Ученые подсчитали срок годности планеты Земля

К ее концу лишь 8% территории останутся пригодными для жизни. Когда это произойдет?

Как вы отнесетесь к предложению переехать куда-нибудь в центр Сахары, где днем температура поднимается под 50 градусов жары и дождь идет в лучшем случае раз в год? У нас есть новость: вы прямо сейчас туда едете. Да, вместе со столом, креслом и компьютером. Но, правда, вторая половина этой новости чуть более утешительна — доедете вы в это пекло вместе со всем человечеством примерно через четверть миллиарда лет, когда на месте привычных нам Африки, Евразии и двух Америк образуется новый суперконтинент Пангея Ультима. Откуда и почему возникнет всемирное пекло и что ждет человечество, читайте в материале «Холода».

Чтобы не пропускать главные материалы «Холода», подпишитесь на наш инстаграм и телеграм.

Когда все кончится

Дата конца света назначена уже довольно давно: через 5,4 миллиарда лет Солнце превратится в красный гигант и раздуется так, что Земля окажется внутри нашей звезды (ну или почти у ее поверхности — тут прогнозы астрономов несколько расходятся).

Впрочем, земная биосфера окажется на пути к гибели значительно раньше — примерно через один миллиард лет, когда поток энергии, приходящий от Солнца к Земле, вырастет на 10%, запустится взрывной парниковый эффект, который превратит нашу планету в подобие Венеры. Через 3,5 миллиарда лет, когда светимость Солнца поднимется на 40%, земные океаны испарятся. Надеяться остается только на Илона Маска и его «Старшипы» — то есть на то, что к тому моменту они окажутся в состоянии эвакуировать человечество куда-то на относительно прохладный край Солнечной системы: за орбиту Нептуна, к поясу Койпера, где в тот момент окажется «зона обитаемости» Солнечной системы.

Но, возможно, эвакуация нам потребуется гораздо раньше — не так быстро, как в случае ядерной войны, но все же задолго до превращения Солнца в красный гигант — по геологическим меркам буквально послезавтра, через 250 миллионов лет.

Принудительный переезд

Чтобы понять, что к этому приведет, нужно немного погрузиться в историю: во второй половине XX века, мы узнали, что континенты не стоят на месте — они, как льдины в потоке воды, плывут с потоками вещества мантии, только очень медленно, со скоростью от нескольких сантиметров до нескольких десятков сантиметров в год.

Мантия — слой, заключенный между литосферой (земной корой) и ядром, — находится в постоянном движении. Нагреваясь у земного ядра, потоки вещества мантии поднимаются вверх, остывают, а потом опускаются вниз. В недрах Земли несколько таких мантийных «вертикальных круговоротов» — конвективных ячеек. Именно их движение перемещает континенты — время от времени они собираются воедино в один большой суперконтинент, а затем расходятся.

Объясняется это тем, что «толстые» континенты препятствуют охлаждению мантии, под большим континентом она становится горячее, поток ускоряется и в конечном счете растаскивает суперконтинент на части.

В геологической истории Земли уже существовали примерно восемь таких суперконтинентов (их список отличается у разных научных школ), и последний из них — Пангея — распался примерно 175 миллионов лет назад, в мезозойскую эру. Еще через 250 миллионов лет возникнет следующий суперконтинент — Пангея Ультима. Однако для ее будущих обитателей это будет не просто смена географической прописки с «Земля, Евразия» на «Земля, Пангея Ультима» — весьма вероятно, что это будет означать для них гибель.

Чтобы понять, почему это так, нужно вспомнить, кто мы такие. Мы — млекопитающие. Мы господствуем на Земле уже примерно 55 миллионов лет благодаря своей инновационной способности адаптироваться и резким сменам теплого климата на холодный и назад, наблюдавшимся в нынешнюю геологическую эру, в Кайнозое, который начался примерно 66 миллионов лет назад. Так мы смогли значительно потеснить прежних хозяев планеты — пресмыкающихся, большая часть которых остывает и нагревается вместе с окружающей средой.

Млекопитающие приспосабливаются к изменениям климата за счет постоянной температуры тела (это называют теплокровностью) и системы терморегуляции, основанной на использовании потовых желез.

Однако в этом и наша уязвимость: при достаточно высокой температуре (выше 40 градусов) и высокой влажности наша система терморегуляции перестает работать. При высокой влажности воздуха пот просто не испаряется и не может охладить тело. Гибель от гипертермии становится почти неизбежной.

