stringtranslate.com

Будущее Земли

Темно-серая и красная сфера, изображающая Землю, лежит на черном фоне справа от оранжевого круглого объекта, изображающего Солнце.
Предполагаемая иллюстрация выжженной Земли после того, как Солнце вошло в фазу красного гиганта , примерно через 5–7 миллиардов лет [1]

Биологическое и геологическое будущее Земли можно экстраполировать на основе предполагаемых последствий нескольких долгосрочных воздействий. К ним относятся химия на поверхности Земли, скорость охлаждения недр планеты , гравитационные взаимодействия с другими объектами Солнечной системы и постоянное увеличение светимости Солнца . Неопределенным фактором является повсеместное влияние технологий, внедренных людьми, таких как климатическая инженерия , [2] которые могут вызвать значительные изменения на планете. [3] [4] Например, нынешнее голоценовое вымирание [5] вызвано технологиями, [6] и последствия могут длиться до пяти миллионов лет. [7] В свою очередь, технологии могут привести к вымиранию человечества , в результате чего планета постепенно вернется к более медленному темпу эволюции, являющемуся результатом исключительно долгосрочных естественных процессов. [8] [9]

Случайные небесные события, происходящие в течение сотен миллионов лет, представляют собой глобальный риск для биосферы , который может привести к массовым вымираниям . К ним относятся удары комет или астероидов , а также возможность околоземной сверхновой — массивного звездного взрыва в радиусе 100 световых лет (31 парсек ) от Солнца. Другие крупномасштабные геологические события более предсказуемы. Теория Миланковича предсказывает, что на планете будут продолжаться ледниковые периоды, по крайней мере, до тех пор, пока не закончится четвертичное оледенение . Эти периоды вызваны изменениями эксцентриситета , наклона оси и прецессии орбиты Земли. [10] В рамках продолжающегося суперконтинентального цикла тектоника плит , вероятно, приведет к образованию суперконтинента через 250–350 миллионов лет. Где-то в ближайшие 1,5–4,5 миллиарда лет наклон оси Земли может начать претерпевать хаотические изменения с изменениями наклона оси до 90 °. [11]

Светимость Солнца будет неуклонно увеличиваться, что приведет к увеличению солнечной радиации , достигающей Земли, и приведет к более высокой скорости выветривания силикатных минералов . Это повлияет на карбонатно-силикатный цикл , что вызовет снижение уровня углекислого газа в атмосфере. Примерно через 600 миллионов лет уровень углекислого газа упадет ниже уровня, необходимого для поддержания фотосинтеза фиксации углерода C 3 , используемого деревьями. Некоторые растения используют метод фиксации углерода C 4 для сохранения концентрации углекислого газа всего в десять частей на миллион. Однако долгосрочная тенденция заключается в том, что растительная жизнь полностью вымирает. Вымирание растений приведет к гибели почти всей животной жизни, поскольку растения являются основой большей части пищевой цепи животных на Земле. [12] [13]

Примерно через один миллиард лет светимость Солнца увеличится на 10%, в результате чего атмосфера превратится в «влажную теплицу», что приведет к безудержному испарению океанов. Как вероятное последствие, тектоника плит и весь углеродный цикл прекратятся. [14] После этого события, примерно через 2–3 миллиарда лет, магнитное динамо планеты может прекратиться, что приведет к распаду магнитосферы и ускорению потери летучих веществ из внешней атмосферы. Через четыре миллиарда лет повышение температуры поверхности Земли вызовет безудержный парниковый эффект , создав условия более экстремальные, чем на современной Венере, и нагрев поверхность Земли настолько, что она расплавится. К этому моменту вся жизнь на Земле вымрет. [15] [16] Наконец, наиболее вероятной судьбой планеты является поглощение Солнцем примерно через 7,5 миллиардов лет, после того как звезда вошла в фазу красного гиганта и расширилась за пределы нынешней орбиты планеты. [17]

Человеческое влияние

Медеплавильный завод Horne в Руэн-Норанде , Канада

Люди играют ключевую роль в биосфере , при этом большое человеческое население доминирует во многих экосистемах Земли . [3] [18] Это привело к повсеместному, продолжающемуся массовому вымиранию других видов в нынешнюю геологическую эпоху , теперь известную как вымирание голоцена . Крупномасштабная утрата видов, вызванная влиянием человека с 1950-х годов, была названа биотическим кризисом : по оценкам, по состоянию на 2007 год было потеряно 10% от общего числа видов . [6] При нынешних темпах около 30% видов находятся под угрозой. вымирания в ближайшие сто лет . [19] Голоценовое вымирание является результатом разрушения среды обитания , широкого распространения инвазивных видов , браконьерства и изменения климата . [20] [21] [22] В наши дни деятельность человека оказала значительное влияние на поверхность планеты. Более трети поверхности суши было изменено деятельностью человека, и люди используют около 20% мировой первичной продукции . [4] Концентрация углекислого газа в атмосфере увеличилась почти на 50% с начала промышленной революции . [3] [23]

Прогнозируется, что последствия постоянного биотического кризиса продлятся как минимум пять миллионов лет. [7] Это может привести к снижению биоразнообразия и гомогенизации биоты , что сопровождается увеличением количества условно-патогенных видов , таких как вредители и сорняки. Могут появиться новые виды; в частности, таксоны , которые процветают в экосистемах, где доминирует человек, могут быстро диверсифицироваться во множество новых видов. Микробы , вероятно, выиграют от увеличения экологических ниш , обогащенных питательными веществами . Никаких новых видов существующих крупных позвоночных животных вряд ли возникнет, а пищевые цепи, вероятно, сократятся. [5] [24]

Марш протеста против ядерного оружия в Оксфорде , 1980 год.

Существует множество сценариев известных рисков , которые могут оказать глобальное воздействие на планету. С точки зрения человечества их можно разделить на риски выживания и смертельные риски . Риски, которые люди представляют для себя, включают изменение климата, неправильное использование нанотехнологий , ядерный холокост , войну с запрограммированным сверхразумом , генно-инженерную болезнь или катастрофу, вызванную физическим экспериментом. Аналогичным образом, некоторые природные явления могут представлять собой угрозу конца света , включая высоковирусные заболевания , воздействие астероида или кометы , безудержный парниковый эффект и истощение ресурсов . Может существовать возможность заражения внеземной формой жизни . [25] Реальную вероятность реализации этих сценариев определить сложно, если вообще возможно. [8] [9]

Если человеческий вид вымрет, то различные черты, собранные человечеством, начнут разлагаться. По оценкам, период полураспада крупнейших структур составляет около 1000 лет. Последними сохранившимися сооружениями, скорее всего, будут открытые карьеры, большие свалки, основные автомагистрали, широкие каналы и насыпные фланговые дамбы. Несколько массивных каменных памятников, таких как пирамиды в некрополе Гизы или скульптуры на горе Рашмор, возможно, все еще сохранятся в той или иной форме через миллион лет. [9] [а]

Катастрофические астрономические события

Метеоритный кратер Бэрринджер во Флагстаффе , штат Аризона , демонстрирует свидетельства воздействия небесных объектов на Землю.

Пока Солнце вращается вокруг Млечного Пути , блуждающие звезды могут приближаться достаточно близко, чтобы оказать разрушительное влияние на Солнечную систему . [26] Близкое столкновение звезд может привести к значительному сокращению перигелийных расстояний комет в облаке Оорта — сферической области ледяных тел, вращающихся по орбите в пределах половины светового года от Солнца. [27] Такая встреча может спровоцировать 40-кратное увеличение числа комет, достигающих внутренней части Солнечной системы. Удары этих комет могут спровоцировать массовое вымирание жизни на Земле. Эти разрушительные столкновения происходят в среднем раз в 45 миллионов лет. [28] Вероятность того, что звезда пройдет в течение каждого миллиарда лет, составляет 1%.100 а.е. от Солнца, потенциально разрушая Солнечную систему. [29] Среднее время столкновения Солнца с другой звездой в окрестностях Солнца составляет примерно 30 триллионов (3 × 10 13 ) лет, что намного превышает предполагаемый возраст Вселенной, составляющий примерно 13,8 миллиардов лет. Это можно рассматривать как указание на низкую вероятность того, что такое событие произойдет при жизни Земли. [30]

Энергии, выделяющейся в результате удара астероида или кометы диаметром 5–10 км (3–6 миль) и более, достаточно, чтобы создать глобальную экологическую катастрофу и вызвать статистически значимое увеличение числа вымираний видов. Среди пагубных последствий крупного столкновения - облако мелкой пыли, покрывающее планету, блокирующее попадание прямого солнечного света на поверхность Земли, что снижает температуру суши примерно на 15 °C (27 °F) в течение недели и останавливает фотосинтез . на несколько месяцев (похоже на ядерную зиму ). Среднее время между крупными ударами оценивается как минимум в 100 миллионов лет. Моделирование за последние 540 миллионов лет показало, что такая скорость воздействия достаточна, чтобы вызвать пять или шесть массовых вымираний и от 20 до 30 событий меньшей серьезности. Это соответствует геологическим данным значительных вымираний во время фанерозойского эона . Можно ожидать, что такие события будут продолжаться. [31]

