Zukunft der Erde - Future of Earth

Eine dunkelgrau-rote Kugel, die die Erde darstellt, liegt auf einem schwarzen Hintergrund rechts von einem orangefarbenen kreisförmigen Objekt, das die Sonne darstellt
Vermutete Illustration der verbrannten Erde, nachdem die Sonne in etwa 5 Milliarden Jahren in die Phase des Roten Riesen eingetreten ist

Die biologische und geologische Zukunft der Erde kann auf der Grundlage der geschätzten Auswirkungen mehrerer langfristiger Einflüsse extrapoliert werden. Dazu gehört die Chemie an der Erde ‚s Oberfläche, die Rate der Abkühlung des Planeteninneres , die gravitative Wechselwirkung mit anderen Objekten im Sonnensystem und einen stetigen Anstieg in der Sonne Leuchtkraft . Ein ungewisser Faktor ist der kontinuierliche Einfluss der vom Menschen eingeführten Technologie, wie etwa der Klimatechnik , die erhebliche Veränderungen auf dem Planeten verursachen könnte. Das derzeitige Aussterben im Holozän wird durch Technologie verursacht und die Auswirkungen können bis zu fünf Millionen Jahre andauern. Im Gegenzug kann die Technologie zum Aussterben der Menschheit führen , sodass der Planet allmählich zu einem langsameren Evolutionstempo zurückkehren kann, das ausschließlich aus langfristigen natürlichen Prozessen resultiert.

Über Zeitintervalle von Hunderten von Millionen Jahren stellen zufällige Himmelsereignisse ein globales Risiko für die Biosphäre dar , das zu Massensterben führen kann . Dazu gehören Einschläge von Kometen oder Asteroiden und die Möglichkeit einer massiven Sternexplosion, Supernova genannt , in einem Radius von 100 Lichtjahren um die Sonne. Andere große geologische Ereignisse sind vorhersehbarer. Die Milankovitch-Theorie sagt voraus, dass der Planet zumindest bis zum Ende der quartären Vereisung weiterhin Eiszeiten durchmachen wird . Diese Perioden werden durch die Schwankungen der Exzentrizität , der axialen Neigung und der Präzession der Erdbahn verursacht. Als Teil des laufenden Superkontinentzyklus wird die Plattentektonik wahrscheinlich in 250–350 Millionen Jahren zu einem Superkontinent führen . Irgendwann in den nächsten 1,5 bis 4,5 Milliarden Jahren kann die axiale Neigung der Erde beginnen, chaotische Variationen mit Änderungen der axialen Neigung von bis zu 90° zu durchlaufen.

Die Leuchtkraft der Sonne wird stetig zunehmen, was zu einem Anstieg der Sonnenstrahlung führt, die die Erde erreicht. Dies führt zu einer höheren Verwitterungsrate von Silikatmineralien , was den Karbonat-Silikat-Zyklus beeinflusst, was zu einer Abnahme des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre führt. In etwa 600 Millionen Jahren wird der Kohlendioxidgehalt unter den Wert sinken, der erforderlich ist, um die von Bäumen verwendete Photosynthese zur C 3 -Kohlenstofffixierung aufrechtzuerhalten . Einige Pflanzen verwenden , um die C 4 Kohlenstoff - Fixierung Verfahren, so dass sie bei Kohlendioxidkonzentrationen so niedrig wie 10 Teile pro Million persistieren. Der langfristige Trend geht jedoch dahin, dass Pflanzen vollständig absterben. Das Aussterben der Pflanzen wird den Untergang fast des gesamten tierischen Lebens bedeuten, da Pflanzen die Basis der Nahrungskette auf der Erde sind.

In etwa einer Milliarde Jahren wird die Sonnenhelligkeit um 10 % höher sein als heute. Dadurch wird die Atmosphäre zu einem "feuchten Gewächshaus", was zu einer unkontrollierten Verdunstung der Ozeane führt. Als wahrscheinliche Konsequenz wird die Plattentektonik und damit der gesamte Kohlenstoffkreislauf zu Ende gehen . Nach diesem Ereignis könnte in etwa 2-3 Milliarden Jahren der magnetische Dynamo des Planeten aufhören, was zum Zerfall der Magnetosphäre und zu einem beschleunigten Verlust von flüchtigen Stoffen aus der äußeren Atmosphäre führt. In vier Milliarden Jahren wird der Anstieg der Erdoberflächentemperatur einen außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt verursachen , der extremere Bedingungen schafft als die heutige Venus und die Erdoberfläche ausreichend aufheizen, um sie zu schmelzen. Bis dahin wird alles Leben auf der Erde ausgestorben sein. Das wahrscheinlichste Schicksal des Planeten ist die Absorption durch die Sonne in etwa 7,5 Milliarden Jahren, nachdem der Stern in die Phase des Roten Riesen eingetreten ist und sich über die aktuelle Umlaufbahn des Planeten hinaus ausgedehnt hat.

Menschlicher Einfluss

Protestmarsch gegen Atomwaffen in Oxford, 1980

Der Mensch spielt eine Schlüsselrolle in der Biosphäre , wobei die große menschliche Bevölkerung viele Ökosysteme der Erde dominiert . Dies hat zu einem weit verbreiteten, anhaltenden Massenaussterben anderer Arten während der gegenwärtigen geologischen Epoche geführt , das heute als Holozän-Aussterben bekannt ist . Der groß angelegte Verlust durch menschlichen Einfluss seit den 1950er Jahren verursacht Spezies hat eine genannt biotischen Krise , mit einem geschätzten 10% der gesamten Spezies verloren als 2007. Bei der aktuellen Preisen, etwa 30% der Arten sind in Gefahr, vom Aussterben in die nächsten hundert Jahre. Das holozäne Aussterbeereignis ist das Ergebnis der Zerstörung von Lebensräumen , der weit verbreiteten Verbreitung invasiver Arten , Wilderei und des Klimawandels . In der heutigen Zeit hat die menschliche Aktivität einen erheblichen Einfluss auf die Oberfläche des Planeten. Mehr als ein Drittel der Landoberfläche wurde durch menschliche Eingriffe verändert, und der Mensch verbraucht etwa 20 % der globalen Primärproduktion . Die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre ist seit Beginn der Industriellen Revolution um fast 50 % gestiegen .

Die Folgen einer anhaltenden biotischen Krise werden voraussichtlich mindestens fünf Millionen Jahre andauern. Dies könnte zu einem Rückgang der Biodiversität und einer Homogenisierung von Biotas führen , begleitet von einer Vermehrung opportunistischer Arten wie Schädlinge und Unkräuter. Es können auch neue Arten entstehen; insbesondere Taxa , die in vom Menschen dominierten Ökosystemen gedeihen, können sich schnell in viele neue Arten diversifizieren. Mikroben sind wahrscheinlich profitieren von der Erhöhung der nährstoffangereicherten Umwelt Nischen . Es ist wahrscheinlich, dass keine neuen Arten vorhandener großer Wirbeltiere entstehen und die Nahrungsketten wahrscheinlich verkürzt werden.