Канадские метеорологи разработали специальный показатель Humidex (калькулятор), который подсчитывается, исходя из значений температуры сухого и влажного термометра (последнее значение зависит еще и от влажности). Значение выше 45 считается опасным, а если он доходит до 54 — это означает неминуемую гибель человека в течение нескольких часов.

Люди не выживут?

Сейчас такие опасные условия возникают только в относительно небольших регионах на суше и на короткое время, которое измеряется часами или днями. Но что будет после возникновения Пангеи Ультимы? Ответить на этот вопрос решили Александр Фарнсворт из университета Бристоля, сотрудничающий с Китайской академией наук, и его коллеги из Швейцарии и США.

Они провели математическое моделирование климата на будущем континенте, учитывая два главных параметра — поток солнечной энергии и концентрацию углекислого газа в атмосфере, — и подсчитали, какая часть суши на нем будет пригодна для жизни млекопитающих. Пригодными они посчитали условия, когда в году как минимум три месяца подряд держится температура выше нуля по Цельсию, а значение Humindex в течение года не превышает 45.

Для начала они смоделировали условия на доиндустриальной Земле — то есть в условиях, когда взрывной рост промышленного производства еще не привел к росту концентрации СО2 и она составляла 280 ppm (то есть частей на миллион). Сейчас это значение составляет около 420 ppm.

Что за части на миллион?

Если взять миллион одинаковых объемов воздуха, то 280 из них будет приходиться на углекислый газ. Эта единица — как кулинарное «возьмите пять частей муки на восемь частей воды»

На этой безиндустриальной Земле пригодными для жизни млекопитающих оказались 66% площади суши, примерно 30% стали пустынями.

На следующем шаге Фарнсворт и компания решили заменить только географию: оставили ровно то же значение концентрации СО2 и мощности солнечной радиации, но заменили современные континенты на будущую Пангею Ультиму. В результате процент пригодной для жизни млекопитающих суши снизился с 66 до 54%, а площадь пустынь выросла до 42%.

Это различие указывает на вклад континентальности климата: когда суша собирается воедино, площадь регионов, сильно удаленных от океана, значительно возрастает, а чем дальше от моря — тем резче перепады температур, тем сильнее и жара, и холод. Таким образом будущий суперконтинент просто в силу географического положения оказался менее гостеприимным, чем привычные нам Африка, Евразия и Америка.

Но на этом неприятные новости не заканчиваются. Закономерности эволюции Солнца гласят, что через четверть миллиарда лет поток солнечной энергии, приходящейся на квадратный метр поверхности Земли, вырастет примерно на 2,5%. И это сильно снижает подходящую для жизни площадь на будущей Пангее — до 25%, а площадь пустынь вырастет до 44%.

Дальше настала очередь геологии. Дело в том, что слияние континентов ведет к мощным тектоническим процессам — в местах стыков возникают новые горные цепи. Например, самые высокие на Земле горы — Гималаи — находятся там, где миллионы лет назад к Евразии «пристыковался» Индостан. Все это сопровождается появлением множества новых вулканов, а их извержения — к резкому росту количества СО2 в атмосфере. Палеоклиматические данные показывают, что примерно 255 миллионов лет назад, во времена существования суперконтинента Гондвана, концентрация углекислого газа в атмосфере достигала 2100 ppm — более чем в пять раз выше, чем сегодня.

При формировании Пангеи Ультимы резкий рост вулканической активности так же неизбежен, а следовательно, неизбежен и рост концентрации СО2, и, разумеется, рост температуры из-за парникового эффекта.

Группа Фарнсворта посчитала, что будет с обитаемостью будущего суперконтинента, если в дополнение к росту светимости Солнца концентрация СО2 вырастет до 1120 ppm, то есть не дотянет даже до гондванского уровня. В этих условиях расчет оставляет будущим млекопитающим только 8% пригодной для жизни суши, а 49% площади будут занимать пустыни.

Всем сухопутным млекопитающим Земли и людям, если они будут жить на планете, предстоит ютиться на крайнем юге и на крайнем севере будущего суперконтинента, большую часть которого будет занимать раскаленная пустыня.

Таким образом наша планета может стать практически необитаемой (с точки зрения млекопитающих) намного раньше, чем излучение Солнца приведет к взрывному парниковому эффекту и превратит Землю в подобие современной Венеры. Остается надеяться, что мы сумеем что-то предпринять, чтобы этого избежать.