Сверхновая — это катастрофический взрыв звезды. В галактике Млечный Путь взрывы сверхновых происходят в среднем раз в 40 лет. [32] За всю историю Земли подобные события, вероятно, происходили на расстоянии до 100 световых лет; известная как околоземная сверхновая . Взрывы на таком расстоянии могут загрязнить планету радиоизотопами и , возможно, повлиять на биосферу. [33] Гамма-лучи, испускаемые сверхновой, вступают в реакцию с азотом в атмосфере, образуя оксиды азота . Эти молекулы вызывают истощение озонового слоя , который защищает поверхность от ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца. Увеличение УФ-В- излучения всего на 10–30% достаточно, чтобы оказать существенное влияние на жизнь; особенно фитопланктону , составляющему основу океанической пищевой цепи . Взрыв сверхновой на расстоянии 26 световых лет уменьшит плотность столба озона вдвое. В среднем взрыв сверхновой происходит на расстоянии 32 световых лет один раз в несколько сотен миллионов лет, что приводит к истощению озонового слоя, продолжающемуся несколько столетий. [34] В течение следующих двух миллиардов лет произойдет около 20 взрывов сверхновых и один гамма-всплеск , которые окажут существенное влияние на биосферу планеты. [35]

Нарастающий эффект гравитационных возмущений между планетами приводит к тому, что внутренняя Солнечная система в целом ведет себя хаотично в течение длительных периодов времени. Это не оказывает существенного влияния на стабильность Солнечной системы на интервалах в несколько миллионов лет или меньше, но за миллиарды лет орбиты планет становятся непредсказуемыми. Компьютерное моделирование эволюции Солнечной системы в течение следующих пяти миллиардов лет предполагает, что существует небольшая (менее 1%) вероятность того, что столкновение может произойти между Землей и Меркурием , Венерой или Марсом . [36] [37] В течение того же периода вероятность того, что Земля будет рассеяна за пределами Солнечной системы проходящей звездой, составляет порядка 1 к 100 000 (0,001%). При таком сценарии океаны замерзнут в течение нескольких миллионов лет, оставив лишь несколько карманов с жидкой водой на глубине около 14 км (9 миль) под землей. Существует малая вероятность того, что вместо этого Земля будет захвачена проходящей мимо двойной звездной системой, что позволит биосфере планеты остаться нетронутой. Вероятность того, что это произойдет, составляет примерно 1 к 3 миллионам. [38]

Орбита и вращение

Гравитационные возмущения других планет Солнечной системы в совокупности изменяют орбиту Земли и ориентацию ее оси вращения . Эти изменения могут повлиять на планетарный климат. [10] [39] [40] [41] Несмотря на такие взаимодействия, высокоточное моделирование показывает, что в целом орбита Земли, вероятно, останется динамически стабильной в течение миллиардов лет в будущем. Во всех 1600 симуляциях большая полуось планеты , эксцентриситет и наклонение оставались почти постоянными. [42]

Оледенение

Впечатление художника о ледниковом периоде Земли в период ледникового максимума.

Исторически сложилось так, что существовали циклические ледниковые периоды , во время которых ледниковые щиты периодически покрывали более высокие широты континентов. Ледниковые периоды могут возникать из-за изменений в циркуляции океана и континентальности , вызванных тектоникой плит . [43] Теория Миланковича предсказывает, что ледниковые периоды возникают во время ледниковых периодов из-за астрономических факторов в сочетании с механизмами климатической обратной связи. Основными астрономическими факторами являются более высокий, чем обычно, эксцентриситет орбиты , низкий наклон оси (или наклон) и выравнивание точки летнего солнцестояния северного полушария с афелием . Каждый из этих эффектов происходит циклически. Например, эксцентриситет меняется в течение временных циклов продолжительностью около 100 000 и 400 000 лет, его значение варьируется от менее 0,01 до 0,05. [44] [45] Это эквивалентно изменению малой полуоси орбиты планеты с 99,95% большой полуоси до 99,88% соответственно. [46]

Земля переживает ледниковый период, известный как четвертичное оледенение , и в настоящее время находится в межледниковом периоде голоцена . Обычно ожидается, что этот период закончится примерно через 25 000 лет. [41] Однако возросшая скорость, с которой люди выделяют углекислый газ в атмосферу , может задержать наступление следующего ледникового периода как минимум на 50 000–130 000 лет. С другой стороны, период глобального потепления конечной продолжительности (исходя из предположения, что использование ископаемого топлива прекратится к 2200 году), вероятно, повлияет на ледниковый период только примерно на 5000 лет. Таким образом, краткий период глобального потепления, вызванного выбросами парниковых газов за несколько столетий, будет иметь лишь ограниченное воздействие в долгосрочной перспективе. [10]

Наклон

Маленький серый кружок вверху представляет Луну. Зеленый круг в центре синего эллипса представляет Землю и ее океаны. Изогнутая стрелка показывает направление вращения Земли против часовой стрелки, в результате чего длинная ось эллипса немного не совпадает с Луной.
Вращательное смещение приливной выпуклости создает чистый крутящий момент на Луне, увеличивая его и одновременно замедляя вращение Земли (не в масштабе).

Приливное ускорение Луны замедляет скорость вращения Земли и увеличивает расстояние Земля-Луна . Эффекты трения — между ядром и мантией , а также между атмосферой и поверхностью — могут рассеивать энергию вращения Земли. Ожидается, что эти совокупные эффекты увеличат продолжительность дня более чем на 1,5 часа в течение следующих 250 миллионов лет, а наклон увеличится примерно на полградуса. Расстояние до Луны за тот же период увеличится примерно на 1,5 радиуса Земли. [47]

Судя по компьютерным моделям, присутствие Луны стабилизирует наклон Земли, что может помочь планете избежать резких изменений климата. [48] ​​Такая стабильность достигается за счет того, что Луна увеличивает скорость прецессии оси вращения Земли, избегая тем самым резонансов между прецессией вращения и прецессией плоскости орбиты планеты (то есть прецессионным движением эклиптики ) . [49] Однако по мере того, как большая полуось орбиты Луны продолжает увеличиваться, этот стабилизирующий эффект будет уменьшаться. В какой-то момент эффекты возмущений, вероятно, вызовут хаотические изменения наклона Земли, а наклон оси может измениться на углы до 90° от плоскости орбиты. Ожидается, что это произойдет через 1,5–4,5 миллиарда лет. [11]

Большой наклон, вероятно, приведет к резким изменениям климата и может разрушить обитаемость планеты . [40] Когда наклон оси Земли превышает 54°, годовая инсоляция на экваторе меньше, чем на полюсах. Планета могла оставаться под наклоном от 60° до 90° в течение периодов до 10 миллионов лет. [50]

Геодинамика

Неправильная зеленая форма на синем фоне представляет собой Пангею.
Пангея была последним суперконтинентом , сформировавшимся до настоящего времени.

Тектонические события будут продолжать происходить и в будущем, а форма поверхности будет постоянно меняться в результате тектонических поднятий , экструзии и эрозии . Ожидается, что Везувий извергнется около 40 раз в течение следующих 1000 лет. За тот же период вдоль разлома Сан-Андреас должно произойти около пяти-семи землетрясений магнитудой 8 и выше , а во всем мире можно ожидать около 50 землетрясений магнитудой 9. На Мауна-Лоа должно произойти около 200 извержений в течение следующих 1000 лет, и Старый Верный Гейзер, скорее всего, перестанет действовать. Ниагарский водопад продолжит отступать вверх по течению и достигнет Буффало примерно через 30 000–50 000 лет. [9]

Через 10 000 лет послеледниковый подъем Балтийского моря уменьшит глубину примерно на 90 м (300 футов). За тот же период глубина Гудзонова залива уменьшится на 100 м. [37] Через 100 000 лет остров Гавайи сместится примерно на 9 км (5,6 миль) к северо-западу. К этому времени планета, возможно, вступит в новый ледниковый период. [9]

Континентальный дрифт

Теория тектоники плит показывает, что континенты Земли движутся по поверхности со скоростью несколько сантиметров в год. Ожидается, что это будет продолжаться, заставляя плиты перемещаться и сталкиваться. Дрейфу континентов способствуют два фактора: энергия, вырабатываемая внутри планеты, и наличие гидросферы . [ нужна цитата ] С потерей любого из них дрейф континентов остановится. [51] Производство тепла посредством радиогенных процессов достаточно для поддержания мантийной конвекции и субдукции плит в течение как минимум следующих 1,1 миллиарда лет. [52]

В настоящее время континенты Северной и Южной Америки движутся на запад от Африки и Европы. Исследователи разработали несколько сценариев того, как это будет продолжаться в будущем. [53] Эти геодинамические модели можно отличить по потоку субдукции , в результате которого океаническая кора перемещается под континент. В модели интроверсии более молодой внутренний Атлантический океан становится преимущественно субдуцированным, а текущая миграция Северной и Южной Америки меняется на противоположную. В модели экстраверсии более древний внешний Тихий океан остается преимущественно субдуцированным, а Северная и Южная Америка мигрируют в восточную Азию. [54] [55]

По мере улучшения понимания геодинамики эти модели будут подвергаться пересмотру. В 2008 году, например, с помощью компьютерного моделирования было предсказано, что реорганизация мантийной конвекции произойдет в течение следующих 100 миллионов лет, в результате чего вокруг Антарктиды образуется новый суперконтинент , состоящий из Африки, Евразии, Австралии, Антарктиды и Южной Америки. [56]

Независимо от исхода континентальной миграции, продолжающийся процесс субдукции приводит к транспортировке воды в мантию. По оценкам геофизической модели, через миллиард лет после настоящего времени 27% нынешней массы океана будет погружено. Если бы этот процесс продолжался без изменений и в будущем, субдукция и освобождение достигли бы равновесия после того, как 65% нынешней массы океана было бы погружено. [57]

Интроверсия

Грубое приближение Пангеи Ультима, одной из четырех моделей будущего суперконтинента.

