Какое будущее ждёт Землю? Суперконтинент, вспышка сверхновой и тепловая смерть

26 апреля 12:00

14 минут на чтение

Люди, которым небезразлична судьба нашей планеты, на протяжении многих лет проводят разнообразные экологические акции 22 апреля, в День Земли. По этому случаю мы поговорим о том, какое будущее ждёт нашу планету: от формирования нового суперконтинента до вероятного уничтожения Солнцем.

Читайте также

Настоящий «Армагеддон». Как 30 лет назад на Юпитер упала комета

Кирилл Размыслович

20.07.2024

14660

Небесное шоу, которое изменило представление об опасности астероидов

Изменение климата

Сразу стоит оговориться: попытка дать хоть сколько-нибудь достоверный прогноз о судьбе самого человечества обречена на провал. Чтобы в этом убедиться, достаточно сравнить с реальностью предсказания титулованных футурологов конца XX — начала XXI века или фантастические книги и фильмы, где авторы пытались описать невообразимо далёкое по тем временам будущее: 2019 год из «Бегущего по лезвию» (роман 1968-го, фильм 1982-го) или 2001 год из «Космической одиссеи» (1968). А ведь речь шла о десятках лет — смешном по историческим меркам промежутке.

Мы оставим попытки угадать, что ждёт нас самих: всеобщая утопия, ядерная война, машинная революция, сингулярность, покорение звёзд… Из-за огромного числа переменных будущее цивилизации практически невозможно спрогнозировать — и это, наверное, к лучшему, иначе фантастика как жанр была бы просто никому не нужна.

Несколько миллиардов лет назад Земля, скорее всего, представляла собой замёрзший снежный шарик

Вместо этого давайте поговорим о будущем самой Земли и начнём с аспекта, влияние которого ощущаем на своей шкуре.

Изменение климата уже происходит прямо на наших глазах. Само по себе оно не уникальный процесс. За миллиарды лет наша Земля пережила множество климатических эпох: от планеты-«снежка» до времён, когда в Антарктиде росли леса, где жили динозавры.

Читайте также

Другая Земля: леса Антарктиды, джунгли Сахары и инопланетные пейзажи Средиземного моря

Кирилл Размыслович

27.07.2024

5590

Как менялась наша планета на протяжении веков

Человечество появилось в эпоху доминирования льда. За последние 740 тысяч лет планета прошла через восемь ледниковых периодов, и каждый из них продолжался 70–90 тысяч лет. Они разделялись относительно короткими межледниковьями длительностью 10–30 тысяч лет. Последний ледниковый период завершился как раз 10 тысяч лет назад — а потому неудивительно, что ещё каких-то полвека назад учёные всерьёз рассматривали вероятность нового оледенения в ближайшем будущем.

Сейчас очевидно, что этого не произойдёт. Средняя температура Земли, наоборот, растёт, льды отступают, и уровень мирового океана повышается. С этим бесполезно спорить. Сейчас дискуссия фокусируется на том, чтобы выяснить, насколько велик вклад антропогенного фактора в процесс климатических изменений.

Извержение в Йеллоустонской кальдере угрожает существованию человечества

Ряд учёных считает, что даже полное прекращение парниковых выбросов уже не повлияет на ситуацию в обозримой перспективе. По некоторым моделям, к концу III тысячелетия целиком растает ледниковый щит Гренландии и, возможно, ледники Западной Антарктиды. Из-за этого уровень моря поднимется как минимум на семь метров, что серьёзно изменит очертания континентов. Под воду уйдут многие островные государства и значительная часть крупнейших городов.

Впрочем, на климат влияют не только люди, но и такие, например, процессы, как извержения вулканов. Возможно, вы слышали про «год без лета» — период в 1816 году, когда в Западной Европе и Северной Америке установилась необычайно холодная погода. Сейчас считается, что это произошло из-за извержения вулкана Тамбора в Индонезии в 1815 году.

Знаменитого «Франкенштейна» Мэри Шелли написала как раз в «год без лета». Она с друзьями в то время отдыхала на вилле в Швейцарии, однако часто из-за отвратительной погоды никто не мог выйти из дома, так что все договорились написать по жуткой истории.