Es gibt mehrere Szenarien für bekannte Risiken , die globale Auswirkungen auf den Planeten haben können. Aus Sicht der Menschheit lassen sich diese in überlebensfähige Risiken und terminale Risiken unterteilen . Zu den Risiken, die der Mensch für sich selbst darstellt, gehören der Klimawandel, der Missbrauch von Nanotechnologie , ein nuklearer Holocaust , Krieg mit einer programmierten Superintelligenz , eine genetisch manipulierte Krankheit oder eine Katastrophe, die durch ein physikalisches Experiment verursacht wird. In ähnlicher Weise können mehrere Naturereignisse eine Weltuntergangsbedrohung darstellen, darunter eine hochvirulente Krankheit, der Einschlag eines Asteroiden oder Kometen , ein außer Kontrolle geratener Treibhauseffekt und die Erschöpfung der Ressourcen . Möglicherweise besteht auch die Möglichkeit eines Befalls durch eine außerirdische Lebensform . Die tatsächlichen Wahrscheinlichkeiten für das Eintreten dieser Szenarien sind schwer bis unmöglich abzuleiten.

Sollte die menschliche Spezies aussterben, werden die verschiedenen von der Menschheit zusammengestellten Merkmale beginnen zu verfallen. Die größten Strukturen haben eine geschätzte Zerfall Halbwertszeit von etwa 1000 Jahren. Die letzten erhaltenen Bauwerke wären höchstwahrscheinlich Tagebaugruben, große Mülldeponien, große Autobahnen, breite Kanaleinschnitte und erdfüllende Flankendämme. Ein paar massive Steindenkmäler wie die Pyramiden der Nekropole von Gizeh oder die Skulpturen am Mount Rushmore können nach einer Million Jahren noch in irgendeiner Form überleben.

Mögliche Ereignisse

Der Barringer Meteoritenkrater in Flagstaff, Arizona , zeigt Beweise für den Einfluss von Himmelsobjekten auf die Erde

Während die Sonne die Milchstraße umkreist , können wandernde Sterne nahe genug herankommen, um einen störenden Einfluss auf das Sonnensystem auszuüben . Eine enge Sternbegegnung kann die Perihelentfernung von Kometen in der Oort-Wolke – einer kugelförmigen Region von Eiskörpern, die innerhalb eines halben Lichtjahres um die Sonne kreisen – erheblich verringern . Eine solche Begegnung kann einen 40-fachen Anstieg der Zahl der Kometen auslösen, die das innere Sonnensystem erreichen. Einschläge dieser Kometen können ein Massenaussterben des Lebens auf der Erde auslösen. Diese störenden Begegnungen treten durchschnittlich alle 45 Millionen Jahre auf. Die durchschnittliche Zeit, bis die Sonne mit einem anderen Stern in der Sonnenumgebung kollidiert, beträgt ungefähr 30 Billionen (3 × 10 13 ) Jahre, was viel länger ist als das geschätzte Alter des Universums mit etwa 13,8 Milliarden Jahren. Dies kann als Hinweis auf die geringe Wahrscheinlichkeit gewertet werden, dass ein solches Ereignis während der Lebenszeit der Erde eintritt.

Die Energie, die beim Einschlag eines Asteroiden oder Kometen mit einem Durchmesser von 5–10 km (3–6 Meilen) oder größer freigesetzt wird, reicht aus, um eine globale Umweltkatastrophe zu verursachen und eine statistisch signifikante Zunahme des Artensterbens zu verursachen. Zu den schädlichen Auswirkungen eines großen Aufprallereignisses gehört eine Wolke aus Feinstaub, die den Planeten bedeckt und ein wenig direktes Sonnenlicht daran hindert, die Erdoberfläche zu erreichen, wodurch die Landtemperaturen innerhalb einer Woche um etwa 15 ° C (27 ° F) gesenkt und die Photosynthese gestoppt werden für mehrere Monate (ähnlich einem nuklearen Winter ). Die durchschnittliche Zeit zwischen größeren Einschlägen wird auf mindestens 100 Millionen Jahre geschätzt. Während der letzten 540 Millionen Jahre haben Simulationen gezeigt, dass eine solche Aufprallrate ausreicht, um fünf oder sechs Massensterben und 20 bis 30 Ereignisse geringerer Schwere auszulösen. Dies stimmt mit der geologischen Aufzeichnung bedeutender Aussterben während des Phanerozoikums überein . Es ist davon auszugehen, dass solche Veranstaltungen fortgesetzt werden.

Eine Supernova ist eine katastrophale Explosion eines Sterns. Innerhalb der Milchstraße Galaxie treten Supernova - Explosionen im Durchschnitt einmal alle 40 Jahre. Während der Erdgeschichte sind wahrscheinlich mehrere solcher Ereignisse in einer Entfernung von 100 Lichtjahren aufgetreten; als erdnahe Supernova bekannt . Explosionen innerhalb dieser Entfernung können den Planeten mit Radioisotopen kontaminieren und möglicherweise die Biosphäre beeinträchtigen. Gammastrahlen, die von einer Supernova emittiert werden, reagieren mit Stickstoff in der Atmosphäre und produzieren Stickoxide . Diese Moleküle verursachen einen Abbau der Ozonschicht , die die Oberfläche vor ultravioletter (UV) Strahlung der Sonne schützt . Eine Erhöhung der UV-B- Strahlung um nur 10–30 % reicht aus, um das Leben erheblich zu beeinträchtigen; insbesondere das Phytoplankton , das die Basis der ozeanischen Nahrungskette bildet . Eine Supernova-Explosion in einer Entfernung von 26 Lichtjahren wird die Dichte der Ozonsäule um die Hälfte reduzieren. Im Durchschnitt ereignet sich innerhalb von 32 Lichtjahren einmal alle paar hundert Millionen Jahre eine Supernova-Explosion, die zu einer Zerstörung der Ozonschicht über mehrere Jahrhunderte führt. In den nächsten zwei Milliarden Jahren wird es etwa 20 Supernova-Explosionen und einen Gammastrahlenausbruch geben , die erhebliche Auswirkungen auf die Biosphäre des Planeten haben werden.