Кристофер Скотезе и его коллеги наметили предсказанные движения на несколько сотен миллионов лет вперед в рамках проекта «Палеомап» . [53] По их сценарию, через 50 миллионов лет Средиземное море может исчезнуть, а столкновение Европы и Африки создаст длинный горный хребет, простирающийся до нынешнего местоположения Персидского залива. Австралия сольется с Индонезией, а Нижняя Калифорния сдвинется на север вдоль побережья. У восточного побережья Северной и Южной Америки могут появиться новые зоны субдукции, а вдоль этих берегов сформируются горные цепи. Миграция Антарктиды на север приведет к таянию всех ее ледниковых щитов . Это, наряду с таянием ледниковых щитов Гренландии , поднимет средний уровень океана на 90 м (300 футов). Внутреннее затопление континентов приведет к изменению климата. [53]

При продолжении этого сценария через 100 миллионов лет континентальное распространение достигнет максимальной степени, и тогда континенты начнут объединяться. Через 250 миллионов лет Северная Америка столкнется с Африкой. Южная Америка охватит южную оконечность Африки. Результатом станет формирование нового суперконтинента (иногда называемого Пангея Ультима ), с Тихим океаном, простирающимся на половину планеты. Антарктида изменит направление и вернется к Южному полюсу, создав новую ледяную шапку. [58]

Экстраверсия

Первым учёным, экстраполировавшим нынешние движения континентов, был канадский геолог Пол Ф. Хоффман из Гарвардского университета. В 1992 году Хоффман предсказал, что континенты Северной и Южной Америки будут продолжать продвигаться через Тихий океан, вращаясь вокруг Сибири , пока не начнут сливаться с Азией. Он назвал образовавшийся суперконтинент Амасией . [59] [60] Позже, в 1990-х годах, Рой Ливермор рассчитал аналогичный сценарий. Он предсказал, что Антарктида начнет мигрировать на север, а Восточная Африка и Мадагаскар пересекут Индийский океан и столкнутся с Азией. [61]

Согласно модели экстраверсии, закрытие Тихого океана будет полным примерно через 350 миллионов лет. [62] Это знаменует собой завершение нынешнего цикла суперконтинентов , в котором континенты разделяются, а затем воссоединяются друг с другом примерно каждые 400–500 миллионов лет. [63] Как только суперконтинент будет построен, тектоника плит может вступить в период бездействия, поскольку скорость субдукции падает на порядок . Этот период стабильности может вызвать повышение температуры мантии на 30–100 ° C (54–180 ° F) каждые 100 миллионов лет, что является минимальным сроком жизни прошлых суперконтинентов. Как следствие, может усилиться вулканическая активность . [55] [62]

Суперконтинент

Образование суперконтинента может кардинально повлиять на окружающую среду. Столкновение плит приведет к образованию гор , тем самым изменяя погодные условия. Уровень моря может упасть из-за увеличения оледенения. [64] Скорость поверхностного выветривания может возрасти, увеличивая скорость захоронения органического материала. Суперконтиненты могут вызвать падение глобальной температуры и увеличение содержания кислорода в атмосфере. Это, в свою очередь, может повлиять на климат, еще больше понизив температуру. Все эти изменения могут привести к более быстрой биологической эволюции по мере появления новых ниш . [65]

Формирование суперконтинента изолирует мантию. Поток тепла будет сконцентрирован, что приведет к вулканизму и затоплению больших площадей базальтом. Образуются разломы, и суперконтинент снова расколется. [66] Затем на планете может наступить период потепления, как это произошло в меловой период , [65] который ознаменовал раскол предыдущего суперконтинента Пангея .

Затвердевание внешнего ядра

Богатая железом область ядра Земли разделена на твердое внутреннее ядро ​​диаметром 2440 км (1520 миль) и жидкое внешнее ядро ​​диаметром 6960 км (4320 миль) . [67] Вращение Земли создает конвективные вихри во внешней области ядра, которые заставляют ее функционировать как динамо-машина . [68] Это создает вокруг Земли магнитосферу , которая отклоняет частицы солнечного ветра , что предотвращает значительную эрозию атмосферы от распыления . Поскольку тепло от ядра передается наружу к мантии, общая тенденция заключается в том, что внутренняя граница жидкой области внешнего ядра замерзает, тем самым высвобождая тепловую энергию и вызывая рост твердого внутреннего ядра. [69] Этот процесс кристаллизации железа продолжается уже около миллиарда лет. В современную эпоху радиус внутреннего ядра увеличивается в среднем примерно на 0,5 мм (0,02 дюйма) в год за счет внешнего ядра. [70] Почти вся энергия, необходимая для питания динамо-машины, поступает в результате процесса формирования внутреннего ядра. [71]

Ожидается, что внутреннее ядро ​​поглотит большую часть или все внешнее ядро ​​через 3–4 миллиарда лет, в результате чего образуется почти полностью затвердевшее ядро, состоящее из железа и других тяжелых элементов . Уцелевшая жидкая оболочка будет состоять в основном из более легких элементов, которые будут подвергаться меньшему перемешиванию. [72] Альтернативно, если в какой-то момент тектоника плит прекратится, внутренняя часть будет охлаждаться менее эффективно, что замедлит или даже остановит рост внутреннего ядра. В любом случае это может привести к потере магнитного динамо. Без функционирующей динамо-машины магнитное поле Земли распадется за геологически короткий период времени, примерно 10 000 лет. [73] Потеря магнитосферы приведет к увеличению эрозии легких элементов, особенно водорода , из внешней атмосферы Земли в космос, что приведет к менее благоприятным условиям для жизни. [74]

Солнечная эволюция

Производство энергии Солнца основано на термоядерном синтезе водорода в гелий . Это происходит в центральной области звезды с использованием процесса протон-протонной цепной реакции . Поскольку в солнечном ядре нет конвекции , концентрация гелия накапливается в этой области, не распределяясь по всей звезде. Температура в ядре Солнца слишком низка для ядерного синтеза атомов гелия посредством процесса тройного альфа , поэтому эти атомы не способствуют выработке чистой энергии, необходимой для поддержания гидростатического равновесия Солнца. [75]

В настоящее время почти половина водорода в ядре израсходована, а остальные атомы состоят в основном из гелия. По мере того как число атомов водорода на единицу массы уменьшается, уменьшается и их выходная энергия, обеспечиваемая в результате ядерного синтеза. Это приводит к уменьшению поддержки давления, что заставляет ядро ​​сжиматься до тех пор, пока повышенная плотность и температура не приведут давление ядра в равновесие с вышележащими слоями. Более высокая температура заставляет оставшийся водород подвергаться синтезу с более высокой скоростью, тем самым генерируя энергию, необходимую для поддержания равновесия. [75]

Эволюция светимости , радиуса и эффективной температуры Солнца по сравнению с нынешним Солнцем. После Рибаса (2010). [76]

Результатом этого процесса стало устойчивое увеличение энерговыделения Солнца. Когда Солнце впервые стало звездой главной последовательности , оно излучало только 70% нынешней светимости . Светимость увеличивалась почти линейно до настоящего времени, увеличиваясь на 1% каждые 110 миллионов лет. [17] Аналогично, ожидается, что через три миллиарда лет Солнце станет на 33% ярче. Водородное топливо в ядре окончательно исчерпается через пять миллиардов лет, когда Солнце станет на 67% ярче, чем сейчас. После этого Солнце продолжит сжигать водород в оболочке, окружающей его ядро, пока светимость не достигнет 121% выше нынешнего значения. Это знаменует собой конец жизни Солнца на главной последовательности, после чего оно пройдет стадию субгиганта и превратится в красного гиганта . [1]

К этому времени должно произойти столкновение галактик Млечного Пути и Андромеды . Хотя это может привести к выбрасыванию Солнечной системы из вновь объединенной галактики, считается маловероятным, что это окажет какое-либо неблагоприятное воздействие на Солнце или его планеты. [77] [78]

Влияние климата

В далеком будущем большая часть земли Земли, скорее всего, превратится в бесплодную пустыню, как это место в национальном парке Белая пустыня в Египте.

