stars-1023340/
Человеческий организм, кажется, готов максимально ко всему. Дышать азотом за 5 секунд он не научится, но резервы тела позволят пережить эту маленькую трагедию. Клетки в кратковременном дефиците кислорода смогут перестроиться на производство важных белков, смертельного исхода не будет.
В конце концов, вы же можете задержать дыхание на 5 секунд? Нет? Пора тренироваться!
«Ёжик, а если меня совсем-совсем нет?»
Нужно отметить сразу: если мы лишимся атомов кислорода на 5 секунд, в том числе из всех его химических соединений (вода, озон, соли и т.д.) – последствия могут быть куда хуже. Объявит ли это нам конец?
«Я лежу в темноте»
В темноте окажется не один герой Бутусова – все. В тех частях планеты, где будет день, небо вмиг окажется тёмным. Рассеивание света воздухом будет происходить по-другому, и наименьшие отражённые частицы окрасят его практически в чёрный.
«Мгновенный автозагар»
Все люди, находившиеся на улице в солнечный ясный день, мгновенно получат серьёзные ожоги. Озоновый слой, состоящий из трёхатомного кислорода исчезнет и перестанет защищать нас от жёсткого солнечного излучения, радиации и УФ-лучей.
«А над нами километры воды»
Вода с поверхности Земли моментально превратиться в газ и поднимется над головами. Вернее, водород, оставшийся от H2O. Причём, без кислорода водород сможет подняться достаточно далеко – до верхних слоёв атмосферы, если вовсе не в космос.
Земля будущего
Земная кора имеет в составе 46 % кислорода. Почва под ногами ссохнется и растрескается (вся влага в ней, собственно, тоже улетучится). Трава рассыплется в труху.
Атмосферное давление понизится на 21 %. Метеозависимым придётся несладко, внутреннее ухо и вовсе лопнет.
Практически всё, что окружает нас в этой жизни, превратится в металлическую пыль. Кислород является важным составляющим во многих химических соединениях на молекулярном уровне, и без него соединения либо изменятся, либо развалятся. В пыль превратятся дома, машины, ваша любимая одежда, дорожные покрытия. Всё, на что вы зарабатывали и платили налоги, мгновенно пойдёт прахом.
Элементы внутри нас, в составе которых был кислород, разрушится. Останется даже не мокрое пятно – лишь след из углерода, фосфора, азота и других «выживших» элементах.
Так всё-таки – умрём?
Незавидная участь или избавление от страданий нас непременно ждёт в гипотетической ситуации, если на Земле исчезнет кислород на 5 секунд. Это точно. Так что можно оставить тренировки по задержке дыхания. Радует, что мы не успеем такое почувствовать и осознать – только если у вас не проснётся паучье чутьё.
Что будет, если кислород исчезнет с Земли на 5 секунд
Кислород – третье по количеству вещество в мире. Он помогает нам не только дышать, а еще и производить различные материалы. Так что случится, если он вдруг пропадет?
Если мы рассмотрим недостаток кислорода в атмосфере как простое отсутствие его в воздухе, вы, скорее всего, не захотите путешествовать. Без кислорода двигатели внутреннего сгорания, которых только в США 215 миллионов, не смогут работать. Машины перестанут заводиться, а те, что уже двигались, немедленно заглохнут. Примем во внимание, что около 100 самолетов взлетают и садятся каждую минуту, значит, случится несколько аварий при взлете. А вот те суда, которые уже были в небе, смогут протянуть эти 5 секунд без кислорода, планируя по воздуху.
А что если?
Задохнетесь ли вы? Кислород играет ключевую роль в дыхании, но у нашего тела есть механизмы, позволяющие пережить временное отсутствие кислорода. Например, во время интенсивных физических упражнений клетки мышц расходуют весь кислород и переключатся на процесс ферментации молочной кислоты, когда для производства энергии используется глюкоза. Клетки в дефиците кислорода перепрограммируют сами себя, чтобы в приоритете было производство самых необходимых белков. И вообще, если вы способны задержать дыхание на 5 секунд, то вы, скорее всего, переживете пятисекундный апокалипсис без кислорода.