Однако наша планета знала извержения помощнее того, что случилось в Индонезии, и с более разрушительными последствиями. Считается, что извержение супервулкана Тоба 73 тысячи лет назад чуть не уничтожило весь наш вид: численность человеческой популяции снизилась до минимума.

Извержение подобного масштаба обязательно повторится, хоть мы и не знаем, когда и где именно. Все читали страшилки про Йеллоустон — но есть ещё та же Тоба и куча других спящих супервулканов.

Район вулкана Тоба и одноимённое озеро

Извержение супервулкана по последствиям будет сопоставимо с ядерной зимой. Выброшенная в стратосферу смесь из пепла и серы окутает нашу планету и укроет её своеобразным экраном, что приведёт к глобальному охлаждению. А когда пыль осядет, процесс сменится столь же резким потеплением, поскольку в атмосфере останется большой объём углекислого газа.

Также не стоит сбрасывать со счётов циклические изменения в эксцентриситете земной орбиты и ориентации оси вращения. Из-за этих изменений количество солнечного света, попадающего на Землю, может увеличиваться или уменьшаться.

Эта гипотеза называется циклами Миланковича. Считается, что когда несколько таких циклов накладываются друг на друга, кумулятивный эффект их действия способен спровоцировать новую эпоху оледенения. Правда, по последним оценкам в следующий раз такое пересечение произойдёт не ранее чем через 50 тысяч лет. До этого новый ледниковый период нам, скорее всего, не грозит.

Опасные соседи

По теории импакта, мел-палеогеновое вымирание было спровоцировано падением метеорита

Земля существует не в пустоте. Она часть Солнечной системы, а Солнечная система, в свою очередь, часть галактики Млечный Путь. Всё, что происходит в нашем космическом окружении, влияет на планету напрямую.

Например, в окрестности Земли регулярно прилетают астероиды и кометы. Некоторые из них даже падают на её поверхность. Такая бомбардировка не угрожает самой планете, но способна серьёзно повлиять на её биосферу.

В последний раз катастрофическое падение астероида произошло на Земле 66 миллионов лет назад. По одной из теорий, именно это событие спровоцировало мел-палеогеновое вымирание, когда исчезли 75 % видов живых организмов, включая всех нелетающих динозавров.

Как и в случае с извержениями супервулканов, мы не можем сказать, когда в следующий раз Земля столкнётся с крупным астероидом. Считается, что такие события происходят в среднем каждые пару сотен миллионов лет. Если к тому моменту человечество ещё будет существовать, возможно, оно сумеет предотвратить катастрофу.

Художественное изображение облака Оорта

Не стоит забывать и о том, что периодически Солнце сближается с другими светилами. Через 1,3 миллиона лет звезда Глизе 710 подойдёт к нам на дистанцию всего в четверть светового года, а это в десять раз ближе, чем до Проксимы Центавра. Глизе 710 не просто станет самой яркой звездой ночного неба на какое-то время. Её приближение повлияет на облако Оорта — далёкий регион Солнечной системы, заполненный ледяными телами. По мнению ряда астрономов, потревоженные гравитацией Глизе 710 кометы станут намного чаще сталкиваться с планетами, в том числе и с Землёй. Впрочем, другие учёные считают, что эти опасения надуманны и такие сближения — обычное дело для Солнечной системы.

Повлиять на судьбу Земли может и вспышка сверхновой. Считается, что если это произойдёт на расстоянии менее 50 световых лет от планеты, то испущенные гамма-лучи истончат её озоновый слой и в результате поверхность окажется открытой для ультрафиолетового излучения и космических лучей, губительных для живых организмов.

Впрочем, и такой катаклизм не станет концом света для нашей планеты. За время существования Солнечной системы рядом с ней вспыхнуло несколько сверхновых (в последний раз это произошло примерно 2,5 миллиона лет назад) — и земная жизнь сумела выстоять. Хотя приятного в таком событии, конечно, мало.

Пангея Ультима

220 миллионов лет назад на Земле был один континент — Пангея

В 2005 году в Эфиопии появился разлом длиной более 55 километров, который с тех пор постепенно расширяется. Он образовался на стыке трёх тектонических плит. Как считают геологи, по мере удаления плит друг от друга разлом будет расти. Со временем он заполнится водой из Красного моря, из-за чего образуется новый океан, а значит, часть восточной Африки станет отдельным континентом. На это может уйти 5–10 миллионов лет.