Die inkrementelle Wirkung von Gravitationsstörungen zwischen den Planeten führt dazu, dass sich das innere Sonnensystem als Ganzes über lange Zeiträume chaotisch verhält . Dies beeinflusst die Stabilität des Sonnensystems über Intervalle von wenigen Millionen Jahren oder weniger nicht wesentlich , aber über Milliarden von Jahren werden die Umlaufbahnen der Planeten unvorhersehbar. Computersimulationen der Entwicklung des Sonnensystems in den nächsten fünf Milliarden Jahren deuten darauf hin, dass die Wahrscheinlichkeit, dass eine Kollision zwischen der Erde und entweder Merkur , Venus oder Mars stattfinden könnte, gering (weniger als 1%) ist . Im gleichen Intervall liegt die Wahrscheinlichkeit, dass die Erde von einem vorbeiziehenden Stern aus dem Sonnensystem gestreut wird, in der Größenordnung von 1 zu 100.000 (0,001%). In einem solchen Szenario würden die Ozeane innerhalb von mehreren Millionen Jahren fest gefrieren und nur wenige Taschen mit flüssigem Wasser etwa 14 km (8,7 Meilen) unter der Erde hinterlassen. Es besteht die geringe Chance, dass die Erde stattdessen von einem vorbeiziehenden Doppelsternsystem erfasst wird , wodurch die Biosphäre des Planeten intakt bleibt. Die Wahrscheinlichkeit, dass dies geschieht, liegt bei 1 zu 3 Millionen.

Umlaufbahn und Rotation

Die Gravitationsstörungen der anderen Planeten im Sonnensystem verändern zusammen die Umlaufbahn der Erde und die Ausrichtung ihrer Rotationsachse . Diese Veränderungen können das planetare Klima beeinflussen. Trotz solcher Wechselwirkungen zeigen hochgenaue Simulationen, dass die Erdumlaufbahn insgesamt wahrscheinlich für Milliarden von Jahren in der Zukunft dynamisch stabil bleiben wird. In allen 1.600 Simulationen blieben die große Halbachse , Exzentrizität und Neigung des Planeten nahezu konstant.

Vereisung

Historisch gesehen gab es zyklische Eiszeiten, in denen glaziale Schichten periodisch die höheren Breiten der Kontinente bedeckten. Eiszeiten können aufgrund von Veränderungen in der Ozeanzirkulation und der Kontinentalität auftreten, die durch die Plattentektonik verursacht werden . Die Milankovitch Theorie sagt voraus , dass Eiszeiten während Eiszeiten auftreten , weil der astronomischen Faktoren in Kombination mit Mechanismen Klima - Feedback. Die primären astronomischen Antriebe sind eine überdurchschnittlich hohe Exzentrizität der Umlaufbahn , eine geringe axiale Neigung (oder Schiefe) und die Ausrichtung der Sommersonnenwende mit dem Aphel . Jeder dieser Effekte tritt zyklisch auf. Beispielsweise ändert sich die Exzentrizität über Zeitzyklen von etwa 100.000 und 400.000 Jahren, wobei der Wert von weniger als 0,01 bis zu 0,05 reicht. Dies entspricht einer Änderung der kleinen Halbachse der Umlaufbahn des Planeten von 99,95 % der großen Halbachse auf jeweils 99,88 %.

Die Erde durchläuft eine Eiszeit, die als quartäre Vereisung bekannt ist , und befindet sich derzeit in der holozänen Zwischeneiszeit . Normalerweise würde man erwarten, dass dieser Zeitraum in etwa 25.000 Jahren endet. Die erhöhte Menge an Kohlendioxid, die vom Menschen in die Atmosphäre freigesetzt wird, kann jedoch den Beginn der nächsten Eiszeit auf mindestens 50.000 bis 130.000 Jahre verzögern. Andererseits wird eine endliche globale Erwärmungsperiode (unter der Annahme, dass die Nutzung fossiler Brennstoffe bis zum Jahr 2200 eingestellt wird) die Eiszeit wahrscheinlich nur für etwa 5.000 Jahre beeinflussen. Somit würde eine kurze Periode der globalen Erwärmung, die durch die Treibhausgasemissionen von einigen Jahrhunderten verursacht wird, auf lange Sicht nur begrenzte Auswirkungen haben.

Schiefe

Ein kleiner grauer Kreis oben steht für den Mond.  Ein grüner Kreis in der Mitte einer blauen Ellipse repräsentiert die Erde und ihre Ozeane.  Ein gekrümmter Pfeil zeigt die Richtung der Erdrotation gegen den Uhrzeigersinn, was dazu führt, dass die Längsachse der Ellipse leicht vom Mond abweicht.
Der Rotationsversatz der Gezeitenwölbung übt ein Nettodrehmoment auf den Mond aus, erhöht ihn und verlangsamt gleichzeitig die Erdrotation (nicht maßstabsgetreu).

Die Gezeitenbeschleunigung des Mondes verlangsamt die Rotationsgeschwindigkeit der Erde und vergrößert den Erde-Mond-Abstand . Reibungseffekte – zwischen Kern und Mantel sowie zwischen Atmosphäre und Oberfläche – können die Rotationsenergie der Erde zerstreuen. Es wird erwartet, dass diese kombinierten Effekte die Länge des Tages in den nächsten 250 Millionen Jahren um mehr als 1,5 Stunden und die Schiefe um etwa ein halbes Grad erhöhen . Der Abstand zum Mond nimmt im gleichen Zeitraum um etwa 1,5 Erdradien zu.

Basierend auf Computermodellen scheint die Anwesenheit des Mondes die Schiefe der Erde zu stabilisieren, was dem Planeten helfen kann, dramatische Klimaänderungen zu vermeiden. Diese Stabilität wird erreicht, weil der Mond die Präzessionsrate der Erdrotationsachse erhöht und dadurch Resonanzen zwischen der Präzession der Rotation und der Präzession der Umlaufebene des Planeten (dh der Präzessionsbewegung der Ekliptik ) vermeidet . Mit zunehmender Vergrößerung der großen Halbachse der Mondbahn wird dieser stabilisierende Effekt jedoch nachlassen. Irgendwann werden Störungseffekte wahrscheinlich zu chaotischen Variationen in der Schiefe der Erde führen, und die axiale Neigung kann sich um Winkel von bis zu 90° von der Bahnebene ändern. Dies wird voraussichtlich in 1,5 bis 4,5 Milliarden Jahren der Fall sein.

Eine hohe Schiefe würde wahrscheinlich zu dramatischen Klimaveränderungen führen und die Bewohnbarkeit des Planeten zerstören . Wenn die axiale Neigung der Erde 54° überschreitet, ist die jährliche Sonneneinstrahlung am Äquator geringer als an den Polen. Der Planet könnte bis zu 10 Millionen Jahre lang in einer Schiefe von 60° bis 90° verharren.

Geodynamik

Eine unregelmäßige grüne Form vor blauem Hintergrund stellt Pangaea dar.
Pangäa war der letzte Superkontinent , der sich vor der Gegenwart bildete.

