Na dłuższą metę wszyscy będziemy martwi

Może, ale nie musi, bo wcześniejsze wydarzenia mogą równie dobrze wypchnąć naszą planetę na dalszą orbitę. W ogóle mówienie o losach Ziemi, jej „czasie ostatecznym” i perspektywach przetrwania w skali miliardów lat obwarowane jest wieloma założenia i warunkami, które mają jeden wspólny mianownik – brak stuprocentowej pewności. Jak się poniżej przekonamy, nasza planeta może zostać zniszczona stosunkowo prędko, ale też i jest w stanie przetrwać nad wyraz długo. Na dłuższą metę jednak, tak czy inaczej, Ziemi także dotyczy stare powiedzonko, że wszyscy umrzemy.

Tak naprawdę przy odrobinie szczęścia Ziemia mogłaby istnieć do końca znanego nam Wszechświata, jeśli taki ma w ogóle nastąpić. A co z życiem? Akurat życie wcale nie musi czekać na różne, znane z naukowych przewidywań, dramatyczne wydarzenia w ewolucji Słońca, aby osiągnąć na Ziemi swój ostateczny kres. Znacznie wcześniej eksterminować je może jedna z komet. Wystarczy np. kometa rozmiarów Hale-Bopp, czyli obiekt o średnicy równej 50 km, aby siłą i energią impaktu zagotować ziemskie oceany i spowodować parowanie skał. To „wysterylizowałoby” naszą planetę z wszelkiego życia. Nie szukając jednak nawet zwady z kometami i asteroidami, naturalne procesy fizyczne, które prognozują uczeni, i tak doprowadzą do końca żywych organizmów na Ziemi.

Uderzenie dużego ciała niebieskiego w Ziemię

Oś czasu dalekiej przyszłości Ziemi jest skonstruowana na bazie wiedzy naukowej i modeli fizycznych. Wykorzystane do jej skompilowania dziedziny to astronomia, astrofizyka, fizyka cząstek elementarnych i geologia. Uwzględniono na niej wydarzenia mające nastąpić w jedenastym tysiącleciu i później.

Wszystkie prognozy przyszłości Ziemi, Układu Słonecznego i Wszechświata muszą brać pod uwagę drugą zasadę termodynamiki – entropia rośnie w czasie, a zatem ilość energii mogącej samorzutnie wykonać pracę musi spadać. Gwiazdy prędzej czy później wypalą się, a bliskie przejścia innych ciał niebieskich w wyniku oddziaływań grawitacyjnych będą wyrzucać planety z ich orbit w układach planetarnych, zaś układy planetarne z całych galaktyk. W końcu sama materia ulegnie rozpadowi radioaktywnemu – nawet najstabilniejsze pierwiastki rozpadną się na subatomowe cząstki elementarne.

Ponieważ pewne kwestie są wciąż nierozstrzygnięte (czy protony się rozpadają lub czy Ziemia zostanie pochłonięta przez Słońce, gdy stanie się ono czerwonym olbrzymem), a czas trwania wszystkich procesów nie jest dokładnie znany, prognozując odległą przyszłość, podaje się alternatywne warianty wydarzeń.

Czego podziewać się w przyszłości?

Za 10 tys. lat, jeśli stopnieje pokrywa lodowa basenu Wilkesa, to w następnych kilku stuleciach lądolód Antarktydy wschodniej będzie narażony na całkowite stopienie, co podniesie poziom mórz o 3 lub 4 m. Jednak już za 50 tys. lat interglacjał dobiegnie końca i nadejdzie kolejna epoka lodowcowa (przyjmując, że wywołane przez człowieka globalne ocieplenie tylko w niewielkim stopniu wpłynie na klimat).

W perspektywie 100 tys. lat od dziś na Ziemi prawdopodobnie nastąpi erupcja superwulkaniczna, w wyniku której na powierzchnię wydostanie się 400 km³ magmy. Tu trzeba dodać, iż wulkanolodzy spodziewają się za minimum milion lat wybuchu superwulkanicznego, w wyniku którego na powierzchnię wypłynie aż 3200 km³ magmy. Będzie to porównywalne z erupcją superwulkanu Toba 75 tys. lat temu, w kalderze którego powstało jezioro Toba. Ta ostatnia kojarzona jest z niemal stuprocentową zagładą żyjących w tamtym okresie ludzi pierwotnych.

Wybuch superwulkanu

W czasie pół miliona lat od chwili obecnej w Ziemię prawdopodobnie uderzy meteoryt o średnicy ok. jednego kilometra, powodując katastrofę kosmiczną. W perspektywie czasowej 100 mln lat prognozuje się zaś uderzenie meteorytu o rozmiarach porównywalnych do tego, który spowodował wymieranie kredowe 65 mln lat temu.

Za cztery miliony lat gwiazda Gliese 710 znajdzie się w odległości 1,1 roku świetlnego od Słońca, potencjalnie zakłócając orbity obiektów w Obłoku Oorta i zwiększając prawdopodobieństwo zderzenia komety z jedną z wewnętrznych planet Układu Słonecznego.

W ciągu 10 mln lat rozszerzający się Wielki Rów Wschodni zostanie zalany przez Morze Czerwone. Powstanie nowy basen rozdzielający Afrykę. Za 50 mln lat Afryka zderzy się z Eurazją, odcinając basen Morza Śródziemnego od wszechoceanu i tworząc nowy łańcuch górski, podobny do Himalajów. Zaś za 250 mln lat wszystkie ziemskie kontynenty mogą połączyć się w jeden superkontynent. Trzy możliwe ich konfiguracje nazywane są Amazją, Novopangeą i Pangeą Proxima. Potem, za 400–500 mln lat, ów superkontynent prawdopodobnie ponownie się rozpadnie.