Этот процесс — наглядное подтверждение простого факта: земные материки не статичны. Они находятся в непрерывном «танце», постоянно меняют своё положение и конфигурацию. В прошлом они несколько раз сталкивались, образуя единый суперконтинент, а затем снова расходились. Считается, что материки объединяются в среднем каждые полмиллиарда лет.

Последний суперконтинент Пангея начал разрушаться 200 миллионов лет назад, на заре юрского периода. Он распался на Лавразию и Гондвану, которые позже образовали современные континенты.

Сейчас распад предыдущего суперконтинента Пангея подошёл к середине своего цикла. Но он не будет длиться вечно. Результаты компьютерного моделирования говорят о том, что в процессе дрейфа материков они неизбежно сольются в единый суперконтинент снова. Учёные уже даже подобрали ему имя — Пангея Ультима (или Пангея Проксима).

Предполагается, что Пангея Ультима сформируется на экваторе примерно через 250 миллионов лет, когда Атлантический океан сократится и слившийся афро-евразийский континент врежется в Северную и Южную Америку.

Скорее всего, Пангея Ультима будет напоминать мир «Дюны»

Учитывая грандиозность процесса, сложно с высокой точностью предсказать, что будет представлять из себя Пангея Ультима, но в целом исследователи настроены не слишком оптимистично. Довольно вероятно, что из-за всплеска вулканической активности, вызванного слиянием материков, а также из-за неизбежного увеличения солнечной светимости Пангея Ультима превратится в гигантскую пустыню со средней температурой выше 40 °C.

Суперконтинент будет непригоден для жизни большинства млекопитающих. Лишь на 8–16 % суши (в прибрежных и полярных районах) останется благоприятный для жизни климат. Для сравнения, сейчас этот показатель — около 66 %. В результате нашу планету ждёт новое массовое вымирание и полная перестройка всей экосистемы.

Впрочем, учёные построили разные модели формирования Пангеи Ультимы. По альтернативным сценариям она образуется не в экваториальных широтах, а ближе к Северному полюсу, что обеспечит её более благоприятным климатом.

Справедливости ради стоит отметить, что предыдущие суперконтиненты, по мнению геологов, тоже имели большие внутренние пустыни. Так что формирование Пангеи Ультимы не станет приговором для жизни на Земле — тем более что со временем на части распадётся и этот суперконтинент.

День Земли

Флаг Дня Земли — фотография нашей планеты на синем фоне, сделанная экипажем «Аполлона-17»

В 1969 году американский сенатор Гейлорд Нельсон увидел из самолёта огромное нефтяное пятно у побережья Калифорнии: оно появилось из-за аварии на буровой платформе. Это зрелище настолько его потрясло, что он решил при поддержке студенческих активистов организовать специальную акцию, чтобы привлечь внимание людей к экологическим проблемам.

Акцию назначили на 22 апреля 1970 года, причём дату выбрали не случайно. Планировалось, что в ней будут участвовать в основном студенты, а неделя с 19 по 25 апреля не выпадала на экзамены или весенние каникулы и не пересекалась с религиозными праздниками. К тому же в это время года уже обычно устанавливается хорошая погода.

Акция была крайне успешной. В ней поучаствовали около 20 миллионов американцев. Она вызвала широкий общественный резонанс, в результате чего власти США приняли ряд важных экологических законов и создали Агентство по охране окружающей среды. Акцию решили сделать ежегодной, и так появился День Земли.

Первое время его праздновали только в США, но в 1990 году организаторы задумали сделать акцию международной. Идея оказалась удачной: праздник отметили в 141 стране мира, в том числе и в СССР. Традиция прижилась, и в 2009 году ООН провозгласила 22 апреля Международным днём Матери-Земли.

Сейчас в День Земли в разных уголках мира проводят субботники, высаживают деревья, организуют научно-популярные лектории, творческие конкурсы, городские забеги, велосипедные марафоны и многое другое. Всё для того, чтобы напомнить людям, насколько хрупка наша планета, и побудить их внимательнее относиться к экологическим проблемам.

Небо над головой

Звёздный след Северного полушария с Полярной звездой в центре

Мы привыкли воспринимать рисунок созвездий на небе как неизменный, но это не так. Человеческая жизнь просто слишком коротка, чтобы кто-то один мог заметить смещение звёзд.