Tektonik- basierte Ereignisse werden auch in Zukunft stattfinden und die Oberfläche wird durch tektonische Hebungen , Extrusionen und Erosion stetig umgestaltet . Es ist zu erwarten, dass der Vesuv in den nächsten 1.000 Jahren etwa 40-mal ausbricht. Im gleichen Zeitraum sollten entlang der San-Andreas-Verwerfung etwa fünf bis sieben Erdbeben der Stärke 8 oder höher auftreten , während weltweit mit etwa 50 Ereignissen der Stärke 9 zu rechnen ist. Der Mauna Loa sollte in den nächsten 1.000 Jahren etwa 200 Eruptionen erleben, und der Old Faithful Geyser wird wahrscheinlich seinen Betrieb einstellen. Die Niagarafälle werden sich weiter stromaufwärts zurückziehen und Buffalo in etwa 30.000 bis 50.000 Jahren erreichen.

In 10.000 Jahren wird die postglaziale Erholung der Ostsee die Tiefe um etwa 90 m (300 ft) verringert haben. Die Hudson Bay nimmt im gleichen Zeitraum um 100 m an Tiefe ab. Nach 100.000 Jahren wird sich die Insel Hawaii um etwa 9 km (5,6 Meilen) nach Nordwesten verschoben haben. Der Planet tritt möglicherweise zu diesem Zeitpunkt in eine andere Eiszeit ein.

Kontinentalverschiebung

Die Theorie der Plattentektonik zeigt, dass sich die Kontinente der Erde mit einer Geschwindigkeit von wenigen Zentimetern pro Jahr über die Oberfläche bewegen. Dies wird voraussichtlich anhalten, wodurch sich die Platten verschieben und kollidieren. Die Kontinentaldrift wird durch zwei Faktoren begünstigt: die auf dem Planeten erzeugte Energie und das Vorhandensein einer Hydrosphäre . Mit dem Verlust eines dieser beiden Elemente wird die Kontinentaldrift zum Stillstand kommen. Die Erzeugung von Wärme durch radiogene Prozesse genügt zu halten Mantelkonvektion und Platte Subduktion für die nächsten 1100000000 Jahre mindestens.

Gegenwärtig bewegen sich die Kontinente Nord- und Südamerika von Afrika und Europa nach Westen . Forscher haben mehrere Szenarien entwickelt, wie dies in Zukunft weitergehen wird. Diese geodynamischen Modelle können durch den Subduktionsfluss unterschieden werden , bei dem sich die ozeanische Kruste unter einem Kontinent bewegt. Im Introversionsmodell wird der jüngere, innere Atlantik bevorzugt subduziert und die aktuelle Wanderung Nord- und Südamerikas umgekehrt. Im Extroversionsmodell bleibt der ältere, äußere Pazifische Ozean bevorzugt subduziert und Nord- und Südamerika wandern in Richtung Ostasien ab.

Da sich das Verständnis der Geodynamik verbessert, werden diese Modelle überarbeitet. Im Jahr 2008 wurde beispielsweise eine Computersimulation verwendet, um vorherzusagen, dass eine Neuordnung der Mantelkonvektion in den nächsten 100 Millionen Jahren stattfinden wird, wodurch sich um die Antarktis ein neuer Superkontinent aus Afrika, Eurasien, Australien , der Antarktis und Südamerika bilden wird.

Unabhängig vom Ausgang der kontinentalen Migration führt der fortgesetzte Subduktionsprozess dazu, dass Wasser in den Mantel transportiert wird. Nach einer Milliarde Jahren von heute an schätzt ein geophysikalisches Modell, dass 27% der gegenwärtigen Ozeanmasse subduziert sein werden. Würde sich dieser Prozess in Zukunft unverändert fortsetzen, würden Subduktion und Freisetzung ein Gleichgewicht erreichen, nachdem 65 % der heutigen Ozeanmasse subduziert wurden.

Introvertiertheit

Eine grobe Annäherung an Pangaea Ultima, eines der vier Modelle für einen zukünftigen Superkontinent

Christopher Scotese und seine Kollegen haben im Rahmen des Paleomap-Projekts die vorhergesagten Bewegungen mehrere hundert Millionen Jahre in die Zukunft kartiert . In ihrem Szenario könnte das Mittelmeer in 50 Millionen Jahren verschwinden, und die Kollision zwischen Europa und Afrika wird eine lange Bergkette schaffen, die sich bis zum heutigen Standort des Persischen Golfs erstreckt . Australien wird mit Indonesien verschmelzen und Baja California wird entlang der Küste nach Norden rutschen. Vor der Ostküste Nord- und Südamerikas können neue Subduktionszonen entstehen, und entlang dieser Küsten werden sich Bergketten bilden. Durch die Wanderung der Antarktis nach Norden werden alle ihre Eisschilde schmelzen. Dies, zusammen mit dem Abschmelzen der grönländischen Eisschilde , wird den durchschnittlichen Meeresspiegel um 90 m (300 ft) anheben. Die Überschwemmungen der Kontinente im Landesinneren werden zu Klimaveränderungen führen.

Wenn dieses Szenario anhält, wird die kontinentale Ausbreitung in 100 Millionen Jahren ihr maximales Ausmaß erreicht haben und die Kontinente beginnen dann zu verschmelzen. In 250 Millionen Jahren wird Nordamerika mit Afrika kollidieren. Südamerika wird sich um die Südspitze Afrikas wickeln. Das Ergebnis wird die Bildung eines neuen Superkontinents (manchmal auch Pangaea Ultima genannt ) sein, wobei sich der Pazifische Ozean über den halben Planeten erstreckt. Die Antarktis wird ihre Richtung umkehren und zum Südpol zurückkehren , wodurch eine neue Eiskappe entsteht.

Extraversion

Der erste Wissenschaftler, der die aktuellen Bewegungen der Kontinente extrapolierte, war der kanadische Geologe Paul F. Hoffman von der Harvard University. 1992 sagte Hoffman voraus, dass die Kontinente Nord- und Südamerika weiter über den Pazifischen Ozean vordringen und sich um Sibirien drehen würden, bis sie beginnen, mit Asien zu verschmelzen. Den daraus resultierenden Superkontinent nannte er Amasia . Später, in den 1990er Jahren, berechnete Roy Livermore ein ähnliches Szenario. Er sagte voraus, dass die Antarktis beginnen würde, nach Norden zu wandern, und Ostafrika und Madagaskar würden sich über den Indischen Ozean bewegen , um mit Asien zu kollidieren.

In einem Extroversionsmodell wäre die Schließung des Pazifischen Ozeans in etwa 350 Millionen Jahren abgeschlossen. Dies markiert den Abschluss des aktuellen Superkontinentzyklus , bei dem sich die Kontinente etwa alle 400–500 Millionen Jahre aufspalten und dann wieder zusammenfügen. Sobald der Superkontinent gebaut ist, kann die Plattentektonik in eine Phase der Inaktivität eintreten, da die Subduktionsrate um eine Größenordnung sinkt . Diese Stabilitätsperiode könnte alle 100 Millionen Jahre einen Anstieg der Manteltemperatur um 30–100 °C (54–180 °F) verursachen, was der minimalen Lebensdauer vergangener Superkontinente entspricht. Als Folge kann die vulkanische Aktivität zunehmen.