Скорость выветривания силикатных минералов будет увеличиваться, поскольку повышение температуры ускоряет химические процессы. Это, в свою очередь, снизит уровень углекислого газа в атмосфере, поскольку реакции с силикатными минералами преобразуют углекислый газ в твердые карбонаты . В течение следующих 600 миллионов лет концентрация углекислого газа упадет ниже критического порога, необходимого для поддержания фотосинтеза C 3 : около 50 частей на миллион. На этом этапе деревья и леса в их нынешнем виде уже не смогут выжить. [79] Это снижение растительной жизни, скорее всего, будет долгосрочным, а не резким падением. Вполне вероятно, что группы растений погибнут одна за другой задолго до того, как будет достигнут уровень 50 частей на миллион. Первыми исчезнут травянистые растения класса C3 , за ними последуют лиственные леса, вечнозеленые широколиственные леса и, наконец, вечнозеленые хвойные деревья . [80] Однако фиксация углерода C 4 может продолжаться и при гораздо более низких концентрациях, вплоть до более 10 частей на миллион. Таким образом, растения, использующие фотосинтез C 4 , могут выжить в течение как минимум 0,8 миллиарда лет, а возможно, и до 1,2 миллиарда лет, после чего повышение температуры сделает биосферу неустойчивой. [81] [82] [83] Исследователи из Калифорнийского технологического института предположили, что, как только растения C 3 вымрут, недостаток биологического производства кислорода и азота вызовет снижение атмосферного давления Земли, что будет противодействовать повышению температуры и позволит достаточно углекислого газа, чтобы сохраниться для продолжения фотосинтеза. Это позволит жизни выжить в течение 2 миллиардов лет, и в этот момент вода станет ограничивающим фактором. [84] В настоящее время растения C 4 составляют около 5% биомассы растений Земли и 1% известных видов растений. [85] Например, около 50% всех видов трав ( Poaceae ) используют путь фотосинтеза C 4 , [86] , как и многие виды травянистого семейства Amaranthaceae . [87]

Когда уровень углекислого газа падает до предела, при котором фотосинтез становится едва устойчивым, ожидается, что доля углекислого газа в атмосфере будет колебаться вверх и вниз. Это позволит наземной растительности процветать каждый раз, когда уровень углекислого газа повышается из-за тектонической активности и дыхания животных. Однако долгосрочная тенденция заключается в том, что растительная жизнь на суше полностью вымирает, поскольку большая часть оставшегося углерода в атмосфере поглощается Землей . [13] Растения – и, как следствие, животные – могли бы выжить дольше, разработав другие стратегии, такие как требование меньшего количества углекислого газа для фотосинтетических процессов, становление плотоядными , адаптация к высыханию или общение с грибами . Эти приспособления, скорее всего, появятся ближе к началу влажной теплицы (см. далее ). [80]

Утрата высших растений приведет к возможной потере кислорода и озона из-за дыхания животных, химических реакций в атмосфере и извержений вулканов. Моделирование снижения оксигенации предсказывает, что через миллиард лет она может упасть до 1% от нынешнего уровня в атмосфере. [88] Это снижение приведет к меньшему ослаблению повреждающего ДНК УФ-излучения, [80] а также к гибели животных; Первыми животными, которые исчезнут, станут крупные млекопитающие , за ними последуют мелкие млекопитающие, птицы, земноводные и крупные рыбы, рептилии и мелкая рыба и, наконец, беспозвоночные . [12]

Ожидается, что прежде чем это произойдет, жизнь сосредоточится в убежищах с более низкой температурой, например, на возвышенностях, где доступна меньшая площадь суши, что ограничит размеры населения. Более мелкие животные выживали бы лучше, чем более крупные, из-за меньшей потребности в кислороде, а птицы жили бы лучше, чем млекопитающие, благодаря их способности преодолевать большие расстояния в поисках более прохладных температур. Судя по периоду полураспада кислорода в атмосфере, жизнь животных продлится не более 100 миллионов лет после исчезновения высших растений. [12] Некоторые цианобактерии и фитопланктон могут пережить растения из-за их толерантности к уровням углекислого газа всего в 1 ppm, и могут выжить примерно в то же время, что и животные, прежде чем углекислый газ станет слишком истощенным, чтобы поддерживать любую форму фотосинтеза. [12]

В своей работе «Жизнь и смерть планеты Земля» авторы Питер Д. Уорд и Дональд Браунли утверждают, что некоторые формы животной жизни могут продолжаться даже после того, как большая часть растительной жизни Земли исчезла. Уорд и Браунли используют ископаемые свидетельства из сланцев Берджесс в Британской Колумбии, Канада , чтобы определить климат кембрийского взрыва и использовать их для прогнозирования климата будущего, когда повышение глобальных температур, вызванное потеплением Солнца, и снижение уровня кислорода приведут к окончательное вымирание животного мира. Первоначально они ожидают, что некоторые насекомые, ящерицы, птицы и мелкие млекопитающие могут сохраниться, а также морская жизнь . Однако они полагают, что без пополнения запасов кислорода растениями животные, вероятно, вымрут от удушья в течение нескольких миллионов лет. Даже если бы в атмосфере оставалось достаточно кислорода благодаря сохранению той или иной формы фотосинтеза, устойчивый рост глобальной температуры привел бы к постепенной потере биоразнообразия . [13]

Поскольку температура продолжает повышаться, последние представители животной жизни будут оттеснены к полюсам и, возможно, под землю. В первую очередь они станут активными во время полярной ночи , а в полярный день перейдут на отдых из-за сильной жары. Большая часть поверхности превратится в бесплодную пустыню, а жизнь будет обитать в основном в океанах. [13] Однако из-за уменьшения количества органического вещества, поступающего в океаны с суши, а также уменьшения содержания растворенного кислорода , [80] морская жизнь тоже исчезнет, ​​следуя по тому же пути, что и на поверхности Земли. Этот процесс начнется с исчезновения пресноводных видов и завершится беспозвоночными, [12] особенно теми, которые не зависят от живых растений, таких как термиты , или тех, кто находится вблизи гидротермальных источников, таких как черви рода Riftia . [80] В результате этих процессов многоклеточные формы жизни могут вымереть примерно через 800 миллионов лет, а эукариоты — через 1,3 миллиарда лет, оставив только прокариотов . [89]

Потеря океанов

Светло-коричневые облака окутывают планету, если смотреть из космоса.
Атмосфера Венеры находится в «суперпарниковом» состоянии. Земля через несколько миллиардов лет, вероятно, сможет напоминать нынешнюю Венеру.

Через миллиард лет около 27% современного океана погрузится в мантию. Если бы этому процессу было позволено продолжаться непрерывно, он достиг бы состояния равновесия, при котором 65% нынешнего поверхностного резервуара осталось бы на поверхности. [57] Как только светимость Солнца на 10% превысит нынешнее значение, средняя глобальная температура поверхности вырастет до 320 К (47 °C; 116 °F). Атмосфера станет «влажной теплицей», что приведет к безудержному испарению океанов. [90] [91] На данный момент модели будущей окружающей среды Земли демонстрируют, что в стратосфере будет возрастать уровень воды. Эти молекулы воды будут расщепляться в результате фотодиссоциации под действием солнечного ультрафиолета, что позволит водороду покинуть атмосферу . Конечным результатом будет потеря мировой морской воды примерно на 1,1 миллиарда лет вперед. [92] [93]

Будут два варианта этой обратной связи потепления в будущем: «влажная теплица», где водяной пар доминирует в тропосфере , в то время как водяной пар начинает накапливаться в стратосфере (если океаны испаряются очень быстро), и «безудержная теплица», где водяной пар становится доминирующий компонент атмосферы ( если океаны испаряются слишком медленно). В эту безокеанскую эпоху по-прежнему будут существовать поверхностные резервуары, поскольку вода постепенно высвобождается из глубокой коры и мантии, [57] где, по оценкам, существует количество воды, в несколько раз превышающее то, которое в настоящее время присутствует в земных слоях. океаны. [94] Некоторое количество воды может задерживаться на полюсах, и время от времени могут быть ливни, но по большей части планета будет представлять собой пустыню с большими полями дюн , покрывающими ее экватор, и несколькими солончаками на том месте, где когда-то было дно океана. похожи на те, что в пустыне Атакама в Чили. [14]

Без воды, которая могла бы служить смазкой, тектоника плит, скорее всего, остановилась бы, и наиболее заметными признаками геологической активности стали бы щитовые вулканы , расположенные над горячими точками мантии . [91] [80] В этих засушливых условиях на планете могут сохраняться микробы и, возможно, даже многоклеточная жизнь. [91] Большинство этих микробов будут галофилами , и жизнь может найти убежище в атмосфере, как предположительно произошло на Венере . [80] Однако все более экстремальные условия, вероятно, приведут к вымиранию прокариотов между 1,6 миллиардами лет [89] и 2,8 миллиардами лет, причем последние из них будут жить в остаточных водоемах с водой на высоких широтах и ​​высотах или в пещеры с запертым льдом. Однако подземная жизнь могла продолжаться и дольше. [12]

