Budoucnost Země

energie Slunce je na základě termonukleární fúze vodíku na helium. K tomu dochází v jádrové oblasti hvězdy pomocí procesu řetězové reakce proton-proton. Protože ve slunečním jádru není žádná konvekce, koncentrace helia se v této oblasti hromadí, aniž by byla distribuována po celé hvězdě., Teplota v jádru Slunce je příliš nízká pro jadernou fúzi hélia atomů přes triple-alfa proces, takže tyto atomy nepřispívají k čisté energie, která je potřebná k zachování hydrostatické rovnováhy Slunce.

v současné době byla spotřebována téměř polovina vodíku v jádru, přičemž zbytek atomů sestával převážně z helia. Vzhledem k tomu, že počet atomů vodíku na jednotku hmotnosti klesá, tak i jejich energetický výkon poskytovaný jadernou fúzí., To má za následek snížení tlaku podporu, která způsobí, že jádro smlouvu do zvýšená hustota a teplota přinést základní tlak v rovnováze s vrstvami výše. Vyšší teplota způsobuje, že zbývající vodík prochází fúzí rychleji, čímž vytváří energii potřebnou k udržení rovnováhy.

výsledkem tohoto procesu bylo stálé zvyšování energetického výkonu Slunce. Když se slunce poprvé stalo hlavní sekvenční hvězdou, vyzařovalo pouze 70% současné svítivosti. Svítivost se zvýšila téměř lineárním způsobem až do současnosti a každých 110 milionů let vzrostla o 1%. Stejně tak se očekává, že za tři miliardy let bude Slunce o 33% svítit. Vodíkové palivo v jádru bude konečně vyčerpáno za pět miliard let, kdy Slunce bude o 67% svítivější než v současné době., Poté bude slunce i nadále spalovat vodík ve skořápce obklopující jeho jádro, dokud svítivost nedosáhne 121% nad současnou hodnotou. To znamená konec životnosti hlavní sekvence slunce a poté projde subgiant stage a vyvine se do červeného obra.

do této doby by měla probíhat kolize galaxií Mléčná dráha a Andromeda. Ačkoli by to mohlo vést k vysunutí sluneční soustavy z nově kombinované galaxie, považuje se za nepravděpodobné, že by to mělo nepříznivý vliv na slunce nebo jeho planety.,

Klima impactEdit

rychlost zvětrávání silikátových minerálů se zvýší, jak zvyšující se teploty urychlují chemické procesy. To zase sníží hladinu oxidu uhličitého v atmosféře, protože reakce s silikátovými minerály přeměňují plyn oxidu uhličitého na pevné uhličitany. Během příštích 600 milionů let od současnosti klesne koncentrace oxidu uhličitého pod kritický práh potřebný k udržení fotosyntézy C3: asi 50 dílů na milion., V tomto okamžiku již stromy a lesy v jejich současných formách nebudou schopny přežít. poslední živé stromy jsou stálezelené jehličnany. Tento pokles rostlinného života bude pravděpodobně spíše dlouhodobým poklesem než prudkým poklesem. Je pravděpodobné, že skupiny rostlin zemřou jeden po druhém, než bude dosaženo úrovně 50 dílů na milion. Prvními rostlinami, které zmizí, budou bylinné rostliny C3, následované listnatými lesy, stálezelenými listnatými lesy a nakonec stálezelenými jehličnany. Fixace uhlíku C4 však může pokračovat v mnohem nižších koncentracích, až nad 10 dílů na milion., Proto rostliny, které pomocí C4 fotosyntézy může být schopen přežít alespoň 0,8 miliardy let a možná až 1,2 miliardy let, po které rostoucí teploty bude biosféry neudržitelné. V současné době představují rostliny C4 asi 5% rostlinné biomasy země a 1% jejích známých druhů rostlin. Například asi 50% všech druhů trávy (Poaceae) používá fotosyntetickou cestu C4, stejně jako mnoho druhů v bylinné rodině Amaranthaceae.,

když hladiny oxidu uhličitého klesnou na hranici, kde je fotosyntéza sotva udržitelná, očekává se, že podíl oxidu uhličitého v atmosféře osciluje nahoru a dolů. To umožní, aby půda vegetace, dařit pokaždé, když hladina oxidu uhličitého stoupá v důsledku tektonické činnosti a dýchání ze života zvířat. Dlouhodobým trendem však je, aby rostlinný život na zemi úplně odumřel, protože většina zbývajícího uhlíku v atmosféře se v zemi odděluje., Některé mikroby jsou schopné fotosyntézy při koncentracích oxidu uhličitého až 1 díl na milion, takže tyto formy života by pravděpodobně zmizely pouze kvůli rostoucím teplotám a ztrátě biosféry.