Но если рассмотреть вопрос, что случится, если исчезнет атом кислорода. И сотрется из таких веществ как вода, кварц, озон. Последствия будут более пугающими. Почти все предметы, которыми мы пользуемся в нашей жизни, превратятся в металлическую пыль в ту же секунду, как исчезнет кислород.
В этот список входят, машины, дороги, дома и одежда. И многое другое. Потому что материалы типа бетона, дерева, стекла, камней и хлопка содержат компоненты, основанные на атомах кислорода. И пока все ваши любимые вещи и места превращаются в пыль, сама планета испытает серьезные перемены. Кислород составляет 46% Земной коры. Трава под ногами исчезнет, мировой океан станет просто газом H2.
Но вам не придется стать свидетелем этого удивительного превращения. Наши клетки, содержащие много воды, также превратятся в газ и испарятся. Мы все также превратимся в пыль. 75% элементов, из которых мы состоим, разрушатся. Останется только след из азота, углерода, фосфора и других элементов.
Так что без кислорода мы все будем чувствовать себя очень плохо.
Когда на Земле исчезнет кислород и к чему это приведет?
Как бы жутко это не было осознавать, когда-нибудь человечество и большая часть животных на Земле полностью вымрет. Если мы сможем взять под контроль количество выбрасываемого мусора и парниковых газов в окружающую среду, глобальная катастрофа произойдет только спустя два миллиарда лет, что вполне неплохо. Ученые считают, что именно через это время на нашей планете не останется воды — солнечная радиация попросту сотрет с лица Земли моря и океаны. Но недавно группа американских и японских ученых выдвинула предположение, что массовое вымирание может произойти на миллиард лет раньше из-за исчезновения кислорода. Но этом случае наша планета не пустыней — на ней смогут жить микроскопические организмы, которые способны существовать даже без кислорода. Прогнозы ученых все равно звучат довольно страшно, так что давайте изучим результаты научной работы подробнее.
Примерно так будет выглядеть Земли через 1-2 миллиарда лет. В этом почти нет сомнений
Исчезновение кислорода на Земле
Пугающими прогнозами ученых поделилось научное издание Science Alert. Возможная причина гибели большей части живых организмов на нашей планете была выявлена при помощи компьютерной симуляции. Если говорить по-простому, ученые приняли во внимание то, как в будущем будет меняться яркость Солнца. На основе этих данных они выяснили, как может меняться уровень углекислого газа — чем на Земле теплее, тем его меньше. В общем числе авторам научной работы удалось создать около 400 тысяч симуляций. Понижение уровня углекислого газа наверняка станет причиной гибели растений, без которых в атмосфере планеты закончится кислород.
Без кислорода Земля превратится в пустыню. На фото — вариант далеко не самого худшего стечения обстоятельств
Какой будет Земля через миллиард лет?
По словам авторов исследования, при отсутствии кислорода наша планета вернется в состояние архейской Земли. Архейский эон — это самый древний этап существования планеты. По расчетам ученых, он начался примерно 3,8 миллиарда лет назад и длился вплоть до кислородной катастрофы около 2,5 миллиарда лет назад. В те времена на нашей планете могли существовать разве что анаэробные (не нуждающиеся в кислороде) организмы. Так что через миллиард лет хозяевами Земли могут снова стать микробы. В этом особенно уверен один из авторов научной работы Кадзуми Одзаки (Kazumi Ozaki):
Для атмосферы Земли после исчезновения кислорода будут характерны повышенное содержанием метана, низкий уровень углекислого газа и отсутствие озонового слоя. Планета Земля, вероятно, станет домом для анаэробных форм жизни, — объяснил ученый.
Через миллиард лет на Земле останутся только анаэробные организмы, которым не нужен кислород
Другой автор исследования Крис Рейнхард (Chris Reinhard) подчеркнул, что кислород исчезнет не ранее чем спустя миллиард лет. Но когда это время наступит, жизненно необходимый кислород будет исчезать стремительно. Живые организмы могут даже не заметить, как кислорода в атмосфере Земли станет примерно в миллион раз меньше, чем сейчас. Это станет переломным моментом в жизни большинства живущих сегодня организмов, особенно людей. Так что на существование человечества спустя 1-2 миллиарда лет надеяться точно не стоит.