Что будет дальше, зависит от уровня тектонической активности. Устойчивый выброс углекислого газа в результате извержения вулкана может привести к тому, что атмосфера перейдет в «суперпарниковое» состояние, подобное состоянию планеты Венера . Но, как говорилось выше, без поверхностных вод тектоника плит, вероятно, остановилась бы, и большая часть карбонатов оставалась бы надежно погребенной [14] до тех пор, пока Солнце не станет красным гигантом и его повышенная светимость не нагреет породу до такой степени, что она высвободит углекислый газ. [94] Однако, как отмечают Питер Уорд и Дональд Браунли в своей книге « Жизнь и смерть планеты Земля» , по мнению ученого НАСА из Эймса Кевина Занле, весьма вероятно, что тектоника плит может прекратиться задолго до исчезновения океанов, из-за постепенного охлаждения ядра Земли, которое могло произойти всего за 500 миллионов лет. Потенциально это может снова превратить Землю в водный мир и даже, возможно, затопить всю оставшуюся наземную жизнь. [95]

Утрата океанов может быть отложена до 2 миллиардов лет в будущем, если атмосферное давление снизится. Более низкое атмосферное давление уменьшит парниковый эффект , тем самым снизив температуру поверхности. Это могло бы произойти, если бы естественные процессы удалили азот из атмосферы . Исследования органических отложений показали, что за последние четыре миллиарда лет из атмосферы было удалено не менее 100 килопаскалей (0,99  атм ) азота, что достаточно, чтобы эффективно удвоить нынешнее атмосферное давление, если бы он был высвобожден. Такой скорости удаления будет достаточно, чтобы противостоять последствиям увеличения солнечной светимости в течение следующих двух миллиардов лет. [84]

Через 2,8 миллиарда лет температура поверхности Земли достигнет 422 К (149 °C; 300 °F), даже на полюсах. В этот момент вся оставшаяся жизнь будет погашена из-за экстремальных условий. Что произойдет дальше, зависит от того, сколько воды осталось на поверхности. Если к этому моменту вся вода на Земле уже испарилась (через «влажную теплицу» примерно через 1 миллиард лет), планета будет оставаться в тех же условиях с постоянным повышением температуры поверхности, пока Солнце не станет красным. гигант. [91] Если нет и еще остаются скопления воды, которая испаряется слишком медленно, то примерно через 3–4 миллиарда лет, когда количество водяного пара в нижних слоях атмосферы поднимется до 40%, а светимость Солнца достигнет На 35–40% больше, чем его нынешнее значение, [92] последует «безудержный парниковый эффект», вызывающий нагревание атмосферы и повышение температуры поверхности примерно до 1600 К (1330 °C; 2420 °F). Этого достаточно, чтобы расплавить поверхность планеты. [93] [91] Однако большая часть атмосферы сохранится до тех пор, пока Солнце не перейдет в стадию красного гиганта. [96]

Ожидается, что с исчезновением жизни через 2,8 миллиарда лет биосигнатуры Земли исчезнут и будут заменены сигнатурами, вызванными небиологическими процессами. [80]

Стадия красного гиганта

Большой красный диск представляет Солнце как красного гиганта. Во вставке текущее Солнце показано желтой точкой.
Размер нынешнего Солнца (теперь в главной последовательности ) по сравнению с его предполагаемым размером во время фазы красного гиганта.

Как только Солнце перейдет от сжигания водорода внутри своего ядра к сжиганию водорода в оболочке вокруг ядра, ядро ​​начнет сжиматься, а внешняя оболочка расширится. Общая светимость будет неуклонно увеличиваться в течение следующего миллиарда лет, пока не достигнет 2730 раз своей нынешней светимости в возрасте 12,167 миллиардов лет. Большая часть атмосферы Земли будет потеряна в космосе. Его поверхность будет состоять из океана лавы с плавающими континентами металлов и оксидов металлов и айсбергами из огнеупорных материалов, а температура поверхности достигнет более 2400 К (2130 °C; 3860 °F). [97] Солнце будет испытывать более быструю потерю массы: около 33% его общей массы потеряется с солнечным ветром . Потеря массы будет означать, что орбиты планет расширятся. Орбитальное расстояние Земли увеличится максимум до 150% от своего текущего значения (то есть до 1,5 а.е. (220 миллионов км; 140 миллионов миль)). [17]

Самая быстрая часть расширения Солнца в красного гиганта произойдет на заключительных стадиях, когда Солнцу будет около 12 миллиардов лет. Вероятно, он расширится и поглотит Меркурий и Венеру, достигнув максимального радиуса 1,2  а.е. (180 миллионов  км ; 110 миллионов  миль ). Земля будет приливно взаимодействовать с внешней атмосферой Солнца, что уменьшит радиус орбиты Земли. Сопротивление хромосферы Солнца уменьшило бы орбиту Земли. Эти эффекты будут уравновешивать влияние потери массы Солнца, и Солнце, вероятно, поглотит Землю примерно через 7,59 миллиардов лет. [17]

Сопротивление солнечной атмосферы может привести к разрушению орбиты Луны . Как только орбита Луны приблизится на расстояние 18 470 км (11 480 миль), она пересечет предел Роша Земли , а это означает, что приливное взаимодействие с Землей разорвет Луну на части, превратив ее в кольцевую систему . Большинство орбитальных колец начнут распадаться, и обломки столкнутся с Землей. Следовательно, даже если Солнце не поглотит Землю, планета может остаться безлунной. [98] Кроме того, абляция и испарение , вызванные его падением по затухающей траектории к Солнцу, могут разрушить мантию Земли, оставив только ее ядро, которое окончательно будет разрушено максимум через 200 лет. [99] [100] Единственным наследием Земли будет очень небольшое увеличение (0,01%) солнечной металличности после этого события. [101] : ИИК 

За гранью и окончательная судьба

Туманность Улитка , планетарная туманность, похожая на ту, которую Солнце произведет через 8 миллиардов лет.

После синтеза гелия в своем ядре с углеродом Солнце снова начнет коллапсировать, превращаясь в компактную звезду -белого карлика после выброса внешней атмосферы в виде планетарной туманности . Прогнозируемая конечная масса составляет 54% от текущей стоимости и, скорее всего, состоит в основном из углерода и кислорода. [1]

В настоящее время Луна удаляется от Земли со скоростью 4 см (1,6 дюйма) в год. Через 50 миллиардов лет, если Земля и Луна не будут поглощены Солнцем, они попадут на более крупную, стабильную орбиту, где каждая будет обращена к другой только одной стороной. [102] [103] [104] После этого приливное действие Солнца будет извлекать угловой момент из системы, вызывая затухание орбиты Луны и ускорение вращения Земли. [105] По оценкам, примерно через 65 миллиардов лет Луна может столкнуться с Землей из-за того, что оставшаяся энергия системы Земля- Луна будет истощена остатком Солнца, в результате чего Луна будет медленно двигаться внутрь к Земле. Земля. [106]