Rostliny—a potažmo zvířata mohla přežít déle tím, že vyvíjí další strategie, jako vyžadují méně oxidu uhličitého při fotosyntetické procesy, stává masožravé, přizpůsobení k vysychání, nebo se sdružovat s houbami. Tyto úpravy se pravděpodobně objeví poblíž začátku vlhkého skleníku (viz dále).,

ztráta vyššího života rostlin bude mít také za následek případnou ztrátu kyslíku a ozonu v důsledku dýchání zvířat, chemických reakcí v atmosféře a sopečných erupcí. To bude mít za následek menší útlum DNA-škodlivé UV záření, stejně jako smrt zvířat; první zvířata zmizet by být velké savce, následuje malé savce, ptáky, obojživelníky a velké ryby, plazy a malé ryby, a konečně bezobratlých., Než k tomu dojde, očekává se, že se život soustředí na refugia s nižší teplotou, jako jsou vysoké výšky, kde je k dispozici méně plochy půdy, čímž se omezí velikost populace. Menší zvířata by přežila lépe než větší kvůli menším požadavkům na kyslík, zatímco ptáci by díky své schopnosti cestovat na velké vzdálenosti hledali chladnější teploty lépe než savci. Na základě poločasu kyslíku v atmosféře by život zvířat trval maximálně 100 milionů let po ztrátě vyšších rostlin., Život zvířat však může trvat mnohem déle, protože fytoplankton v současné době produkuje více než 50% kyslíku.

V jejich práci, Život a Smrt Planety Země, autoři Peter D. Ward a Donald Brownlee tvrdí, že některé formy živočišného života může pokračovat i poté, co většina Pozemských rostlin zmizela., Ward a Brownlee použití fosilních důkazů z Burgess Shale v Britské Kolumbii, Kanada, určit klimatu Kambrické Exploze, a používat to, aby předvídat budoucí klima, kdy rostoucí globální teploty způsobené oteplování Slunce a klesající hladiny kyslíku v důsledku konečné vyhynutí živočišného života. Zpočátku očekávají, že někteří hmyz, ještěrky, ptáci a malí savci mohou přetrvávat spolu s mořským životem. Nicméně, bez doplňování kyslíku rostlinným životem, věří, že zvířata by pravděpodobně zemřely z udušení během několika milionů let., I kdyby v atmosféře zůstalo dostatečné množství kyslíku díky přetrvávání nějaké formy fotosyntézy, trvalý nárůst globální teploty by vedl k postupné ztrátě biologické rozmanitosti.

vzhledem k tomu, že teploty stále stoupají, bude poslední život zvířat veden směrem k pólům a možná pod zemí. Během polární noci by se staly primárně aktivními, aestivující se během polárního dne kvůli intenzivnímu teplu. Velká část povrchu by se stala pustou pouští a život by se primárně nacházel v oceánech., Kvůli poklesu množství organické hmoty vstupující do oceánů ze země a poklesu rozpuštěného kyslíku by však mořský život zmizel také po podobné cestě jako na zemském povrchu. Tento proces by mohl začít s úbytek sladkovodních druhů a uzavřít s bezobratlými, obzvláště ty, které nejsou závislé na živé rostliny, jako jsou termiti, nebo ty, v blízkosti hydrotermálních průduchů, jako jsou červy rodu Riftia. V důsledku těchto procesů mohou být mnohobuněčné formy života zaniklé asi za 800 milionů let a eukaryoty v 1.,3 miliardy let, opouštět pouze prokaryoty.

