Zemes nākotne: prognozes par klimatu, tektoniku un Saules ietekmi

Zemes nākotne: zinātniskas prognozes par klimata izmaiņām, plākšņu tektoniku un Saules ietekmi — no apledojuma cikliem līdz miljardu gadu perspektīvai.

Zemes nākotne būs atkarīga no daudziem faktoriem, tostarp no Saules spožuma palielināšanās, Zemes iekšējo rezervju (kodola un mantijas) siltuma enerģijas izmaiņām un planētas orbītas un ass orientācijas ilgtermiņa izmaiņām, ko ietekmē citas Saules sistēmas masas. Milankoviča teorija skaidro, ka Zeme turpinās pāriet apledojuma un siltāku periodu ciklos, jo tās orbīta nav perfekts aplis, mainās ass slīpums un notiek precesijas gaita. Ilgtermiņā, superkontinentu cikla ietvaros, plākšņu tektonikas rezultātā 250–350 miljonu gadu laikā var veidoties jauni superkontinenti, bet daži procesi planētas dzīvē notiks tikai miljardu un vairāk gadu ieilgušā laika skalā. Ass slīpuma (obliķitātes) svārstības parasti ir ierobežotas Mēness stabilizējošās ietekmes dēļ, tomēr miljardu gadu laikā Mēness attālināšanās un planētu gravitacionās ietekmes var radīt lielākas, pat ļoti drastiskas ass slīpuma izmaiņas.

Klima un apledojumi

Milankoviča cikli, kas ietver orbītas ekscentricitātes, ass slīpuma un precesijas periodiskās izmaiņas, darbojas uz laika mērogiem no desmitiem tūkstošu līdz simtiem tūkstošu gadu un labi paskaidro regulārus ledāju paplašināšanās un atkāpšanās ciklus pēdējos miljonos gadu. Tipiski periodi ir:

• ekscentricitāte: galvenie periodi ap ~100 000 un ~400 000 gadiem;
• ass slīpuma (obliķitāte): apmēram 41 000 gadu periods;
• precesija: apmēram 23 000 gadu periods.

Tomēr šie cikli ir tikai daļa no attīstības. Lielāku mēroga faktori — Saules spožuma pakāpeniska palielināšanās, vulkāniskā aktivitāte, oglekļa dioksīda koncentrācija atmosfērā, bioloģiskie procesi un cilvēka darbība — var pārklāt vai mainīt Milankoviča efektus. Piemēram, pieaugoša Saules spožuma dēļ nākotnē ledāji visticamāk mazināsies, un pēc tam tie var pilnībā izzust.

Tektonika, superkontinenti un Zemes iekšējā evolūcija

Plākšņu tektonika ir galvenais process, kas pārveido Zemes virsmu. Superkontinentu cikls nozīmē, ka kontinenti laiku pa laikam salips vienā lielā zemes masīvā, pēc tam sadalīsies. Dažas iespējamās nākotnes superkontinentu shēmas zinātnieki ir nosaukuši dažādi (piem., Amasija, Pangea Proxima), taču precīzs variants ir atkarīgs no plākšņu kustību trajektorijām.

Ilgtermiņā Zemes kodola un mantijas siltuma zudums (pēdējo miljardu gadu laikā) var vājināt mantijas konvekciju. Ja konvekcija kļūs pārāk vāja, var samazināties plākšņu kustības ātrums vai tās pat apstāties; tas savukārt ietekmēs oglekļa apmaiņu starp atmosfēru un litosfēru un ilgtermiņa klimatu. Turklāt Zemes magnētiskā lauka spēja aizsargāt atmosfēru var vājināties, ja kodols zaudē dinamisku konvekciju.

Saules evolūcija un Zemes liktenis

Saules dzīvības gaita noteiks daudzus no tālākiem posmiem. Saules kodolā pakāpeniska hēlija uzkrāšanās un ūdeņraža patērēšana noved pie spožuma pakāpeniska pieauguma. Aptuveni rādītāji, kā tos saprot astrofiziķi, ir šādi:

• nākamajā miljardā gadu Saules spožums palielināsies pietiekami, lai izraisītu siltāku un sausāku klimatisko vidi; daļēji tas var novest pie okeānu izzušanas un jūras virsmas iztvaikošanas, ja atmosfēras sastāvs būs piemērots;
• apmēram pēc 1–2 miljardiem gadu paātrināts sasilšanas efekts var izraisīt tā saukto mitro siltumnīcas stāvokli (moist greenhouse), kurū atmosfērā nonāk vairāk ūdens tvaiku, un ūdeņradis tiek izskalots kosmosā;
• ļoti ilgtermiņā — pēc ~3–4 miljardiem gadu — temperatūras pieaugums var attīstīties par ļoti spēcīgu siltumnīcas efektu, kas padarītu planētu ļoti karstu un nepiemērotu lielākajai daļai zināmu dzīvības formu;
• apmēram pēc 7–8 miljardiem gadu Saules evolūcija nonāks sarkanā milža stadijā, kad zvaigzne ievērojami paplašinās; tas var novest pie orbītas apstākļu būtiskām izmaiņām un, iespējams, planētas virsmas vai pat paša Zemes sadedzināšanas — precīzs iznākums ir atkarīgs no detaļām, piemēram, Saules masas zuduma un orbītas reakcijas uz šo zudumu.

Vērtējumi un modeļi norāda, ka daļa vai lielākā daļa dzīves uz Zemes, visticamāk, izzudīs ilgi pirms zvaigznes sarkanā milža posma, galvenokārt sakarā ar ēkušo klimata un atmosfēras izmaiņu kombināciju (temperatūra, ūdens pieejamība, UV starojums, magnētiskā lauka izmaiņas).

Laikgrafiks — aptuvenas skalas

• tūkstošiem–miljoni gadu: turpināsies Milankoviča tipa cikli un plākšņu tektonikas radīti izmaiņu tempu;
• 100–500 miljoni gadu: nākamais superkontinenta veidošanās laiks (iespējamība atkarīga no plākšņu kustībām);
• 1–2 miljardi gadu: nozīmīgs Saules spožuma pieaugums, risks okeānu iztvaikošanai un oglekļa cikla pārbīde;
• 3–4 miljardi gadu: spēcīgs siltumnīcas stāvoklis, iespējamā plaša mēroga biosfēras zaudēšana;
• 7–8 miljardi gadu: Saules pāreja uz sarkano milzi un iespējamais planētas iznākums (engulfēšana vai atmosfēras un virsmas iznīcība).

Jāuzsver, ka šie laika rāmji ir aptuveni un ietver lielas zinātniskas nenoteiktības. Daudzi procesi — no plākšņu kustību trajektorijām līdz Zemes atmosfēras ķīmijai un precīzai Saules evolūcijai — ietekmē galīgo iznākumu. Tomēr vispārīga aina ir skaidra: Zemes vidē notiks pakāpeniskas, ilgtermiņa un nereti neatgriezeniskas izmaiņas, kas galu galā veidos planētas habitabilitāti un dzīves iespējas.

Jautājumi un atbildes

J: Kādi ir daži faktori, kas ietekmēs Zemes nākotni?

J: Kas ir Milankoviča teorija?

J: Kā plākšņu tektonika varētu ietekmēt Zemes nākotni?

J: Kas nākotnē varētu notikt ar Zemes asi?

J: Kā Saule varētu ietekmēt Zemes nākotni?

J: Kāds ir visticamākais planētas liktenis?

J: Vai pēc 4 miljardiem gadu uz Zemes būs saglabājusies dzīvība?

Meklēt pēc burta