Superkontinent

Die Bildung eines Superkontinents kann die Umwelt dramatisch beeinflussen. Die Kollision von Platten wird in Folge der Gebirgsbildung , wodurch Wettermuster verschieben. Der Meeresspiegel kann aufgrund der verstärkten Vergletscherung sinken. Die Geschwindigkeit der Oberflächen Verwitterung kann steigen, die Erhöhung der Rate, mit organischem Material vergraben ist. Superkontinente können zu einem Rückgang der globalen Temperaturen und einem Anstieg des Luftsauerstoffs führen. Dies kann wiederum das Klima beeinflussen und die Temperaturen weiter senken. All diese Veränderungen können zu einer schnelleren biologischen Evolution führen, wenn neue Nischen entstehen.

Die Bildung eines Superkontinents isoliert den Mantel. Der Wärmefluss wird konzentriert, was zu Vulkanismus und zur Überflutung großer Gebiete mit Basalt führt. Risse werden sich bilden und der Superkontinent wird sich erneut aufteilen. Der Planet kann dann eine Erwärmungsperiode erleben, wie sie während der Kreidezeit stattfand , die die Aufspaltung des vorherigen Superkontinents Pangäa markierte .

Verfestigung des äußeren Kerns

Die eisenreiche Kernregion der Erde ist in einen festen inneren Kern mit einem Radius von 1.220 km (760 Meilen) und einen flüssigen äußeren Kern mit einem Radius von 3.480 km (2.160 Meilen) unterteilt . Die Rotation der Erde erzeugt im äußeren Kernbereich konvektive Wirbel, die sie als Dynamo fungieren lassen . Dadurch wird eine Magnetosphäre um die Erde herum erzeugt , die Partikel vom Sonnenwind ablenkt , wodurch eine signifikante Erosion der Atmosphäre durch Sputtern verhindert wird . Wenn Wärme vom Kern nach außen in Richtung des Mantels übertragen wird, besteht die Nettotendenz darin, dass die innere Grenze des flüssigen äußeren Kernbereichs gefriert, wodurch Wärmeenergie freigesetzt wird und der feste innere Kern wächst. Dieses Eisen Kristallisationsprozess ist seit etwa einer Milliarde Jahren im Gange. In der Neuzeit erweitert sich der Radius des inneren Kerns mit einer durchschnittlichen Rate von etwa 0,5 mm (0,02 in) pro Jahr auf Kosten des äußeren Kerns. Fast die gesamte Energie, die zum Antrieb des Dynamos benötigt wird, wird durch diesen Prozess der inneren Kernbildung bereitgestellt.

Es ist zu erwarten, dass das Wachstum des inneren Kerns in etwa 3–4 Milliarden Jahren den größten Teil des äußeren Kerns verbraucht, was zu einem fast festen Kern aus Eisen und anderen schweren Elementen führt . Die Hülle der überlebenden Flüssigkeit besteht hauptsächlich aus leichteren Elementen, die sich weniger vermischen. Wenn die Plattentektonik irgendwann zu Ende geht, kühlt das Innere alternativ weniger effizient ab, was das Wachstum des inneren Kerns beenden kann. In jedem Fall kann dies zum Verlust des magnetischen Dynamos führen. Ohne funktionierenden Dynamo wird das Magnetfeld der Erde in einem geologisch kurzen Zeitraum von etwa 10.000 Jahren zerfallen. Der Verlust der Magnetosphäre führt zu einer verstärkten Erosion leichter Elemente, insbesondere von Wasserstoff , aus der äußeren Erdatmosphäre in den Weltraum, was zu ungünstigeren Lebensbedingungen führt.

Solare Evolution

Die Energieerzeugung der Sonne basiert auf der thermonuklearen Fusion von Wasserstoff zu Helium . Dies geschieht in der Kernregion des Sterns unter Verwendung des Proton-Proton-Kettenreaktionsprozesses . Da es keine Konvektion im Sonnenkern , das Helium baut Konzentration in dieser Region auf , ohne die ganzen Stern verteilt. Die Temperatur im Kern der Sonne ist zu niedrig für die Kernfusion von Heliumatomen durch den Triple-Alpha-Prozess , so dass diese Atome nicht zur Nettoenergieerzeugung beitragen, die erforderlich ist, um das hydrostatische Gleichgewicht der Sonne aufrechtzuerhalten .

Derzeit ist fast die Hälfte des Wasserstoffs im Kern verbraucht, der Rest der Atome besteht hauptsächlich aus Helium. Wenn die Zahl der Wasserstoffatome pro Masseneinheit abnimmt, nimmt auch ihre Energieabgabe durch die Kernfusion ab. Dies führt zu einer Abnahme der Druckunterstützung, wodurch sich der Kern zusammenzieht, bis die erhöhte Dichte und Temperatur den Kerndruck mit den darüber liegenden Schichten ins Gleichgewicht bringen. Die höhere Temperatur bewirkt, dass der verbleibende Wasserstoff schneller fusioniert, wodurch die Energie erzeugt wird, die zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts erforderlich ist.

Entwicklung der Leuchtkraft , des Radius und der effektiven Temperatur der Sonne im Vergleich zur heutigen Sonne. Nach Ribas (2010).

Das Ergebnis dieses Prozesses ist ein stetiger Anstieg der Energieabgabe der Sonne. Als die Sonne zum ersten Mal ein Hauptreihenstern wurde , strahlte sie nur 70% der aktuellen Leuchtkraft aus . Die Leuchtkraft hat bis heute nahezu linear zugenommen und nimmt alle 110 Millionen Jahre um 1 % zu. Ebenso wird erwartet, dass die Sonne in drei Milliarden Jahren um 33 % heller wird. Der Wasserstoff-Brennstoff im Kern wird in fünf Milliarden Jahren endgültig aufgebraucht sein, wenn die Sonne um 67 % heller ist als heute. Danach verbrennt die Sonne weiterhin Wasserstoff in einer Hülle, die ihren Kern umgibt, bis die Leuchtkraft 121% über dem gegenwärtigen Wert erreicht. Dies markiert das Ende der Hauptreihe Lebensdauer der Sonne, und danach wird es die Pass durch Unterriesen Bühne und evolve in einen roten Riesen .

Zu diesem Zeitpunkt sollte die Kollision der Galaxien Milchstraße und Andromeda im Gange sein. Obwohl dies dazu führen könnte, dass das Sonnensystem aus der neu kombinierten Galaxie herausgeschleudert wird, wird es als unwahrscheinlich angesehen, dass es negative Auswirkungen auf die Sonne oder ihre Planeten hat.