Ztráta oceansEdit

Jedna miliarda let od teď, o 27% moderní oceánu bude mít subducted do pláště. Pokud by tento proces mohl Pokračovat nepřerušovaně, dosáhl by rovnovážného stavu, kdy by na povrchu zůstalo 65% současné povrchové nádrže., Jakmile je sluneční svítivost o 10% vyšší než její aktuální hodnota, průměrná globální povrchová teplota vzroste na 320 K (47 °C; 116 °F). Atmosféra se stane „vlhkým skleníkem“ vedoucím k uprchlému odpařování oceánů. V tomto okamžiku modely budoucího prostředí země ukazují, že stratosféra by obsahovala rostoucí hladiny vody. Tyto molekuly vody budou rozloženy fotodisociací solárním UV zářením, což umožní vodíku uniknout atmosféře. Čistým výsledkem by byla ztráta světové mořské vody asi o 1,1 miliardy let od současnosti.,

k Dispozici budou dvě varianty tohoto budoucího oteplování zpětnou vazbu: „vlhkého skleníku“, kde vodní pára dominuje troposféry, zatímco vodní pára se začne hromadit ve stratosféře (v případě, že oceány se vypařují velmi rychle), a „runaway skleník“, kde se vodní pára se stává dominantní složkou atmosféry (pokud oceánů vypaří příliš pomalu)., V této éře bez oceánu budou i nadále existovat povrchové nádrže, protože voda se neustále uvolňuje z hluboké kůry a pláště, kde se odhaduje, že existuje množství vody ekvivalentní několikrát, které se v současné době vyskytuje v oceánech země. Některé vody mohou být uchovávány na pólech, a tam může být občasné bouřky, ale z větší části planety by být suché pouštní s velkými dunefields pokrývající jeho rovníku, a pár salt flats na to, co bylo kdysi mořské dno, podobné těm, které v Poušti Atacama v Chile.,

bez vody sloužit jako mazivo, desková tektonika by velmi pravděpodobně zastaví a nejvíce viditelné známky geologické aktivity by štít sopky se nachází nad plášť hotspotů. V těchto suchých podmínkách si planeta může udržet nějaký mikrobiální a možná i mnohobuněčný život. Většina těchto mikrobů bude halofilů a život by mohl najít útočiště v atmosféře, jak bylo navrženo, aby se stalo na Venuši. Stále extrémnější podmínky však pravděpodobně povedou k zániku prokaryot mezi 1, 6 miliardami let a 2.,8 miliard let, přičemž poslední z nich žije v reziduální rybníky vody ve vysokých zeměpisných šířkách a výškách nebo v jeskyních s pasti ledu. Podzemní život však může trvat déle. To, co následuje, závisí na úrovni tektonické aktivity. Stálé uvolňování oxidu uhličitého sopečnou erupcí by mohlo způsobit, že atmosféra vstoupí do „super-skleníkového“ stavu, jako je planeta Venuše., Ale, jak je uvedeno výše, bez povrchové vody, desková tektonika by pravděpodobně zastavil a většina uhličitanů zůstane bezpečně pohřben, dokud se Slunce stane červený obr a jeho zvýšená svítivost ohřívá kámen k bodu uvolnění oxidu uhličitého.

ztráta oceánů by mohla být v budoucnu zpožděna až na 2 miliardy let, pokud by atmosférický tlak klesl. Nižší atmosférický tlak by snížil skleníkový efekt, čímž by se snížila teplota povrchu. K tomu by mohlo dojít, pokud by přirozené procesy odstranily dusík z atmosféry., Studium organických sedimentů ukázal, že nejméně 100 kpa (0.99 atm) dusíku byl odstraněn z atmosféry v průběhu uplynulých čtyř miliard let; dost, aby účinně zdvojnásobit aktuální atmosférický tlak, pokud to měl být propuštěn. Tato míra odstranění by být dostačující pro řešení dopadů zvýšení slunečního jasu pro další dvě miliardy let.

za 2, 8 miliardy let dosáhne povrchová teplota Země 422 K (149 °C; 300 ° F), a to i na pólech. V tomto okamžiku bude veškerý zbývající život uhasen kvůli extrémním podmínkám., Pokud se veškerá voda na Zemi odpaří tímto bodem, planeta zůstane ve stejných podmínkách se stálým zvýšením povrchové teploty, dokud se slunce nestane červeným obrem. Pokud ne, pak asi za 3-4 miliardy let množství vodní páry v nižších vrstvách atmosféry se zvýší na 40% a „vlhkého skleníku“ efekt bude zahájeno, jakmile svítivost Slunce dosáhne 35-40% více než jeho dnešní hodnotu. „Uprchlý skleníkový efekt“ bude následovat, což atmosféru tepla a zvyšování teploty povrchu, aby kolem 1600 K (1,330 °C; 2,420 °F)., To stačí k roztavení povrchu planety. Většina atmosféry však zůstane zachována, dokud slunce nevstoupí do červeného Obřího jeviště.

