Danes je v Zemljini atmosferi približno 21 odstotkov kisika, kar je idealno za velike in zapletene organizme, kot je človek, ki potrebujejo kisik za preživetje. Toda v zgodnji zgodovini Zemlje so bile ravni kisika precej nižje - v daljni prihodnosti pa bodo verjetno spet nizke.
Kazumi Ozaki z univerze Toho v Funabašiju na Japonskem in Chris Reinhard z Inštituta za tehnologijo Georgie v Atlanti sta modelirala podnebne, biološke in geološke sisteme Zemlje, da bi napovedala, kako se bodo spremenile atmosferske razmere. Raziskovalci pravijo, da bo Zemljina atmosfera v naslednjih milijardah let ohranila visoko raven kisika, preden se bo dramatično vrnila na nizke ravni, kot so bile pred tako imenovanim velikim oksidacijskim dogodkom pred približno 2,4 milijarde let.
"Ugotovili smo, da oksigenirano ozračje Zemlje ne bo trajalo večno," pravi Ozaki. Eden glavnih razlogov za to spremembo je, da bo sonce postajalo vedno bolj vroče in bo sproščalo več energije. Raziskovalci računajo, da bo to povzročilo zmanjšanje količine ogljikovega dioksida v ozračju, saj ogljikov dioksid absorbira toploto in se nato razgradi.
Ozaki in Reinhard ocenjujeta, da bo čez milijardo let raven ogljikovega dioksida postala tako nizka, da organizmi, ki izvajajo fotosintezo, vključno z rastlinami, ne bodo mogli preživeti in proizvajati kisika. Množično izumrtje teh fotosintetskih organizmov bo glavni vzrok za veliko zmanjšanje količine kisika. "Padec nivoja kisika je zelo velik - govorimo o približno milijonkrat manjši količini kisika, kot ga imamo danes," pravi Reinhard.
Raziskovalci tudi ocenjujejo, da bo hkrati v ozračju desettisočkrat več metana. Ko se bodo spremembe zemeljske atmosfere začele pojavljati, bodo hitro napredovale: izračuni raziskovalcev kažejo, da bi se lahko količina kisika v ozračju zmanjšala v približno 10.000 letih. "Biosfera se ne more prilagoditi tako dramatičnim spremembam v okoljskih spremembah," pojasnjuje Ozaki. Potem bo življenje na Zemlji izključno mikrobno, dodaja Reinhard. "Spet bodo prevladovale razmere, v kakršnih je veliko anaerobnih in primitivnih bakterij v senci."
Kopenskega in vodnega življenja ne bo več. Ozonski plašč, ki je sestavljen iz kisika, se bo izčrpal, kar bo Zemljo in njene oceane izpostavilo visoki stopnji ultravijolične svetlobe in toplote iz gorečega sonca. Raziskava je bila izvedena v okviru Nasinega projekta o bivalnosti planetov, napovedi pa vplivajo na iskanje življenja na drugih planetih. Biosignati, ki vsebujejo kisik, se običajno uporabljajo za identifikacijo bivalnih planetov.
"Kisik je v številnih oblikah zelo pomemben biosignat, saj je popolnoma prepleten z življenjem na Zemlji," pravi Natalie Allen z Univerze Johnsa Hopkinsa v Marylandu. Toda nova napoved kaže, da je prisotnost kisika spremenljiva in morda ni stalna na bivalnem planetu. "Nakazuje, da tudi v atmosferi planetov okoli drugih zvezd, ki so zelo podobne Zemlji, morda ni mogoče zaznati velikih količin kisika, tudi če lahko podpirajo kompleksno življenje," pravi Kevin Ortiz Ceballos iz Portorika. Če ni zaznan kisik okoli planetov, to še ne pomeni, da ti niso naseljivi, je prepričan.
Ozaki in Reinhard predlagata, da bi bilo mogoče namesto kisika uporabiti druge biološke podpise za iskanje tujega življenja; ogljikovodikove meglice v atmosferi planeta lahko na primer zagotovijo dolgotrajnejši podpis nezemeljskega življenja, poroča New Scientist.