Trudno powiedzieć, jak zachowają się orbity planet za 230 mln lat, gdyż wówczas dobiegnie końca ich czas Lapunowa, czyli przedział czasu, w granicach którego możliwe jest precyzyjne przewidywanie trajektorii specyficznego procesu – oczywiście z dzisiejszego punktu widzenia.

Maksymalnie do 500-600 mln lat trzeba natomiast czekać, aby w odległości 6500 lat świetlnych od Ziemi nastąpił rozbłysk gamma lub wybuch hiperenergetycznej supernowej. Z tej odległości promienie mogą wpłynąć na warstwę ozonową Ziemi i spowodować masowe wymieranie podobne do wymierania ordowickiego, o ile hipoteza o takiej jego przyczynie jest prawdziwa. Jednakże pamiętajmy, że wyzwolone promieniowanie gamma musiałoby być skierowane dokładnie na Ziemię, aby móc wyrządzić jakiekolwiek szkody.

Hipoteza błysku gamma odpowiadającego za wymieranie ordowickie

Za 600 mln lat wzrost jasności Słońca przyspieszy na powierzchni Ziemi proces wietrzenia skał, w wyniku czego dwutlenek węgla będzie związywany w formie węglanów i zmniejszy się jego zawartość w atmosferze. Zaburzy to cykl węglanowo-krzemianowy. Z powodu parowania wody skały stwardnieją, co doprowadzi do spowolnienia i ostatecznie zatrzymania procesów tektonicznych. Bez wulkanów, które mogłyby wprowadzić węgiel z powrotem do atmosfery, poziom dwutlenku węgla spadnie w efekcie do takiego poziomu, że niemożliwa stanie się fotosynteza typu C3, a wykorzystujące ją rośliny wyginą (ok. 99% gatunków). W ciągu 800 mln lat zawartość dwutlenku węgla w atmosferze stanie się tak niska, że niemożliwa stanie się także fotosynteza typu C4. Zginą wszystkie pozostałe gatunki roślin, przez co tlen ostatecznie zniknie z atmosfery i wszystkie organizmy wielokomórkowe wymrą. Za 1,3 mld lat z powodu braku dwutlenku węgla wyginą eukarionty. Jedyną formą życia na Ziemi pozostaną prokarionty.

Za miliard lat jasność Słońca wzrośnie o 10% w porównaniu do dzisiejszej, sprawiając, że średnia temperatura powierzchni Ziemi osiągnie 47°C. Wyparują oceany. Niewielkie ilości wody mogą pozostać jedynie na biegunach, pozwalając na istnienie prostego życia. W ciągu 2,8 mld lat średnia temperatura powierzchni Ziemi osiągnie 147°C. Życie wyginie zupełnie. W skalach czasowych przekraczających dwa miliardy lat istnieje jednak szansa na poziomie 1:100 000, że w wyniku przelotu gwiazdy w pobliżu Słońca Ziemia zostałaby wyrzucona w przestrzeń międzygwiezdną, po czym, zgodnie z prawdopodobieństwem wynoszącym ok. 1:3 000 000, być może weszłaby na orbitę innej gwiazdy. Gdyby to się stało, życie mogłoby przetrwać znacznie dłużej.

W ciągu 2,3 mld lat nastąpi zestalenie się zewnętrznego jądra Ziemi, przy założeniu, że jądro wewnętrzne będzie nadal rozszerzało się w tempie 1 mm rocznie. Bez płynnego jądra zewnętrznego ziemskie pole magnetyczne zaniknie.

W perspektywie przekraczającej 3 mld lat pojawia się jednoprocentowa szansa na to, że orbita Merkurego stanie się tak wydłużona, by mógł on zderzyć się z Wenus, co wprowadzi niestabilność środkowych obszarów Układu Słonecznego i może prowadzić do kolizji innych planet z Ziemią.

Za nieomal 8 mld lat Słońce osiągnie szczyt gałęzi czerwonego olbrzyma na diagramie Hertzsprunga-Russella, mając promień 256 razy większy niż obecny. Rosnąc, może pochłonąć Merkurego, Wenus i Ziemię lub doprowadzić do ich rozpadu. W wyniku tego temperatura powierzchni Tytana, księżyca Saturna, byłaby w stanie wzrosnąć do poziomu, przy którym życie jest w stanie przetrwać.

Za 50 mld lat Ziemia i Księżyc – zakładając, że w jakiś sposób przetrwałyby ekspansję Słońca – wejdą w podwójny obrót synchroniczny, czyli z obydwu ciał będzie widać zawsze tę samą stronę drugiego. Następnie siły pływowe Słońca, zmniejszając moment pędu systemu, doprowadzą do zwiększenia szybkości obrotu Ziemi i zmniejszenia się promienia orbity Księżyca.

10²⁰ lat – tyle trzeba by czekać, aby Ziemia zderzyła się ze Słońcem, gdy jej orbita zacieśni się w wyniku utraty energii w postaci fal grawitacyjnych. Oczywiście pod warunkiem, że nasz glob nie zostanie wcześniej pochłonięty przez Słońce w fazie czerwonego olbrzyma, ani wyrzucony z orbity podczas bliskiego przejścia innej gwiazdy.