Например, мы привыкли, что определять направление на север нам помогает Полярная звезда, или альфа Малой Медведицы. Кажется, что она была на своём месте всегда. Но в реальности альфа Малой Медведицы переместилась в эту точку на небе лишь в XII веке, а всё предыдущее тысячелетие та пустовала. Тем, кто жил во времена Римской империи, приходилось определять направление на север, ориентируясь сразу на несколько звёзд (вот и думайте теперь об этом).

Уже в относительно недалёком будущем, через 1200 лет, альфа Малой Медведицы сдаст свой пост гамме Цефея, а той в свою очередь со временем придёт на смену бета Цефея, потом Денеб, Вега и так далее. Вышесказанное справедливо и для всех остальных звёзд. Через сто тысяч лет рисунки большинства созвездий изменятся до неузнаваемости. А некоторые звёзды не просто пропадут с земного неба — их не станет вовсе.

Модель вида Бетельгейзе с расстояния приблизительно 8 а.е...

...и Солнца с такого же расстояния.

Например, знаменитая Бетельгейзе в ближайшую сотню тысяч лет коллапсирует, превратится в сверхновую и какое-то время будет самым ярким объектом на земном небе после Солнца и Луны, а потом навсегда исчезнет.

Также рискуют прекратиться полные солнечные затмения. Дело в том, что расстояние между Землёй и её спутницей увеличивается примерно на 3,8 сантиметра в год. Из-за этого кружок Луны на небе становится всё меньше и меньше. Где-то через 600 миллионов лет спутник удалится от нас настолько, что уже не сможет полностью закрыть Солнце.

Луна напрямую влияет и на другой важный фактор: скорость вращения Земли. Сейчас планета совершает оборот вокруг своей оси за 24 часа, но из-за приливного взаимодействия со спутником это время постепенно увеличивается. Через 180 миллионов лет длительность земных суток вырастет до 25 часов — повод пофантазировать о том, как люди, если они к тому времени останутся на Земле, распорядятся лишним часом.

Слияние Андромеды и Млечного Пути подарит жителям Земли впечатляющее небесное зрелище

Но давайте попробуем забраться в будущее ещё дальше — примерно на 4,5 миллиарда лет. В ту далёкую эпоху начнётся столкновение Млечного Пути с галактикой Андромеды. Это событие вряд ли напрямую повлияет на Солнечную систему: расстояния между отдельными звёздами слишком велики, чтобы они могли столкнуться. Однако оно подарит нам поистине грандиозное небесное зрелище. Мы увидим, как сливаются два галактических ядра, как смешиваются и разрушаются целые галактические структуры. Ночное небо будет усыпано яркими туманностями и газопылевыми облаками, где рождаются многочисленные новые звёзды.

До столкновения с Андромедой, примерно через 2,5 миллиарда лет, Млечный Путь успеет поглотить своего спутника — карликовую галактику Большое Магелланово Облако.

А в ещё более далёком будущем с неба исчезнет столь привычная нам полоса Млечного Пути. На самом деле такую форму с нашей точки обзора принимают спиральные рукава нашей галактики. В результате же столкновения с Андромедой образуется Млекомеда — единая эллиптическая галактика без спиральных рукавов. Место полосы займёт огромный светлый регион, соответствующий её ядру.

Пертурбации в Солнечной системе

Снимок Фобоса, сделанный аппаратом Mars Reconnaissance Orbiter 23 марта 2008 года

Меняться будет не только Земля, но и её соседи по Солнечной системе. Конечно, мы не можем предсказать многие вещи. Например, сближения с другими звёздами способны повлиять на устойчивость орбит планет и запустить эффект домино, который перекроит структуру всей системы. Но в части прогнозов мы абсолютно уверены уже сейчас.

К таким относится гибель Фобоса. Крупнейший спутник Марса постепенно приближается к планете и где-то через 10–50 миллионов лет (мелочь по космическим меркам) будет разорван её гравитацией. После этого Красная планета обзаведётся кольцом — правда, временно: обломки постепенно выпадут на поверхность.