Архейский эон в представлении художника
Причины исчезновения человечества
Вполне может быть, что человечество исчезнет гораздо раньше. Некоторые ученые считают, что цивилизованный мир будет стерт с лица Земли уже в 2050 году. Корнем массового вымирания людей, как вы уже могли догадаться, явно станет глобальное потепление. Мы уже несколько лет подряд ощущаем на себе то, что климат на Земле становится теплее. А все потому, что атмосфера планеты сильно загрязнена парниковыми газами. Солнце легко нагревает земную поверхность, а получившееся тепло «улететь» обратно в космос не может. Повышение температуры воздуха влечет за собой огромное количество ужасных последствий: быстрое распространение болезней, возникновения голода из-за проблем с сельским хозяйством, затопление огромных городов из-за таяния ледников и так далее. О том, каким может стать наша планета в 2050 из-за последствий глобального потепления, можете почитать в этой статье.
В будущем человечество может исчезнуть из-за потопа
Чтобы не пропускать важные новости науки и технологий, подпишитесь на нас в Пульсе Mail.ru
А вообще, сценариев начала апокалипсиса очень много. Конец света может наступить не только из-за климатических изменений, но и по причине распространения опасной болезни. Представьте, что вы внезапно узнали дату начала апокалипсиса — куда вы пойдете, чтобы спастись? На нашем сайте есть отличная статья про то, где лучше всего нужно прятаться людям в случае начала конца света. Думаю, эта тема будет очень вам интересна, особенно в это непростое время. Вот ссылка.
Новости, статьи и анонсы публикаций
Свободное общение и обсуждение материалов
Уходящий год запомнится не только пандемией COVID-19, но и потрясающими и иногда просто поражающими воображение научными достижениями. Предлагаем насладиться подоборкой лучших научных снимков 2020 года. Вас ждут потрясающие фотографии астероидов, прозрачных кальмаров и роботизированных рук 🖼
Каждый год на нашей планете регистрируются миллионы землетрясений — подземных толчков, которые иногда приводят к разрушению зданий и гибели людей. Чтобы пред…
Все мы говорим о том, что природа загрязняется отходами человека. Это действительно так. Вокруг нас много свалок, которые постоянно пополняются. Что-то, мину…
Кислород точно исчезнет: что будет с Землей без главного источника жизни
Моделирование климата Земли показывает, что более чем через миллиард лет количество кислорода в атмосфере нашей планеты уменьшится почти в 100 раз. Что ждет планету после?
Читайте «Хайтек» в
Атмосфера Земли
Атмосфера — газовая оболочка небесного тела, удерживаемая около него гравитацией. Поскольку не существует резкой границы между атмосферой и межпланетным пространством, то обычно атмосферой принято считать область вокруг небесного тела, в которой газовая среда вращается вместе с ним как единое целое. Толщина атмосферы некоторых планет, состоящих в основном из газов (газовые планеты), может быть очень большой.
Атмосфера Земли содержит кислород, используемый большинством живых организмов для дыхания, и диоксид углерода, потребляемый растениями и цианобактериями в процессе фотосинтеза. Атмосфера также является защитным слоем планеты, защищая ее обитателей от солнечного ультрафиолетового излучения и метеоритов.
Атмосфера есть у всех массивных тел — газовых гигантов и большинства планет земного типа в Солнечной системе, кроме Меркурия.
Атмосферой принято считать ту область вокруг Земли, в которой газовая среда вращается вместе с Землёй как единое целое. Она переходит в межпланетное пространство постепенно, в экзосфере, начинающейся на высоте 500–1000 км от поверхности Земли.
По определению, предложенному Международной авиационной федерацией, граница атмосферы и космоса проводится по линии Кармана, расположенной на высоте 100 км, выше которой авиационные полеты становятся полностью невозможными.
NASA использует в качестве границы атмосферы отметку в 122 км (400 000 футов), где «шаттлы» переключались с маневрирования с помощью двигателей на аэродинамическое маневрирование.
Атмосфера Земли возникла в результате двух процессов: испарения вещества космических тел при их падении на Землю и выделения газов при вулканических извержениях (дегазация земной мантии). С выделением океанов и появлением биосферы атмосфера изменялась за счет газообмена с водой, растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах.