За пределами этой точки окончательная судьба Земли (если она выживет) зависит от того, что произойдет. Во временном масштабе 10 15 (1 квадриллион) лет оставшиеся планеты Солнечной системы будут выброшены из системы в результате близких столкновений с остатками других звезд, а Земля будет продолжать вращаться по орбите через галактику в течение примерно 10 19 лет, прежде чем она исчезнет. выброшен или упал в сверхмассивную черную дыру . Если Земля не будет выброшена во время столкновения со звездами, то ее орбита будет распадаться под действием гравитационного излучения до тех пор, пока она не столкнется с Солнцем через 10 20 (100 квинтиллионов) лет. [107] Если может произойти распад протона и Земля будет выброшена в межгалактическое пространство, то это продлится около 10 38 (100 ундециллионов) лет, прежде чем испарится в радиацию. [108]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abc Сакманн, И.-Юлиана; и другие. (1993), «Наше Солнце. III. Настоящее и будущее», The Astrophysical Journal , 418 : 457–68, Бибкод : 1993ApJ...418..457S, doi : 10.1086/173407 .
  2. ^ Кейт, Дэвид В. (ноябрь 2000 г.), «Геоинженерия окружающей среды: история и перспективы», Annual Review of Energy and the Environment , 25 : 245–84, doi : 10.1146/annurev.energy.25.1.245 .
  3. ^ abc Витоусек, Питер М.; Муни, Гарольд А.; Любченко, Джейн; Мелилло, Джерри М. (25 июля 1997 г.), «Человеческое доминирование в экосистемах Земли», Science , 277 (5325): 494–99, CiteSeerX 10.1.1.318.6529 , doi : 10.1126/science.277.5325.494, S2CID  8610995 . 
  4. ^ аб Хаберл, Гельмут; и другие. (Июль 2007 г.), «Количественная оценка и картирование присвоения человеком чистой первичной продукции в наземных экосистемах», Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки , 104 (31): 12942–47, Bibcode : 2007PNAS.. 10412942H, doi : 10.1073/pnas.0704243104 , PMC 1911196 , PMID  17616580. 
  5. ^ аб Майерс, Н.; Нолл, АХ (8 мая 2001 г.), «Биотический кризис и будущее эволюции», Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки , 98 (1): 5389–92, Бибкод : 2001PNAS... 98.5389M, номер doi : 10.1073/pnas.091092498 , PMC 33223 , PMID  11344283. 
  6. ^ ab Myers 2000, стр. 63–70.
  7. ^ аб Реака-Кудла, Wilson & Wilson 1997, стр. 132–33.
  8. ^ Аб Бостром, Ник (2002), «Экзистенциальные риски: анализ сценариев вымирания человечества и связанных с ними опасностей», Journal of Evolution and Technology , 9 (1), заархивировано из оригинала 27 апреля 2011 г. , получено 9 августа 2011 г.
  9. ^ abcde Dutch, Стивен Ян (2006), «У Земли есть будущее», Geосфера , 2 (3): 113–124, doi : 10.1130/GES00012.1 , заархивировано из оригинала 30 октября 2015 г. , получено 19 июня. , 2013 .
  10. ^ abc Cochelin, Анн-Софи Б.; и другие. (декабрь 2006 г.), «Моделирование долгосрочных будущих изменений климата с помощью зеленой модели палеоклимата Макгилла: начало следующего ледникового периода», Climatic Change , 79 (3–4): 381, Bibcode : 2006ClCh...79..381C, doi : 10.1007/s10584-006-9099-1, S2CID  53704885.
  11. ^ аб Нерон де Сурджи, О.; Ласкар, Дж. (февраль 1997 г.), «О долгосрочной эволюции вращения Земли», Astronomy and Astrophysicals , 318 : 975–89, Бибкод : 1997A&A...318..975N.
  12. ^ abcdef О'Мэлли-Джеймс, JT; и другие. (2013), «Биосферы лебединой песни: убежище для жизни и новые микробные биосферы на планетах земной группы ближе к концу их обитаемой жизни», Международный журнал астробиологии , 12 (2): 99–112, arXiv : 1210.5721 , Bibcode : 2013IJAsB.. 12...99O, doi :10.1017/S147355041200047X, S2CID  73722450.
  13. ^ abcd Ward & Brownlee 2003, стр. 117–28.
  14. ^ abc Лунин, Джонатан И. (2009), «Титан как аналог прошлого и будущего Земли», European Physical Journal Web of Conferences , 1 : 267–74, Bibcode : 2009EPJWC...1..267L, doi : 10.1140 /epjconf/e2009-00926-7 .
  15. ^ Уорд и Браунли 2003, с. 142.
  16. ^ Фишбо и др. 2007, с. 114.
  17. ^ abcd Шредер, К.-П.; Коннон Смит, Роберт (2008), «Возвращение к далекому будущему Солнца и Земли», Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества , 386 (1): 155–63, arXiv : 0801.4031 , Bibcode : 2008MNRAS.386..155S, doi :10.1111/j.1365-2966.2008.13022.x, S2CID  10073988.
  18. ^ Фольке, Карл; и другие. (2021), «Наше будущее в биосфере антропоцена», Ambio , 50 (4): 834–869, Bibcode : 2021Ambio..50..834F, doi : 10.1007/s13280-021-01544-8 , hdl : 1885/ 267451 , PMC 7955950 , PMID  33715097. 
  19. ^ Новачек, MJ; Клеланд, Э.Э. (май 2001 г.), «Текущее событие исчезновения биоразнообразия: сценарии смягчения последствий и восстановления», Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки , 98 (10): 5466–70, Bibcode : 2001PNAS.. .98.5466N, doi : 10.1073/pnas.091093698 , PMC 33235 , PMID  11344295. 
  20. ^ Коуи 2007, с. 162.
  21. ^ Томас, Крис Д.; и другие. (Январь 2004 г.), «Риск вымирания в результате изменения климата» (PDF) , Nature , 427 (6970): 145–48, Бибкод : 2004Natur.427..145T, doi : 10.1038/nature02121, PMID  14712274, S2CID  969382, в архиве ( PDF) из оригинала от 29 апреля 2019 года , получено 13 декабря 2019 года .
  22. ↑ Незаконная торговля дикими животными, Служба рыболовства и дикой природы США, заархивировано из оригинала 8 апреля 2021 г. , получено 16 июля 2021 г.
  23. ^ Глобальное изменение климата НАСА, «Концентрация углекислого газа | Глобальное изменение климата НАСА», Изменение климата: жизненно важные признаки планеты , заархивировано из оригинала 23 июня 2021 года , получено 19 декабря 2020 года .
  24. ^ Вудрафф, Дэвид С. (8 мая 2001 г.), «Упадок биомов и биот и будущее эволюции», Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки , 98 (10): 5471–76, Bibcode :2001PNAS...98.5471W, doi : 10.1073/pnas.101093798 , PMC 33236 , PMID  11344296. 
  25. ^ «Стивен Хокинг: инопланетная жизнь существует, предупреждает ученый» , The Telegraph , 25 апреля 2010 г.
  26. ^ Мэтьюз, RAJ (март 1994 г.), «Близкое сближение звезд в окрестностях Солнца», Ежеквартальный журнал Королевского астрономического общества , 35 (1): 1–9, Бибкод : 1994QJRAS..35....1M.
  27. ^ Шолль, Х.; и другие. (Август 1982 г.), «Влияние прохождения звезд на орбиты комет в облаке Оорта», Astronomy and Astrophysicals , 112 (1): 157–66, Бибкод : 1982A&A...112..157S.
  28. ^ Фрогель, Джей А.; Гулд, Эндрю (июнь 1998 г.), «Звезды Смерти – пока нет», Astrophysical Journal Letters , 499 (2): L219, arXiv : astro-ph/9801052 , Bibcode : 1998ApJ...499L.219F, doi : 10.1086/ 311367, S2CID  13490628.
  29. ^ Раймонд, Шон Н.; и другие. (Январь 2024 г.), «Будущие траектории Солнечной системы: динамическое моделирование встреч звезд в пределах 100 а.е.», Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества , 527 (3): 6126–6138, arXiv : 2311.12171 , Бибкод : 2024MNRAS.527.6126R , doi : 10.1093/mnras/stad3604.
  30. ^ Тайлер 1993, с. 92.
  31. ^ Рампино, Майкл Р.; Хаггерти, Брюс М. (февраль 1996 г.), «Гипотеза Шивы»: воздействия, массовые вымирания и Галактика», Земля, Луна и планеты , 72 (1–3): 441–60, Бибкод : 1996EM&P.. .72..441R, номер документа : 10.1007/BF00117548, S2CID  189901526.
  32. ^ Тамманн, Джорджия; и другие. (Июнь 1994 г.), «Скорость галактических сверхновых», Серия дополнений к Astrophysical Journal , 92 (2): 487–93, Бибкод : 1994ApJS...92..487T, doi : 10.1086/192002 .
  33. ^ Филдс, Брайан Д. (февраль 2004 г.), «Живые радиоизотопы как признаки близлежащих сверхновых», New Astronomy Reviews , 48 ​​(1–4): 119–23, Бибкод : 2004NewAR..48..119F, doi : 10.1016/ j.newar.2003.11.017.
  34. ^ Хансльмайер 2009, стр. 174–76.