Своих знаменитых колец лишится и Сатурн. Раньше считалось, что они окружали планету всегда, однако новейшие исследования показали, что они намного моложе: скорее всего, ровесники динозавров. Их вещество постепенно выпадает на Сатурн, а через несколько сотен миллионов лет кольца полностью исчезнут.

Нынешняя система колец Нептуна состоит всего из пяти компонентов

Зато своими кольцами обзаведётся Нептун. Да, они формально есть и сейчас, но не могут похвастаться особым размахом и красотой. В далёком будущем всё изменится — благодаря Тритону. Это 2700-километровое тело — не «родной» спутник планеты. Тритон движется по ретроградной орбите, наклонённой к экватору планеты, что выдаёт в нём захваченный объект. Скорее всего, Тритон сформировался в поясе Койпера, и гравитация Нептуна подтянула его к себе.

Из-за особенностей своей орбиты Тритон постепенно приближается к Нептуну. Примерно через 3,6 миллиарда лет гравитация ледяного гиганта разорвёт спутник, и из обломков образуются кольца столь колоссальных размеров, что кольца Сатурна по сравнению с ними покажутся карликами.

Смерть Земли

Когда Солнце превратится в красный гигант, Земля будет раскалена до 2000 °C

К моменту, когда начнётся столкновение Млечного Пути с Андромедой, а у Нептуна появятся кольца, на Земле вряд ли останутся те, кто сможет это наблюдать. По самым консервативным оценкам, жизнь на нашей планете существует 3,7 миллиарда лет — и скорее всего, большая часть отведённого ей срока уже прошла. Солнце, благодаря которому она сейчас существует, в дальнейшем вынесет ей смертный приговор.

Светимость нашей звезды постепенно увеличивается — в среднем на 10 % каждый миллиард лет, и у этого процесса будут неизбежные последствия. Однажды тонкий природный механизм, обеспечивающий столь благоприятный для земной жизни климат, сломается. Точка невозврата в разных оценках различается: кто-то говорит о 500 миллионах лет, кто-то — о миллиарде лет. Одно неизменно: в какой-то момент на Земле начнётся вымирание, которое станет последним в её истории.

Вероятно, на старте ускорится выветривание силикатных пород из-за нагревания планеты. В результате концентрация углекислого газа в земной атмосфере снизится, что создаст большие проблемы для растений. Скорее всего, основная часть фотосинтезирующих организмов вымрет. Из-за этого объём кислорода в атмосфере начнёт падать, так что вскоре судьбу растений разделят и наземные животные.

Белый карлик — это звезда, у которой не осталось топлива для термоядерных реакций

Даже если жизни удастся приспособиться или если эффект от выветривания компенсируется, например, увеличением вулканической активности, через миллиард лет средняя температура Земли увеличится до 47 °C (сейчас она держится на уровне 15 °C). Океаны станут испаряться. А поскольку водяной пар — это мощный парниковый газ, сформируется механизм положительной обратной связи. Концентрация водяного пара вырастет, что ускорит нагревание Земли, а соответственно, и процесс испарения. По некоторым моделям, океаны исчезнут всего за 100 миллионов лет. По мере превращения планеты в пустыню жизнь будет перебираться ближе к полюсам и закапываться под землю.

Некоторые учёные считают, что решающий удар по земной жизни нанесёт даже не Солнце, а Луна. Через несколько миллиардов лет она настолько удалится от планеты, что перестанет стабилизировать ось её вращения. Это может вызвать «разбалансировку» и привести к хаотичным изменениям климата, к которым биосфере будет крайне сложно приспособиться.

В теории Земля может получить «отсрочку» приговора, если каким-то образом потеряет часть атмосферы. Более низкое давление ослабит парниковый эффект, что замедлит рост глобальной температуры. Также момент смерти отдалится, если изменится орбита планеты, например, из-за крайне близкого пролёта другой звезды, но для этого она должна подойти на дистанцию, сопоставимую с расстоянием до Плутона.

До того, как Земля станет такой, человечеству определённо придётся найти новый дом

Такое происходит крайне редко, а даже если вдруг произойдёт, то Земля вряд ли перейдёт на более благоприятную стабильную орбиту, где будет получать меньше тепла от Солнца: вероятность этого составляет всего 0,28 %.