В настоящее время атмосфера Земли состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения).
История образования атмосферы
Согласно наиболее распространенной теории, атмосфера Земли на протяжении истории последней перебыла в трех различных составах. Первоначально она состояла из легких газов (водорода и гелия), захваченных из межпланетного пространства. Это так называемая первичная атмосфера.
На следующем этапе активная вулканическая деятельность привела к насыщению атмосферы и другими газами, кроме водорода (углекислым газом, аммиаком, водяным паром). Так образовалась вторичная атмосфера. Эта атмосфера была восстановительной. Далее процесс образования атмосферы определялся следующими факторами:
Постепенно эти факторы привели к образованию третичной атмосферы, характеризующейся гораздо меньшим содержанием водорода и гораздо большим — азота и углекислого газа (образованы в результате химических реакций из аммиака и углеводородов).
Кислород в атмосфере
Состав атмосферы начал радикально меняться с появлением на Земле живых организмов, в результате фотосинтеза, сопровождающегося выделением кислорода и поглощением углекислого газа.
Первоначально кислород расходовался на окисление восстановленных соединений — аммиака, углеводородов, закисной формы железа, содержавшейся в океанах и другом.
По окончании данного этапа содержание кислорода в атмосфере стало расти. Постепенно образовалась современная атмосфера, обладающая окислительными свойствами. Поскольку это вызвало серьезные и резкие изменения многих процессов, протекающих в атмосфере, литосфере и биосфере, это событие получило название Кислородная катастрофа.
Почему кислород исчезает из атмосферы?
Оказалось, что в течение этого времени с Земли происходит довольно стабильная утечка кислорода со скоростью примерно 8,4 промилле за миллион лет. В частности за последние 800 тыс. лет в атмосфере стало примерно на 0,7% меньше кислорода.
Уменьшение количества кислорода в атмосфере происходит довольно медленно. Вероятно, в ближайшие миллионы лет оно не угрожает человеческой жизни. Но информация о природе таких циклов очень важна для науки.
Нужно знать, под влиянием каких факторов происходят изменения. Эту информацию можно использовать в том числе при терраформировании Марса, когда люди начнут заселение Красной планеты. Вероятно, нам придется повышать количество кислорода в марсианской атмосфере.
Почему кислород исчезает?
Ученые еще не пришли к единому мнению, почему атмосфера Земли медленно теряет кислород. Есть две гипотезы.
Кислород исчезнет полностью?
Да, по крайне мере к такому выводу пришли японский ученый из Университета Тохо Казуми Озаки и его американский коллега Кристофер Рейнхард из Технологического института Джорджии.
Специалисты смоделировали эволюцию атмосферы нашей планеты с учетом геологических, биологических и климатических факторов. В результате они выяснили, что земная атмосфера останется относительно стабильной еще около миллиарда лет, а после этого за несколько тысяч лет она превратится в практически бескислородную.
По мнению ученых, причина катастрофы будет заключаться в возросшей активности Солнца, из-за которой в атмосфере снизится содержание углекислого газа. Когда этот показатель дойдет до критической точки, на планете нарушится процесс фотосинтеза, и кислород перестанет поступать в атмосферу.
Биосфера не успеет адаптироваться к таким значительным изменениям среды. Мир примитивных анаэробных микробов, который сегодня скрывается в тени, снова возьмет верх.
Вывод авторов работы
Как Земля будет без кислорода?
Такое состояние уже было с нашей планетой до кислородной катастрофы.
Поскольку подавляющая часть организмов того времени была анаэробной, неспособной существовать при значимых концентрациях кислорода, произошла глобальная смена сообществ: анаэробные сообщества сменились аэробными, ограниченными ранее лишь «кислородными карманами». Анаэробные же сообщества, наоборот, оказались оттеснены в «анаэробные карманы» (образно говоря, «биосфера вывернулась наизнанку»).
В дальнейшем наличие молекулярного кислорода в атмосфере привело к формированию озонового экрана, существенно расширившего границы биосферы, и к распространению более энергетически выгодного (по сравнению с анаэробным) кислородного дыхания.