  35. ^ Бич, Мартин (декабрь 2011 г.), «Прошлая, настоящая и будущая угроза сверхновых для биосферы Земли», Astroфизика и космическая наука , 336 (2): 287–302, Бибкод : 2011Ap&SS.336..287B, doi : 10.1007/ s10509-011-0873-9, S2CID  119803426.
  36. ^ Ласкар, Дж.; Гастино, М. (11 июня 2009 г.), «Существование траекторий столкновения Меркурия, Марса и Венеры с Землей», Nature , 459 (7248): 817–19, Бибкод : 2009Natur.459..817L, doi : 10.1038 /nature08096, PMID  19516336, S2CID  4416436.
  37. ^ аб Ласкар, Жак (июнь 2009 г.), Меркурий, Марс, Венера и Земля: когда миры сталкиваются! , Парижская обсерватория, заархивировано из оригинала 26 июля 2011 г. , получено 11 августа 2011 г.
  38. ^ Адамс 2008, стр. 33–44.
  39. ^ Шеклтон, Николас Дж. (15 сентября 2000 г.), «Идентифицирован и обнаружен 100 000-летний цикл ледникового периода с отставанием от температуры, углекислого газа и эксцентриситета орбиты», Science , 289 (5486): 1897–1902, Bibcode : 2000Sci...289.1897S, doi :10.1126/science.289.5486.1897, PMID  10988063.
  40. ^ ab Hanslmeier 2009, стр. 116.
  41. ^ Аб Робертс 1998, с. 60.
  42. ^ Зибе, Ричард Э. (сентябрь 2015 г.), «Высоко стабильная эволюция будущей орбиты Земли, несмотря на хаотическое поведение Солнечной системы», The Astrophysical Journal , 811 (1): 10, arXiv : 1508.04518 , Bibcode : 2015ApJ ... 811 ....9Z, doi : 10.1088/0004-637X/811/1/9, S2CID  18294039, 9.
  43. ^ Лунин и Лунин 1999, с. 244.
  44. ^ Бергер, А.; Лутре, М. (1991), «Значения инсоляции для климата за последние 10 миллионов лет», Quaternary Science Reviews , 10 (4): 297–317, Бибкод : 1991QSRv...10..297B, doi : 10.1016/ 0277-3791(91)90033-В.
  45. ^ Маслин, Марк А.; Риджвелл, Энди Дж. (2005), «Революция среднего плейстоцена и« миф об эксцентричности »", Геологическое общество, Лондон, Специальные публикации , 247 (1): 19–34, Бибкод : 2005GSLSP.247...19M, doi : 10.1144/GSL.SP.2005.247.01.02, S2CID  73611295.
  46. ^ Эксцентриситет e связан с большой полуосью a и малой полуосью b следующим образом:
    Так, для e, равного 0,01, b / a  = 0,9995, а для e, равного 0,05, b / a  = 0,99875. Видеть:
    Вайсштейн, Эрик В. (12 декабря 2002 г.), Краткая математическая энциклопедия CRC , CRC Press , ISBN 978-1-58488-347-0.
  47. ^ Ласкар, Дж.; и другие. (2004), «Долгосрочное численное решение для величин инсоляции Земли» (PDF) , Astronomy & Astrophysicals , 428 (1): 261–85, Бибкод : 2004A&A...428..261L, doi : 10.1051 /0004-6361:20041335 , заархивировано (PDF) из оригинала 31 июля 2020 г. , получено 3 сентября 2019 г. .
  48. ^ Ласкар, Дж.; и другие. (18 февраля 1993 г.), «Стабилизация наклона Земли Луной», Nature , 361 (6413): 615–17, Бибкод : 1993Natur.361..615L, doi : 10.1038/361615a0, S2CID  4233758.
  49. ^ Атобе, Кейко; и другие. (Апрель 2004 г.), «Вариации наклона планет земной группы в обитаемых зонах», Icarus , 168 (2): 223–36, Бибкод : 2004Icar..168..223A, doi : 10.1016/j.icarus.2003.11.017.
  50. ^ Доннадье, Янник; и другие. (2002), «Является ли высокий наклон вероятной причиной неопротерозойских оледенений?» (PDF) , Geophysical Research Letters , 29 (23): 42–, Bibcode : 2002GeoRL..29.2127D, doi : 10.1029/2002GL015902 , заархивировано (PDF) из оригинала 8 ноября 2020 г. , получено 8 сентября 2020 г.
  51. ^ Линдси, Дж. Ф.; Брейзер, доктор медицинских наук (2002), «Стимулировала ли глобальная тектоника раннюю эволюцию биосферы? Запись изотопов углерода от 2,6 до 1,9 млрд лет назад в карбонатах бассейнов Западной Австралии», Precambrian Research , 114 (1): 1–34, Bibcode : 2002PreR..114. ...1л, дои :10.1016/S0301-9268(01)00219-4.
  52. ^ Линдси, Джон Ф.; Брайер, Мартин Д. (2002), «Комментарий к тектонике и будущему земной жизни – ответ» (PDF) , Precambrian Research , 118 (3–4): 293–95, Бибкод : 2002PreR..118..293L , doi : 10.1016/S0301-9268(02)00144-4, заархивировано (PDF) из оригинала 25 октября 2012 г. , получено 28 августа 2009 г.
  53. ^ abc Ward 2006, стр. 231–32.
  54. ^ Мерфи, Дж. Брендан; и другие. (июнь 2009 г.), «Контрастные способы формирования суперконтинента и загадка Пангеи», Gondwana Research , 15 (3–4): 408–20, Bibcode : 2009GondR..15..408M, doi : 10.1016/j.gr. 2008.09.005.
  55. ^ аб Сильвер, Пол Г.; Бен, Марк Д. (4 января 2008 г.), «Прерывистая тектоника плит?», Science , 319 (5859): 85–88, Бибкод : 2008Sci...319...85S, doi :10.1126/science.1148397, PMID  18174440, S2CID  206509238.
  56. ^ Трубицын, Валерий; и другие. (Декабрь 2008 г.), «Механические и тепловые эффекты плавающих континентов на глобальную мантийную конвекцию» (PDF) , Физика Земли и недр планет , 171 (1–4): 313–22, Бибкод : 2008PEPI..171.. 313T, doi :10.1016/j.pepi.2008.03.011, заархивировано (PDF) из оригинала 31 июля 2020 г. , получено 13 декабря 2019 г.
  57. ^ abc Бунама, Кристина; Франк, Зигфрид; фон Бло, Вернер (2001), «Судьба земного океана», Гидрология и науки о системах Земли , 5 (4): 569–75, Бибкод : 2001HESS....5..569B, doi : 10.5194/hess-5 -569-2001 .
  58. ^ Уорд и Браунли 2003, стр. 92–96.
  59. ^ Нилд 2007, стр. 20–21.
  60. ^ Хоффман 1992, стр. 323–27.
  61. ^ Уильямс, Кэролайн; Нилд, Тед (20 октября 2007 г.), «Пангея, возвращение», New Scientist , заархивировано из оригинала 13 апреля 2008 г. , получено 28 августа 2009 г.
  62. ^ ab Сильвер, PG; Бен, доктор медицинских наук (декабрь 2006 г.), «Прерывистая тектоника плит», Американский геофизический союз, осеннее собрание 2006 г., Аннотация № U13B-08 , 2006 г .: U13B–08, Бибкод : 2006AGUFM.U13B..08S.
  63. ^ Нэнс, РД; и другие. (1988), «Цикл суперконтинента» (PDF) , Scientific American , 259 (1): 72–79, Бибкод : 1988SciAm.259a..72N, номер документа : 10.1038/scientificamerican0788-72, S2CID  123485019, заархивировано (PDF) из оригинал 23 сентября 2015 г. , получено 28 августа 2009 г.
  64. ^ Калкин и Янг, 1996, стр. 9–75.
  65. ^ ab Thompson & Perry 1997, стр. 127–128.
  66. ^ Палмер 2003, с. 164.
  67. ^ Ниммо, Ф.; и другие. (Февраль 2004 г.), «Влияние калия на эволюцию ядра и геодинамо» (PDF) , Geophysical Journal International , 156 (2): 363–76, Бибкод : 2003EAEJA.....1807N, doi : 10.1111/j.1365 -246X.2003.02157.x , заархивировано (PDF) из оригинала 31 июля 2020 г. , получено 16 мая 2018 г.
  68. ^ Гонсалес и Ричардс 2004, с. 48.
  69. ^ Габбинс, Дэвид; и другие. (19 мая 2011 г.), «Таяние внутреннего ядра Земли», Nature , 473 (7347): 361–63, Bibcode : 2011Natur.473..361G, doi : 10.1038/nature10068, PMID  21593868, S2CID  4412560.
  70. ^ Моннеро, Марк; и другие. (21 мая 2010 г.), «Неравномерный рост внутреннего ядра Земли», Science , 328 (5981): 1014–17, Bibcode : 2010Sci...328.1014M, doi : 10.1126/science.1186212, PMID  20395477, S2CID  10557604.
  71. ^ Стейси, Флорида; Стейси, Ч.Б. (январь 1999 г.), «Гравитационная энергия эволюции ядра: последствия для тепловой истории и мощности геодинамо», Физика Земли и недр планет , 110 (1–2): 83–93, Бибкод : 1999PEPI..110. ..83S, doi :10.1016/S0031-9201(98)00141-1.
  72. ^ Медоуз 2007, с. 34.
  73. ^ Стивенсон 2002, с. 605.
  74. ^ ван Тинен, П.; и другие. (март 2007 г.), «Вода, жизнь и планетарная геодинамическая эволюция», Space Science Reviews , 129 (1–3): 167–203, Бибкод : 2007SSRv..129..167V, doi : 10.1007/s11214-007-9149 -7 .В частности, см. стр. 24.
  75. ^ ab Gough, DO (ноябрь 1981 г.), «Внутренняя структура Солнца и изменения светимости», Solar Physics , 74 (1): 21–34, Bibcode : 1981SoPh...74...21G, doi : 10.1007/BF00151270, S2CID  120541081.