S vymírání života, 2.8 miliard let, to je také očekává, že Země známky života zmizí, bude nahrazen podpisy způsobené non-biologických procesů.,

Rudého obra stageEdit

Jakmile Slunce se mění ze spalování vodíku ve svém jádru spalování vodíku v shellu kolem svého jádra, jádro začne ke kontraktu a na vnější obálce se bude rozšiřovat. Celková svítivost se bude v následujících miliardách let neustále zvyšovat, dokud nedosáhne 2,730 násobku současné svítivosti Slunce ve věku 12.167 miliard let., Většina Zemské atmosféře, bude ztracena ve vesmíru a jeho povrch se bude skládat z lava ocean s plovoucí kontinenty kovů a oxidů kovů, stejně jako ledovce, žáruvzdorných materiálů, se teplota jeho povrchu dosahuje více než 2400 K (2,130 °C; 3,860 °F). Slunce zažije rychlejší ztrátu hmotnosti, přičemž asi 33% jeho celkové hmotnosti se vrhne se slunečním větrem. Ztráta hmotnosti bude znamenat, že oběžné dráhy planet se rozšíří. Orbitální vzdálenost země se zvýší na maximálně 150% její současné hodnoty.,

nejrychlejší část expanze slunce do červeného obra nastane v závěrečných fázích, kdy bude slunce staré asi 12 miliard let. Je pravděpodobné, že rozšířit spolknout oba Merkur a Venuše dosahuje maximální poloměr 1,2 AU (180,000,000 km). Země bude tidálně interagovat s vnější atmosférou Slunce, která by sloužila ke snížení orbitálního poloměru Země. Přetažení z chromosféry slunce by také snížilo oběžnou dráhu Země. Tyto účinky budou působit tak, aby vyvážily účinek ztráty hmotnosti sluncem a země bude pravděpodobně pohlcena sluncem.,

tažení ze sluneční atmosféry může způsobit rozpad oběžné dráhy Měsíce. Jakmile se oběžná dráha Měsíce uzavře na vzdálenost 18 470 km (11 480 mi), překročí hranici Roche země. To znamená, že přílivová interakce se zemí by rozpadla měsíc a přeměnila ho na kruhový systém. Většina oběžného kruhu se pak začne rozpadat a trosky ovlivní zemi. Proto, i když země není pohlcena sluncem, planeta může zůstat bez měsíce., Ablace a odpařování způsobené jeho pád na rozpadající se dráze ke Slunci může odstranit Zemského pláště, odcházející jen její jádro, které budou nakonec být zničen po maximálně 200 let. Po této události bude jediným odkazem země velmi mírné zvýšení (0,01%) sluneční metalicity.,:IIC

Post-rudého obra stageEdit

Po přeměňovat hélium v jejím jádře na uhlík, Slunce se začne hroutit, vyvíjí do kompaktní bílý trpaslík po vysunutí jeho vnější atmosféry jako planetární mlhovina. Předpokládaná konečná hmotnost je 54,1% současné hodnoty, s největší pravděpodobností se skládá především z uhlíku a kyslíku.

v Současné době, Měsíc se vzdaluje od Země rychlostí 4 cm (1,5 palce) za rok., Za 50 miliard let, pokud země a Měsíc nejsou pohlceny sluncem, stanou se tidelocked na větší, stabilní oběžnou dráhu, přičemž každá ukazuje pouze jednu tvář k druhé. Poté přílivové působení slunce extrahuje moment hybnosti ze systému, což způsobí rozpad oběžné dráhy Měsíce a zrychlení rotace Země. V asi 65 miliard let, odhaduje se, že Měsíc může skončit až se srazí se zemí, vzhledem ke zbývající energie systému Země–Měsíc je odčerpávána do pozůstatek Slunce, což způsobuje, že Měsíc se pomalu pohybovat dovnitř směrem k Zemi.,

Na časovém měřítku 1019 (10 trilionů) let zbývajících planet ve Sluneční Soustavě, bude vyhozen ze systému násilnými relaxace. Pokud Země není zničena rozšiřuje red giant Slunce a Země není vysunut ze Solárního Systému tím, že násilné relaxace, konečný osud planety bude, že se s ní srazí, černý trpaslík Slunce vzhledem k rozpadu jeho oběžné dráze přes gravitační záření, v 1020 (Krátké Měřítko: 100 trilionů, Dlouho Stupnice: 100 bilionů) let.