Ученые рассказали, когда на Земле исчезнет весь кислород
Несколько дней назад новостные сайты разразились пугающими заголовками: «Ученые предсказали катастрофу земной атмосферы! Солнце выжжет весь кислород на Земле!» Сообщения правдивы: кислород действительно исчезнет, и ученые действительно об этом сообщают. Вот только ждать катастрофы придется довольно долго. Подробнее – в материале нашего научного обозревателя Николая Гринько.
Все звезды во Вселенной проходят в своем развитии несколько стадий, и наше Солнце не исключение. Приблизительно через миллиард лет его активность вырастет настолько, что все молекулы углекислого газа в земной атмосфере распадутся. Углекислый газ нужен растениям для фотосинтеза, без него вся флора погибнет и атмосфера Земли постепенно останется без кислорода. Процесс этот, по подсчетам ученых, займет пару тысяч лет, и выжить в таких условиях смогут только простейшие анаэробные организмы. Именно об этом идет речь в статье Казуми Озаки из Университета Тохо и его американского коллеги Кристофера Рейнхарда из Технологического института Джорджии.
Есть повод поговорить о том, что ждет нашу планету в отдаленном, очень отдаленном будущем. На эту тему существует довольно много теорий, большинство которых складываются в единую, пусть и не слишком радостную картину.
Сейчас Земля находится в межледниковой эпохе, которая, по предположениям, закончится через 25 тысяч лет – планета вновь покроется ледниками. Правда, сегодня человечество так активно вырабатывает парниковые газы, что начало следующего оледенения может задержаться на пару тысячелетий. Радует, что долго вредить атмосфере мы не сможем: предполагается, что ископаемое топливо, которое мы активно сжигаем, закончится уже к 2200 году. Но и за этот срок вред для биосферы может достичь колоссального уровня и даже стать необратимым.
Все мы знаем, что когда-то на Земле был один-единственный суперконтинент, которому сегодня дали название Пангея. Затем он раскололся на несколько частей, образовав современные материки. Но литосферные плиты продолжают двигаться, континенты ежегодно смещаются на несколько сантиметров. Континентальный дрейф приведет к тому, что через 250-300 миллионов лет материки вновь сойдутся, но на этот раз вокруг Антарктиды, а потом опять разделятся.
Правда, процесс этот не бесконечный: он будет продолжаться, пока на Земле есть океаны, а ядро планеты генерирует энергию. Водной оболочке ученые отводят чуть больше миллиарда лет – к этому сроку светимость солнца увеличится на 10% и светило полностью испарит всю жидкость с планеты и из атмосферы.
Но Луна постепенно удаляется от Земли, и через несколько миллиардов лет стабилизирующий эффект исчезнет. Наша планета, вероятно, начнет хаотично менять угол наклона, климат начнет резко меняться, и если к тому времени биосфера в каком-то виде сохранится, то выжить она не сможет.
Вернемся к Солнцу. По подсчетам ученых, через 6 миллиардов лет наш желтый карлик превратится в красного гиганта. Расширившись, светило поглотит Венеру и Меркурий. Атмосфера Земли будет полностью развеяна в космосе, а сама планета превратится в сплошной океан лавы – температура на поверхности превысит две тысячи градусов. Разумеется, жизни здесь не будет.
Финальная стадия наступит через 8 миллиардов лет. Солнце не взорвется, став сверхновой, – для этого нашей звезде недостаточно массы. После того как светило пройдет фазу красного гиганта, его внешняя оболочка будет сорвана и из нее образуется планетарная туманность. В центре этой туманности останется белый карлик – очень горячий и плотный объект, по размерам сопоставимый с сегодняшней Землей, и в течение многих миллиардов лет он будет остывать, пока не угаснет совсем.
Успокаивает лишь одно: если даже к этому моменту человечество каким-то чудом не вымрет, то давно уже сменит прописку, переселившись на другие планеты или искусственно созданные космические объекты. Правда, откровенно говоря, никто из ученых даже не рассматривает такую вероятность. Но этот факт никак не мешает нам верить в то, что человечество ждет долгое и однозначно светлое будущее. Хотя…