  76. ^ Рибас, Игнаси (февраль 2010 г.), «Солнце и звезды как основной источник энергии в планетарных атмосферах», Солнечная и звездная изменчивость: влияние на Землю и планеты, Труды Международного астрономического союза, Симпозиум МАС , том. 264, стр. 3–18, arXiv : 0911.4872 , Bibcode : 2010IAUS..264....3R, doi : 10.1017/S1743921309992298, S2CID  119107400.
  77. ↑ Каин, Фрейзер (2007), «Когда наша галактика врезается в Андромеду, что происходит с Солнцем?», Universe Today , заархивировано из оригинала 17 мая 2007 г. , получено 16 мая 2007 г.
  78. ^ Кокс, ТиДжей; Леб, Абрахам (2007), «Столкновение Млечного Пути и Андромеды», Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества , 386 (1): 461, arXiv : 0705.1170 , Бибкод : 2008MNRAS.386..461C, doi : 10.1111/ j.1365-2966.2008.13048.x, S2CID  14964036.
  79. ^ Хит, Мартин Дж.; Дойл, Лоуренс Р. (2009), От околозвездных обитаемых зон до экодинамических доменов: предварительный обзор и предлагаемые направления на будущее , arXiv : 0912.2482 , Bibcode : 2009arXiv0912.2482H.
  80. ^ abcdefgh О'Мэлли-Джеймс, JT; и другие. (2014), «Биосферы лебединой песни II: Последние признаки жизни на планетах земной группы ближе к концу их обитаемой жизни», Международный журнал астробиологии , 13 (3): 229–243, arXiv : 1310.4841 , Bibcode : 2014IJAsB..13 ..229O, номер документа : 10.1017/S1473550413000426, S2CID  119252386.
  81. ^ Калдейра, Кен; Кастинг, Джеймс Ф. (декабрь 1992 г.), «Возвращение к продолжительности жизни биосферы», Nature , 360 (6406): 721–23, Бибкод : 1992Natur.360..721C, doi : 10.1038/360721a0, PMID  11536510, S2CID  4360963.
  82. ^ Франк, С.; и другие. (2000), «Сокращение продолжительности жизни биосферы как следствие геодинамики», Tellus B , 52 (1): 94–107, Bibcode : 2000TellB..52...94F, doi : 10.1034/j.1600-0889.2000. 00898.x.
  83. ^ Лентон, Тимоти М.; фон Бло, Вернер (май 2001 г.), «Биотическая обратная связь продлевает продолжительность жизни биосферы», Geophysical Research Letters , 28 (9): 1715–18, Бибкод : 2001GeoRL..28.1715L, doi : 10.1029/2000GL012198 .
  84. ^ Аб Ли, Король-Фай; и другие. (16 июня 2009 г.), «Атмосферное давление как естественный регулятор климата для планеты земной группы с биосферой», Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки , 106 (24): 9576–79, Bibcode : 2009PNAS. ..106.9576L, номер doi : 10.1073/pnas.0809436106 , PMC 2701016 , PMID  19487662. 
  85. ^ Бонд, WJ; и другие. (2005), «Глобальное распределение экосистем в мире без огня», New Phytologies , 165 (2): 525–38, doi : 10.1111/j.1469-8137.2004.01252.x, PMID  15720663, S2CID  4954178.
  86. ^ ван дер Маарель 2005, с. 363.
  87. ^ Кадерейт, Г.; и другие. (2003), «Филогения Amaranthaceae и Chenopodiaceae и эволюция фотосинтеза C4» (PDF) , International Journal of Plant Sciences , 164 (6): 959–86, doi : 10.1086/378649, JSTOR  10.1086/378649, S2CID  83564261, Архивировано из оригинала (PDF) 18 августа 2011 г.
  88. ^ Одзаки, Кадзуми; Рейнхард, Кристофер Т. (2021), «Будущая продолжительность жизни насыщенной кислородом атмосферы Земли», Nature Geoscience , 14 (3): 138–142, arXiv : 2103.02694 , Бибкод : 2021NatGe..14..138O, doi : 10.1038/s41561 -021-00693-5, S2CID  232083548.
  89. ^ аб Франк, С.; и другие. (Ноябрь 2005 г.), «Причины и сроки будущего исчезновения биосферы» (PDF) , Biogeosciences Дискуссии , 2 (6): 1665–79, Бибкод : 2006BGeo....3...85F, doi : 10.5194/bgd-2 -1665-2005 , заархивировано (PDF) из оригинала 31 июля 2020 года , получено 13 декабря 2019 года .
  90. ^ Шредер, К.-П.; Коннон Смит, Роберт (1 мая 2008 г.), «Возвращение к далекому будущему Солнца и Земли», Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества , 386 (1): 155–63, arXiv : 0801.4031 , Bibcode : 2008MNRAS.386.. 155S, номер документа : 10.1111/j.1365-2966.2008.13022.x, S2CID  10073988.
  91. ^ abcde Brownlee 2010, с. 95.
  92. ^ ab Kasting, JF (июнь 1988 г.), «Безудержная и влажная парниковая атмосфера и эволюция Земли и Венеры», Icarus , 74 (3): 472–94, Бибкод : 1988Icar...74..472K, doi : 10.1016 /0019-1035(88)90116-9, PMID  11538226, заархивировано из оригинала 4 июня 2022 г. , получено 29 апреля 2020 г.
  93. ^ аб Гинан, EF; Рибас, И. (2002), «Наше меняющееся Солнце: роль солнечной ядерной эволюции и магнитной активности в атмосфере и климате Земли», в Монтесинос, Бенджамин; Хименес, Альваро; Гинан, Эдвард Ф. (ред.), Материалы конференции ASP, Эволюционирующее Солнце и его влияние на планетарную среду , том. 269, Тихоокеанское астрономическое общество, стр. 85–106, Бибкод : 2002ASPC..269...85G.
  94. ^ ab Brownlee 2010, с. 94.
  95. ^ Уорд и Браунли 2003, с. [ нужна страница ] .
  96. ↑ Минард, Энн (29 мая 2009 г.), «Солнце крадет атмосферу Земли», National Geographic News , заархивировано из оригинала 1 ноября 2017 г. , получено 30 августа 2009 г ..
  97. ^ Каргель, Дж.С.; Фегли, МБ (май 2003 г.), «Неустойчивые циклы и оледенение: Земля и Марс (сейчас и рядом с красным гигантским Солнцем) и спутники горячих юпитеров», Американское астрономическое общество, DPS Meeting № 35, № 18.08; Бюллетень Американского астрономического общества , 35 : 945, Бибкод : 2003DPS....35.1808K.
  98. ↑ Пауэлл, Дэвид (22 января 2007 г.), «Луна Земли обречена на распад», Space.com , Tech Media Network, заархивировано из оригинала 6 сентября 2008 г. , получено 1 июня 2010 г.
  99. ^ Гольдштейн, Дж. (май 1987 г.), «Судьба Земли в оболочке красного гиганта Солнца», Astronomy and Astrophysicals , 178 (1–2): 283–85, Бибкод : 1987A&A...178.. 283Г.
  100. ^ Ли, Цзянке; и другие. (Август 1998 г.), «Планеты вокруг белых карликов», Astrophysical Journal Letters , 503 (1): L151–L154, Бибкод : 1998ApJ...503L.151L, doi : 10.1086/311546 , стр. Л51.
  101. ^ Адамс, Фред К.; Лафлин, Грегори (апрель 1997 г.), «Умирающая вселенная: долгосрочная судьба и эволюция астрофизических объектов», Reviews of Modern Physics , 69 (2): 337–, arXiv : astro-ph/9701131 , Bibcode : 1997RvMP. ..69..337A, номер документа : 10.1103/RevModPhys.69.337, S2CID  12173790.
  102. ^ Мюррей, К.Д. и Дермотт, С.Ф. (1999), Динамика Солнечной системы, Издательство Кембриджского университета , стр. 184, ISBN 978-0-521-57295-8.
  103. ^ Дикинсон, Теренс (1993), От Большого взрыва до Планеты X , Камден-Ист, Онтарио: Camden House , стр. 79–81, ISBN 978-0-921820-71-0.
  104. ^ «Непростые отношения: Луна покидает Землю?», Футуризм , заархивировано из оригинала 9 января 2016 г. , получено 14 декабря 2018 г.
  105. ^ Кануп, Робин М .; Райтер, Кевин (2000), Происхождение Земли и Луны, серия по космическим наукам Университета Аризоны, том. 30, University of Arizona Press, стр. 176–77, ISBN. 978-0-8165-2073-2, заархивировано из оригинала 17 января 2023 года , получено 15 мая 2016 года .
  106. ^ Дормини, Брюс (31 января 2017 г.), «Земля и Луна могут находиться на пути к долгосрочному столкновению», Forbes , заархивировано из оригинала 1 февраля 2017 г. , получено 11 февраля 2017 г. .
  107. ^ Дайсон Дж., Фриман (1979), «Время без конца: физика и биология в открытой вселенной», Обзоры современной физики , 51 (3): 447–60, Бибкод : 1979RvMP...51..447D, doi :10.1103/RevModPhys.51.447, заархивировано из оригинала 5 июля 2008 г. , получено 5 июля 2008 г.
  108. ^ Адамс, Фред К.; Лафлин, Грегори (1997), «Умирающая вселенная: долгосрочная судьба и эволюция астрофизических объектов», Reviews of Modern Physics , 69 (2): 337–372, arXiv : astro-ph/9701131 , Bibcode : 1997RvMP. ..69..337A, номер документа : 10.1103/RevModPhys.69.337, S2CID  12173790.

Библиография

Примечания

  1. ↑ См. также: Жизнь после людей , о распаде построек (если бы люди исчезли).

дальнейшее чтение