Załóżmy, że jakimś cudem ludzkości uda się uniknąć wojny nuklearnej, upadku ogromnej asteroidy, atmosferycznych intryg superwulkanów i śmiertelnego promieniowania supernowych, które eksplodowały w pobliżu. Mamy około 6 miliardów lat przed dniem, w którym Słońce puchnie zgodnie ze wskazaniami czerwonego gigantyzmu i pochłonie naszą planetę, topiąc wszystko w piekło. To tylko na pierwszy rzut oka długi czas - apokalipsa nie będzie czekać tak długo i nadejdzie znacznie wcześniej - zapowiadają astrofizycy Michael Khan i Daniel Wolf Savin z Columbia University w Nowym Jorku (USA) w artykule w popularnym wydaniu Nautilusa.
Ponura przyszłość naszej planety. Zdjęcie: Mark Garlick.
Po pierwsze, Ziemia ma szczęście obracać się w tym elitarnym zakresie odległości orbitalnych, w którym może istnieć woda w stanie ciekłym (warunek konieczny do życia w naszej zwykłej wersji) i wystarczająca ilość dwutlenku węgla do fotosyntezy. Według obliczeń niektórych naukowców wewnętrzna granica takiej „fotosyntetycznej zamieszkanej strefy” znajduje się zaledwie 7,5 miliona km od nas - to około 5% odległości Ziemi od Słońca. I ta granica stopniowo przesuwa się na zewnątrz, w naszym kierunku.
Nasza gwiazda to masywna kula gazu, utrzymywana we własnej grawitacji. W jego centrum, w warunkach kolosalnego ciśnienia i najwyższej temperatury, jądra wodoru łączą się w cztery i tworzą jądra helu, co logicznie prowadzi do zmniejszenia całkowitej liczby jąder i spadku ciśnienia zewnętrznego jądra słonecznego (jest to proporcjonalne do liczby jąder na jednostkę objętości). W rezultacie zewnętrzne warstwy wywierają coraz większy nacisk na rdzeń gwiazdy, w wyniku czego w jego wnętrzu jeszcze bardziej wzrasta ciśnienie i temperatura, a także tempo fuzji jądrowej, która prowadzi do wzrostu jasności Słońca o 10% co miliard lat.
W odpowiedzi na rosnące ciepło ziemia stopniowo pozbywa się szklarniowej warstwy dwutlenku węgla: wzrost temperatury przyspiesza reakcje chemiczne między wodą a skałami krzemianowymi, podczas których CO2 jest pochłaniany z atmosfery. Ostatecznie będzie go tak mało, że rośliny zaczną wymierać.
Najpierw znikną te, które praktykują fotosyntezę C3 - a jest ich większość, w tym wśród najważniejszych upraw (pszenica, ryż, jęczmień, owies, soja, ziemniaki, orzeszki ziemne, kokos, banan, bawełna, większość drzew). Stanie się to za około 200 milionów lat, kiedy stężenie CO2 spadnie do 150 ppm (dla porównania: dziś jest to ponad 400 ppm). Gdy wyginą, będą stopniowo zastępowane przez rośliny z fotosyntezą C4, która według niektórych ewoluowała w odpowiedzi na wyczerpywanie się dwutlenku węgla. Wydajniej wykorzystują CO2 - odpowiadają za jedną czwartą całej ziemskiej fotosyntezy, mimo że stanowią tylko 3% ogółu gatunków roślin (są to m.in. kukurydza, sorgo, proso, trzcina cukrowa, niektóre chwasty). Ale rośliny C4, niestety, również wymrą 300 milionów lat po roślinach C3,gdy CO2 jest mniejszy niż 10 ppm.
Wraz z roślinami i innymi organizmami fotosyntetyzującymi zwierzęta zaczną wymierać, ponieważ na Ziemi nie ma niebiologicznych źródeł tlenu. Najpierw uduszą się duże zwierzęta, a następnie małe i mikroskopijne. Nawet jeśli komuś uda się przetrwać w atmosferze beztlenowej (powiedzmy robaki), to za miliard lat średnia temperatura na powierzchni planety przekroczy + 45 ° C (obecnie + 17 ° C) - a najważniejsze procesy biochemiczne w takich warunkach po prostu przestaną działać. Możesz próbować szukać zbawienia na biegunach, ale i tam wkrótce zrobi się za gorąco. Ostatecznie pozostaną tylko mikroby chemosyntetyczne, które nie potrzebują do metabolizmu dwutlenku węgla i tlenu, ale polegają np. Na siarczanach lub żelazie.
