3D气候模型表明地球植物至少存活18亿年,比此前估计延长近一倍。

太阳正在缓慢而不可逆地变亮。约50亿年后它将膨胀为红巨星,但早在那一幕壮观终结之前,逐渐增强的太阳辐射就足以让地球表面不再适合复杂生命。此前估算认为陆地植物在不到10亿年内就会因CO2饥饿或热力胁迫而灭绝。但一项使用3D气候模型的新研究给出了更乐观的时间表。

由Blue Marble Space的Jacob Haqq-Misra和科罗拉多大学博尔德分校的Eric Wolf领导的研究团队模拟了两种情景。在"强风化"(完美恒温器)情景下,地表温度基本保持稳定,但增强的降水加速了硅酸盐风化,从大气中不可逆地抽取CO2。约10亿年后CO2跌至约34ppm;13.5到16.4亿年后C4植物突破CO2补偿点;但使用景天科酸代谢(CAM)的植物在CO2低至3到10ppm时仍能固碳,可以坚持到约18.4亿年。在"弱风化"情景下,CO2维持在现代水平但温室效应失控,到15亿年后全球升温约21摄氏度,之后再陡升40度,大多数陆地植物于16.8亿年前灭绝。

这项发表在《地球物理研究期刊:大气》上的研究,其核心意义不在于告知人类遥远未来的命运,而在于为天文学界寻找系外宜居行星提供基准模型,帮助理解一棵行星的宜居窗口究竟由哪些参数决定以及这个窗口可以有多宽。陆地植物已存在约5亿年,还能再撑将近19亿年。如果未来文明实施地球工程,例如向平流层注入气溶胶来反射部分阳光,完全可以进一步延长这个时间窗口。

太阳留给地球生命的时间比此前估计多出近10亿年

理解地球的宜居窗口之所以重要,是因为它为搜寻系外行星上的生命提供了关键的校准数据。天文学家目前通过光谱分析探测系外行星的大气成分,寻找氧气、甲烷等潜在的生物标志气体。但如果不知道一颗类地行星的宜居期通常有多长,就无从判断在某一颗行星上探测到生物标志气体的概率有多大。地球的宜居窗口约等于太阳从主序星阶段开始到使地球变得不可居住的时间跨度,而这个跨度取决于极其精细的太阳光度演化、行星轨道、大气化学和地质碳循环之间的相互作用。Haqq-Misra和Wolf的3D模型捕捉了此前一维模型无法模拟的云层反馈和经向热传输效应,这是导致新估算比旧值长约10亿年的技术原因。

从宇宙学的宏大视角来看,地球的宜居窗口问题引出了一个哲学假设:智慧生命的意义是否就在于帮助自己的行星突破其自然宜居窗口的限制。如果每一个技术文明的核心使命是延长自己的生存期,那么地球工程不只是科幻设想,而是任何一个希望长期存续的文明终将面对的必修课。陆地植物已存在约5亿年,还能再撑将近19亿年。

原文:https://arstechnica.com/science/2026/06/good-news-we-have-extra-time-before-the-sun-ends-life-on-earth/