Klimaauswirkungen

Die Verwitterungsrate von Silikatmineralien wird zunehmen, da steigende Temperaturen chemische Prozesse beschleunigen. Dies wiederum wird den Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre verringern, da Reaktionen mit Silikatmineralien Kohlendioxidgas in feste Karbonate umwandeln . Innerhalb der nächsten 600 Millionen Jahre wird die Kohlendioxidkonzentration unter den kritischen Schwellenwert fallen, der zur Aufrechterhaltung der C 3 -Photosynthese erforderlich ist : etwa 50 Teile pro Million. Bäume und Wälder in ihrer jetzigen Form werden zu diesem Zeitpunkt nicht mehr überlebensfähig sein. Dieser Rückgang der Pflanzenwelt ist wahrscheinlich eher ein langfristiger Rückgang als ein starker Rückgang. Die C 3 -Pflanzengruppe wird wahrscheinlich eine nach der anderen absterben, lange bevor das Niveau von 50 Teilen pro Million erreicht ist. Die ersten Pflanzen, die verschwinden werden, werden C3- Kräuter sein , gefolgt von Laubwäldern , immergrünen Laubwäldern und schließlich immergrünen Nadelbäumen . Die C 4 -Kohlenstofffixierung kann jedoch bei viel niedrigeren Konzentrationen bis zu über 10 ppm fortgesetzt werden. So können Pflanzen, die C 4 -Photosynthese nutzen, in der Lage sein, mindestens 0,8 Milliarden Jahre und möglicherweise sogar noch 1,2 Milliarden Jahre zu überleben, wonach steigende Temperaturen die Biosphäre nicht mehr nachhaltig machen. Derzeit C 4 repräsentieren Pflanzen etwa 5% der Erde Pflanzenbiomasse und 1% seiner bekannten Pflanzenarten. Zum Beispiel werden etwa 50% aller Grasarten ( Poaceae ) den C 4 photo Weg , tun so viele Arten in der krautigen Familie Amaranthaceae .

Wenn der Kohlendioxidgehalt an die Grenze sinkt, an der die Photosynthese kaum noch nachhaltig ist, wird erwartet, dass der Kohlendioxidanteil in der Atmosphäre auf und ab schwingt. Dadurch kann die Landvegetation jedes Mal gedeihen, wenn der Kohlendioxidgehalt aufgrund der tektonischen Aktivität und der Atmung des Tierlebens ansteigt . Der langfristige Trend geht jedoch dahin, dass die Pflanzenwelt an Land vollständig abstirbt, da der größte Teil des verbleibenden Kohlenstoffs in der Atmosphäre in der Erde gebunden wird . Einige Mikroben können bereits bei Kohlendioxidkonzentrationen von nur 1 ppm Photosynthese betreiben, so dass diese Lebensformen wahrscheinlich nur aufgrund steigender Temperaturen und des Verlustes der Biosphäre verschwinden würden.

Pflanzen-und durch die Erweiterung, Tiere-könnten mehr so , indem sie sich andere Strategien überleben , so dass es weniger Kohlendioxid für photosynthetische Prozesse, immer fleischfressend , die Anpassung an Austrocknungs oder Assoziieren mit Pilzen . Diese Anpassungen werden wahrscheinlich zu Beginn des feuchten Gewächshauses auftreten (siehe weiter ).

Der Verlust von höherem Pflanzenleben führt auch zu einem möglichen Sauerstoff- und Ozonverlust durch die Atmung von Tieren, chemische Reaktionen in der Atmosphäre, Vulkanausbrüche und Menschen. Dies führt zu einer geringeren Abschwächung von DNA- schädigendem UV sowie zum Tod von Tieren; die ersten Tiere, die verschwinden würden, wären große Säugetiere , gefolgt von kleinen Säugetieren, Vögeln, Amphibien und großen Fischen, Reptilien und kleinen Fischen und schließlich Wirbellosen . Bevor dies geschieht, wird erwartet, dass sich das Leben in Refugien mit niedrigeren Temperaturen, wie z. Kleinere Tiere würden aufgrund des geringeren Sauerstoffbedarfs besser überleben als größere, während Vögel dank ihrer Fähigkeit, große Entfernungen auf der Suche nach kühleren Temperaturen zurückzulegen, besser abschneiden würden als Säugetiere. Basierend auf der Sauerstoff-Halbwertszeit in der Atmosphäre würde das Tierleben nach dem Verlust höherer Pflanzen höchstens 100 Millionen Jahre dauern. Das Leben der Tiere kann jedoch viel länger dauern, da derzeit mehr als 50% des Sauerstoffs von Phytoplankton produziert werden.

In ihrer Arbeit The Life and Death of Planet Earth haben die Autoren Peter D. Ward und Donald Brownlee argumentiert, dass eine Form des tierischen Lebens auch nach dem Verschwinden des größten Teils der Pflanzenwelt der Erde fortbestehen kann. Ward und Brownlee verwenden fossile Beweise aus dem Burgess Shale in British Columbia, Kanada , um das Klima der kambrischen Explosion zu bestimmen und das Klima der Zukunft vorherzusagen, wenn steigende globale Temperaturen durch eine sich erwärmende Sonne und sinkende Sauerstoffgehalte zu das endgültige Aussterben der Tierwelt. Anfangs gehen sie davon aus, dass einige Insekten, Eidechsen, Vögel und kleine Säugetiere zusammen mit dem Meeresleben bestehen können . Sie glauben jedoch, dass Tiere ohne Sauerstoffnachschub durch Pflanzen wahrscheinlich innerhalb weniger Millionen Jahre ersticken würden . Selbst wenn durch das Fortbestehen irgendeiner Form der Photosynthese genügend Sauerstoff in der Atmosphäre verbleiben würde, würde der stetige Anstieg der globalen Temperatur zu einem allmählichen Verlust der Artenvielfalt führen.

Wenn die Temperaturen weiter steigen, wird das letzte Tierleben in Richtung der Pole und möglicherweise unter die Erde getrieben. Sie würden bei der in erster Linie aktiv Polarnacht , aestivating während des polaren Tages aufgrund der intensiven Hitze. Ein Großteil der Oberfläche würde zu einer kargen Wüste werden und das Leben würde hauptsächlich in den Ozeanen zu finden sein. Aufgrund einer Verringerung der Menge an organischer Substanz, die vom Land in die Ozeane gelangt, sowie einer Verringerung des gelösten Sauerstoffs würde jedoch auch das Meeresleben auf einem ähnlichen Weg wie auf der Erdoberfläche verschwinden. Dieser Prozess würde mit dem Verlust von Süßwasserarten beginnen und mit Wirbellosen enden, insbesondere solchen, die nicht auf lebende Pflanzen angewiesen sind, wie Termiten oder solche in der Nähe von hydrothermalen Quellen wie Würmer der Gattung Riftia . Als Ergebnis dieser Prozesse können mehrzellige Lebensformen in etwa 800 Millionen Jahren und Eukaryoten in 1,3 Milliarden Jahren ausgestorben sein , so dass nur die Prokaryoten übrig bleiben .