Za gorące. Ilustracja: Ron Miller.
Film promocyjny:
A co z ludźmi? Nie mogą wejść w chemosyntezę. Tak więc w ciągu następnych pół miliarda lat pilnie muszą pozbyć się Zemlyashki. Jednak w tym czasie warunki na innych planetach lub satelitach Układu Słonecznego nie będą tak akceptowalne do życia, a latanie poza jego granicami jest raczej mało obiecującym pomysłem. „Jeśli mówimy o egzoplanetach, to warto to wyjaśnić: nigdy się tam nie przeprowadzimy” - powiedział niedawno szwajcarski astrofizyk Michel Mayor, świeżo upieczony laureat Nagrody Nobla za odkrycie w 1995 roku pierwszej egzoplanety w pobliżu gwiazdy podobnej do Słońca (razem z Didierem Kelo). "Nawet w bardzo optymistycznym przypadku - jeśli planeta nadająca się do życia nie jest zbyt daleko, powiedzmy, kilkadziesiąt lat świetlnych, czyli niewiele, dosłownie w sąsiedztwie - przelot tam zajmie dużo czasu." Dzięki najnowocześniejszej technologii setki milionów dni.„To kompletne szaleństwo” - dodał profesor. Cóż, on wie lepiej.
Można próbować opóźnić klimatyczną egzekucję, zmieniając orbitę Ziemi, jak sugerują Khan i Savin. Na przykład, jeśli zniszczysz asteroidę 100 km, która leci w pobliżu Ziemi co pięć tysięcy lat, to w wyniku zmian grawitacyjnych nasza orbita będzie powoli oddalać się od Słońca na znaczną odległość - najważniejsze jest, aby przypadkowo nie zniszczyć Ziemi w tym samym czasie. Albo zbuduj gigantyczny żagiel słoneczny na uwięziach grawitacyjnych, tak aby wiatr słoneczny ze swoim oddechem fotonicznym wypychał planetę nieco dalej w strefę nadającą się do zamieszkania - tam będzie można zamieszkać aż do ostatecznego puchnięcia naszej rumieniącej się gwiazdy. Taki żagiel powinien mieć 20 razy większą średnicę od Ziemi, ale nie więcej niż bilion ton masy - to około 2% Everestu. Nawiasem mówiąc, jeśli jakaś obca cywilizacja już zbudowała taki żagiel,wtedy całkiem możliwe jest wykrycie go przy użyciu tych samych metod, które są używane do wykrywania egzoplanet.
Inny sposób na przetrwanie będzie wymagał wysokiego poziomu rozwoju technologii sztucznej inteligencji. Ogólnie rzecz biorąc, w przyszłości nasza planeta stanie się znacznie bardziej sprzyjająca życiu niebiologicznemu. Po pierwsze, ze względu na zwiększoną jasność Słońca, które zasila baterie robotów. Po drugie, pogoda kosmiczna ulegnie poprawie: jeśli dziś Słońce wiruje z szalonym dynamem, obracając się wokół własnej osi w ciągu 24 ziemskich dni i regularnie wywołując na naszej planecie burze magnetyczne, które często wyłączają komunikację, systemy energetyczne i satelity orbitalne, to na starość jego obrót zwolni, a burze magnetyczne ustaną. Roboty nie będą musiały martwić się o swoje wyśmienite mikroukłady, a ludzie o lekkim sercu będą w stanie załadować do nich swoje umysły, aby kontynuować ziemską egzystencję ze względnym komfortem w jawnie nieludzkich warunkach.
Możliwa perspektywa. Ilustracja: Sophia Foster-Dimino.
Jednak wszystkie te straszne wyzwania kosmiczne są nadal dość odległe - pozostały dziesiątki milionów lat, aby dowiedzieć się, jak się im przeciwstawić. Na nosie są znacznie bardziej naglące problemy natury planetarnej - jeśli nie zostaną rozwiązane, ludzkość nie będzie miała szans przeżyć nawet dziesięciu tysięcy lat. „Musimy dbać o naszą planetę”, słusznie podkreśla profesor Michel Mayor. „Jest bardzo piękna i nadal absolutnie zdolna do życia”.
Autor: Viktor Kovylin