На нынешней орбите Земля через 2,8 миллиарда лет даже на полюсах разогреется до 150 °C. Примерно в ту же эпоху застынет ядро, из-за чего планета лишится защитного магнитного поля. К тому моменту на нашей планете если кто и останется, то разве что бактерии-экстремофилы, прячущиеся глубоко под землёй.

Но и это ещё не всё. По мере исчерпания запасов водородного топлива Солнце начнёт стремительно расширяться, превращаясь в красный гигант. Вместе с этим будет расти и температура поверхности Земли, и через 7 миллиардов лет она уже превысит 2000 °C. Скальные породы расплавятся, и всю нашу планету покроет гигантский лавовый океан.

К концу своей жизни Солнце, ставшее красным гигантом, может увеличиться в сто раз. Тогда его радиус достигнет 150 миллионов километров, что как раз соответствует нынешней орбите Земли.

Дальше Солнце поглотит Меркурий и Венеру. По поводу судьбы нашей планеты в этом сценарии учёные пока не достигли консенсуса. Возможно, Земля тоже будет уничтожена — или же «всего лишь» потеряет кору и большую часть мантии, сохранив хотя бы ядро.

Рано или поздно Солнце превратится в красный гигант

В другом сценарии предполагается, что в фазе красного гиганта Солнце начнёт выбрасывать вещество и потеряет значительную часть своей массы. Из-за этого радиусы орбит в системе могут увеличиться, и таким образом Земля избежит поглощения. Но вот в чём подвох: есть вероятность, что из-за солнечных выбросов изменится и орбита Луны. В некоторых сценариях она будет приближаться к Земле, пока гравитация планеты её не разорвёт.

Даже если наша планета переживёт и этот катаклизм, любая жизнь на ней исчезнет, и ничто в её облике уже не напомнит об уютном голубом шарике — родном доме для миллионов видов живых организмов.

Читайте также

Бледная голубая точка. Как был сделан главный снимок Земли

Кирилл Размыслович

15.02.2025

14587

«Все, кого вы знаете, жили здесь — на соринке в солнечном луче».

Жизнь после Земли

Когда Солнце войдёт в фазу красного гиганта, жизнь на Земле станет невозможной. Однако есть шанс, что в новых условиях она зародится на других объектах Солнечной системы. Одним из наиболее перспективных кандидатов считается Титан. Сейчас на его поверхности держится средняя температура −180 градусов. По мнению большинства учёных, для запуска процессов, ведущих к возникновению жизни, этого недостаточно.

У Титана есть потенциал для возникновения жизни

В системе красного гиганта температура на Титане поднимется до −70 градусов. Ультрафиолетовое излучение разрушит углеводородную дымку в его атмосфере, из-за чего может развиться парниковый эффект и спутник будет нагреваться ещё быстрее. В итоге лёд начнёт таять и поверхность Титана покроется богатым органикой океаном. В следующие несколько сотен миллионов лет на спутнике сформируются все необходимые условия для возникновения жизни.

Титан не единственный может стать новым пристанищем для биологической эволюции. В самом конце своей жизни Солнце войдёт в стадию так называемой гелиевой вспышки, после чего несколько миллионов лет будет излучать так много энергии, что Плутону достанется столько же света, сколько сейчас получает Земля. Так что карликовой планете повезёт временно обзавестись полноценной атмосферой и океаном.

Конечно, для зарождения жизни пары миллионов лет вряд ли окажется достаточно, но исключать вероятность этого нельзя. Возможно, именно Плутон будет последним обитаемым телом в Солнечной системе.

Плутон всем сердцем хочет стать небесным телом, пригодным для жизни

Через 8 миллиардов лет жизненный цикл Солнца подойдёт к концу. Умирающая звезда сбросит в окружающее пространство внешние слои атмосферы, и от неё останется лишь ядро, которое со временем остынет и сожмётся, превратившись в белый карлик — фактически звёздный труп. Этот крайне плотный и тусклый объект размером с планету уже не сможет поддерживать какую-либо жизнь в своей системе.

Выброшенное Солнцем вещество, где будет и частичка погибшей Земли, постепенно рассеется по Млекомеде. Со временем оно сольётся с газопылевыми облаками, которые дадут начало новому поколению звёзд и планет. А там — кто знает? Возможно, в одной из этих систем со временем снова зародится жизнь.

Читайте также