Verlust der Ozeane

Hellbraune Wolken umhüllen einen Planeten, vom Weltraum aus gesehen.
Die Atmosphäre der Venus befindet sich in einem "Super-Treibhaus"-Zustand. Die Erde könnte in einigen Milliarden Jahren wahrscheinlich der heutigen Venus ähneln.

In einer Milliarde Jahren werden etwa 27 % des modernen Ozeans in den Erdmantel eingetaucht sein. Würde dieser Prozess ununterbrochen weiterlaufen, würde er einen Gleichgewichtszustand erreichen, in dem 65 % des aktuellen Oberflächenreservoirs an der Oberfläche verbleiben würden. Sobald die Sonnenhelligkeit 10 % über ihrem aktuellen Wert liegt, steigt die durchschnittliche globale Oberflächentemperatur auf 320 K (47 °C; 116 °F). Die Atmosphäre wird zu einem "feuchten Gewächshaus", das zu einer unkontrollierten Verdunstung der Ozeane führt. Zu diesem Zeitpunkt zeigen Modelle der zukünftigen Umwelt der Erde, dass die Stratosphäre immer mehr Wasser enthalten würde. Diese Wassermoleküle werden durch Photodissoziation durch solares UV abgebaut , wodurch Wasserstoff aus der Atmosphäre entweichen kann . Das Nettoergebnis wäre ein Verlust des Weltmeerwassers um etwa 1,1 Milliarden Jahre von heute an.

Es wird zwei Variationen dieses zukünftigen Erwärmungs-Feedbacks geben: das "feuchte Treibhaus", bei dem Wasserdampf die Troposphäre dominiert, während sich Wasserdampf in der Stratosphäre ansammelt (wenn die Ozeane sehr schnell verdunsten), und das "ausreißerische Gewächshaus", in dem Wasserdampf wird ein dominanter Bestandteil der Atmosphäre (wenn die Ozeane zu langsam verdunsten). In dieser ozeanfreien Ära wird es weiterhin Oberflächenreservoire geben, da Wasser aus der tiefen Kruste und dem Erdmantel stetig freigesetzt wird, wo schätzungsweise eine Wassermenge vorhanden ist, die dem Vielfachen der derzeit in den Ozeanen der Erde vorhandenen Wassermenge entspricht. An den Polen kann etwas Wasser zurückgehalten werden und es kann gelegentlich zu Regenfällen kommen, aber zum größten Teil wäre der Planet eine Wüste mit großen Dünenfeldern, die seinen Äquator bedecken, und ein paar Salzebenen auf dem ehemaligen Meeresboden, ähnlich dem in der Atacama-Wüste in Chile.

Ohne Wasser als Schmiermittel würde die Plattentektonik sehr wahrscheinlich aufhören und die sichtbarsten Anzeichen geologischer Aktivität wären Schildvulkane, die sich über den Hotspots des Mantels befinden . Unter diesen trockenen Bedingungen kann der Planet mikrobielles und möglicherweise sogar vielzelliges Leben behalten. Die meisten dieser Mikroben werden Halophile sein und Leben könnte in der Atmosphäre Zuflucht finden , wie es auf der Venus vermutet wurde . Die immer extremer werdenden Bedingungen werden jedoch wahrscheinlich in 1,6 Milliarden Jahren bis 2,8 Milliarden Jahren zum Aussterben der Prokaryoten führen, wobei die letzten von ihnen in Restwasserteichen in hohen Breiten und Höhen oder in Höhlen mit eingeschlossenem Eis leben. Das unterirdische Leben könnte jedoch länger dauern. Was danach geschieht, hängt von der Höhe der tektonischen Aktivität ab. Eine stetige Freisetzung von Kohlendioxid durch Vulkanausbrüche könnte dazu führen, dass die Atmosphäre in einen "Super-Treibhaus"-Zustand wie den des Planeten Venus eintritt . Aber wie oben erwähnt, würde ohne Oberflächenwasser die Plattentektonik wahrscheinlich zum Erliegen kommen und die meisten Karbonate würden sicher vergraben bleiben, bis die Sonne ein roter Riese wird und ihre erhöhte Leuchtkraft das Gestein bis zur Freisetzung des Kohlendioxids erhitzt. Wie jedoch Peter Ward und Donald Brownlee in ihrem Buch The Life and Death of Planet Earth betonten, ist es laut NASA-Ames-Wissenschaftler Kevin Zahnle sehr wahrscheinlich, dass die Plattentektonik aufgrund der allmähliche Abkühlung des Erdkerns, die in nur 500 Millionen Jahren passieren könnte. Dies könnte die Erde möglicherweise wieder in eine Wasserwelt verwandeln und vielleicht sogar das gesamte verbleibende Landleben ertränken.

Der Verlust der Ozeane könnte sich auf 2 Milliarden Jahre in der Zukunft verzögern, wenn der Atmosphärendruck sinkt. Ein niedrigerer Luftdruck würde den Treibhauseffekt verringern und dadurch die Oberflächentemperatur senken. Dies könnte eintreten, wenn natürliche Prozesse den Stickstoff aus der Atmosphäre entfernen würden . Untersuchungen an organischen Sedimenten haben gezeigt, dass der Atmosphäre in den letzten vier Milliarden Jahren mindestens 100 Kilopascal (0,99  atm ) Stickstoff entzogen wurden ; genug, um den aktuellen atmosphärischen Druck effektiv zu verdoppeln, wenn er abgelassen würde. Diese Abtragsrate würde ausreichen, um den Auswirkungen der zunehmenden Sonnenhelligkeit für die nächsten zwei Milliarden Jahre entgegenzuwirken.

In 2,8 Milliarden Jahren wird die Oberflächentemperatur der Erde sogar an den Polen 422 K (149 °C; 300 °F) erreicht haben. An diesem Punkt wird die verbleibende Lebensdauer aufgrund extremer Bedingungen gelöscht. Was darüber hinaus passiert, hängt davon ab, wie viel Wasser auf der Oberfläche verbleibt. Wenn zu diesem Zeitpunkt bereits das gesamte Wasser auf der Erde verdunstet ist (über das "feuchte Gewächshaus" bei ~1 Gyr), wird der Planet mit einem stetigen Anstieg der Oberflächentemperatur in den gleichen Bedingungen bleiben, bis die Sonne rot wird Riese. Wenn nicht und es immer noch Wassertaschen gibt, die zu langsam verdunsten, dann in etwa 3–4 Milliarden Jahren, sobald die Wasserdampfmenge in der unteren Atmosphäre auf 40% ansteigt und die Leuchtkraft der Sonne 35–40 . erreicht % über dem heutigen Wert, kommt es zu einem "Runaway-Treibhauseffekt", der eine Erwärmung der Atmosphäre und eine Erhöhung der Oberflächentemperatur auf etwa 1.600 K (1.330 °C; 2.420 °F) zur Folge hat. Dies reicht aus, um die Oberfläche des Planeten zu schmelzen. Der größte Teil der Atmosphäre bleibt jedoch erhalten, bis die Sonne das Stadium des Roten Riesen betreten hat.

Mit dem Aussterben des Lebens in 2,8 Milliarden Jahren wird auch erwartet, dass die Biosignaturen der Erde verschwinden und durch Signaturen ersetzt werden, die durch nicht-biologische Prozesse verursacht werden.

Bühne des Roten Riesen

Eine große rote Scheibe stellt die Sonne als roten Riesen dar.  Ein Einschubkästchen zeigt die aktuelle Sonne als gelben Punkt an.
Die Größe der aktuellen Sun (jetzt in der Hauptsequenz ) im Vergleich zu der geschätzten Größe während seiner roten Riesen Phase

Sobald die Sonne von brennendem Wasserstoff in ihrem Kern zu brennendem Wasserstoff in einer Hülle um ihren Kern wechselt, beginnt sich der Kern zusammenzuziehen und die äußere Hülle dehnt sich aus. Die Gesamtleuchtkraft wird in den folgenden Milliarden Jahren stetig zunehmen, bis sie im Alter von 12,167 Milliarden Jahren das 2.730-fache der aktuellen Leuchtkraft der Sonne erreicht . Der größte Teil der Erdatmosphäre wird an den Weltraum verloren gehen und seine Oberfläche wird aus einem Lavaozean mit schwimmenden Kontinenten aus Metallen und Metalloxiden sowie Eisbergen aus feuerfesten Materialien bestehen , wobei seine Oberflächentemperatur mehr als 2.400 K (2.130 °C; 3.860 ° .) erreichen wird F). Die Sonne wird einen schnelleren Massenverlust erfahren, wobei etwa 33% ihrer Gesamtmasse mit dem Sonnenwind verloren gehen . Der Masseverlust führt dazu, dass sich die Umlaufbahnen der Planeten ausdehnen. Die Umlaufbahn der Erde wird sich auf maximal 150% ihres aktuellen Wertes erhöhen.

Der schnellste Teil der Expansion der Sonne zu einem Roten Riesen wird während der Endphase stattfinden, wenn die Sonne etwa 12 Milliarden Jahre alt ist. Es ist wahrscheinlich, dass es sich ausdehnt, um sowohl Merkur als auch Venus zu verschlucken und einen maximalen Radius von 1,2  AE (180.000.000  km ) zu erreichen. Die Erde wird gezeitenabhängig mit der äußeren Atmosphäre der Sonne interagieren, was dazu dienen würde, den Umlaufradius der Erde zu verringern. Der Zug von der Chromosphäre der Sonne würde auch die Umlaufbahn der Erde reduzieren. Diese Effekte werden den Effekt des Massenverlusts durch die Sonne ausgleichen, und die Erde wird wahrscheinlich in etwa 7,59 Milliarden Jahren von der Sonne verschlungen werden.

Der Widerstand der Sonnenatmosphäre kann dazu führen, dass die Umlaufbahn des Mondes zerfällt. Sobald sich die Umlaufbahn des Mondes auf eine Entfernung von 18.470 km (11.480 Meilen) schließt, wird er die Roche-Grenze der Erde überschreiten . Dies bedeutet, dass die Gezeitenwechselwirkung mit der Erde den Mond auseinanderbrechen und in ein Ringsystem verwandeln würde . Der größte Teil des umlaufenden Rings beginnt dann zu zerfallen, und die Trümmer treffen auf die Erde. Selbst wenn die Erde nicht von der Sonne verschluckt wird, kann der Planet daher mondlos bleiben. Die Ablation und Verdampfung, die durch den Fall auf einer zerfallenden Bahn in Richtung Sonne verursacht wird, kann den Erdmantel entfernen und nur seinen Kern hinterlassen, der nach höchstens 200 Jahren endgültig zerstört wird. Nach diesem Ereignis wird das einzige Erbe der Erde ein sehr geringer Anstieg (0,01%) der solaren Metallizität sein .

Jenseits und ultimatives Schicksal

Der Helixnebel , ein planetarischer Nebel, der dem ähnelt, den die Sonne in 8 Milliarden Jahren produzieren wird

Nachdem sie Helium in ihrem Kern zu Kohlenstoff verschmolzen hat , beginnt die Sonne wieder zu kollabieren und entwickelt sich zu einem kompakten weißen Zwergstern, nachdem sie ihre äußere Atmosphäre als planetarischer Nebel ausgestoßen hat . Die vorhergesagte Endmasse beträgt 54,1% des gegenwärtigen Wertes und besteht höchstwahrscheinlich hauptsächlich aus Kohlenstoff und Sauerstoff.

Derzeit entfernt sich der Mond mit einer Geschwindigkeit von 4 cm (1,6 Zoll) pro Jahr von der Erde. In 50 Milliarden Jahren, wenn Erde und Mond nicht von der Sonne verschlungen werden, werden sie in einer größeren, stabilen Umlaufbahn festgefahren , wobei jeder nur ein Gesicht zum anderen zeigt. Danach entzieht die Gezeitenwirkung der Sonne dem System Drehimpuls , wodurch die Umlaufbahn des Mondes zerfällt und die Erdrotation beschleunigt wird. Es wird geschätzt, dass der Mond in etwa 65 Milliarden Jahren mit der Erde kollidieren könnte, da die verbleibende Energie des Erde-Mond-Systems von der verbleibenden Sonne aufgezehrt wird, wodurch sich der Mond langsam nach innen in Richtung Erde bewegt.

Auf einer Zeitskala von 10 19 (10 Trillionen) Jahren werden die restlichen Planeten des Sonnensystems durch heftige Relaxation aus dem System herausgeschleudert . Wenn die Erde nicht von der expandierenden Roten Riesensonne zerstört und die Erde nicht durch gewaltsame Entspannung aus dem Sonnensystem herausgeschleudert wird, wird das endgültige Schicksal des Planeten sein, dass er aufgrund des Zerfalls seiner Umlaufbahn über die Gravitation mit der Schwarzen Zwergsonne kollidiert Strahlung , in 10 20 ( kurze Skala : 100 Trillionen , lange Skala : 100 Billionen) Jahre.

Siehe auch

Verweise

Literaturverzeichnis

Anmerkungen

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