Was wird in 5 Jahren auf der Erde passieren? Bildungs-Internetressource zur solar-terrestrischen Physik

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Szenarien für zukünftige Erdveränderungen. Alter der Erde: die nächsten 5 Milliarden Jahre

Ist die Vergangenheit ein Prolog zur Zukunft? Was die Erde betrifft, kann die Antwort lauten: Ja und Nein.

Nach wie vor ist die Erde ein sich ständig veränderndes System. Der Planet steht vor einer Reihe von Erwärmungen und Abkühlungen. Eiszeiten werden zurückkehren, ebenso wie Perioden extremer Erwärmung. Globale tektonische Prozesse werden weiterhin Kontinente verschieben und Ozeane schließen und öffnen. Der Einsturz eines riesigen Asteroiden oder der Ausbruch eines übermächtigen Vulkans kann dem Leben erneut einen grausamen Schlag versetzen.

Raumflug oder Tod. Um in ferner Zukunft zu überleben, müssen wir benachbarte Planeten kolonisieren. Zuerst müssen wir Stützpunkte auf dem Mond errichten, obwohl unser leuchtender Satellit noch lange eine unwirtliche Welt für Leben bleiben wird.

Aber es werden auch andere Ereignisse eintreten, die ebenso unausweichlich sind wie die Bildung der ersten Granitkruste. Unzählige Lebewesen werden für immer aussterben. Tiger, Eisbären, Buckelwale, Pandas und Gorillas sind vom Aussterben bedroht. Es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass auch die Menschheit dem Untergang geweiht ist.

Viele Details der Erdgeschichte sind weitgehend unbekannt, wenn nicht sogar völlig unerkennbar. Aber das Studium dieser Geschichte sowie der Naturgesetze gibt Aufschluss darüber, was in der Zukunft passieren könnte. Beginnen wir mit einem Panoramablick und konzentrieren uns dann nach und nach auf unsere Zeit.

Endspiel: die nächsten 5 Milliarden Jahre

Die Erde hat fast die Hälfte ihres unvermeidlichen Untergangs hinter sich. 4,5 Milliarden Jahre lang schien die Sonne ziemlich gleichmäßig und nahm allmählich an Helligkeit zu, während sie ihre kolossalen Wasserstoffreserven verbrauchte. In den nächsten etwa fünf Milliarden Jahren wird die Sonne weiterhin Kernenergie erzeugen, indem sie Wasserstoff in Helium umwandelt. Das ist es, was fast alle Stars die meiste Zeit tun.

Früher oder später werden die Wasserstoffvorräte zur Neige gehen. Kleinere Sterne, die dieses Stadium erreichen, verschwinden einfach, nehmen allmählich an Größe ab und geben immer weniger Energie ab. Wenn die Sonne ein solcher Roter Zwerg wäre, würde die Erde einfach durchfrieren. Wenn darauf Leben erhalten bliebe, dann nur in Form besonders robuster Mikroorganismen tief unter der Oberfläche, wo es noch Vorräte an flüssigem Wasser geben könnte.

Der Sonne droht jedoch kein solch elender Tod, da sie über genügend Masse verfügt, um für ein anderes Szenario mit Kernbrennstoff versorgt zu sein. Denken wir daran, dass jeder Stern zwei gegensätzliche Kräfte im Gleichgewicht hält.

Einerseits zieht die Schwerkraft Sternmaterie ins Zentrum und verringert so ihr Volumen so weit wie möglich. Andererseits sind Kernreaktionen, wie eine endlose Reihe von Explosionen einer inneren Wasserstoffbombe, nach außen gerichtet und versuchen dementsprechend, die Größe des Sterns zu vergrößern.

Die aktuelle Sonne ist dabei, Wasserstoff zu verbrennen und hat einen stabilen Durchmesser von etwa 1,4 Millionen km erreicht – diese Größe hat 4,5 Milliarden Jahre überdauert und wird noch etwa 5 Milliarden Jahre anhalten.

Die Sonne ist groß genug, dass nach dem Ende der Wasserstoff-Ausbrennphase eine neue, kraftvolle Helium-Ausbrennphase beginnt. Helium, das Produkt der Fusion von Wasserstoffatomen, kann sich mit anderen Heliumatomen zu Kohlenstoff verbinden, aber dieses Stadium der Sonnenentwicklung wird katastrophale Folgen für die inneren Planeten haben.

Durch aktivere Helium-basierte Reaktionen wird die Sonne immer größer, wie ein überhitzter Ballon, und verwandelt sich in einen pulsierenden Roten Riesen. Es wird auf die Umlaufbahn des Merkur anschwellen und den winzigen Planeten einfach verschlucken. Es wird die Umlaufbahn unserer Nachbarin Venus erreichen und diese gleichzeitig verschlucken. Die Sonne wird um das Hundertfache ihres derzeitigen Durchmessers anschwellen – bis hin zur Erdumlaufbahn.

Die Prognose für das irdische Endspiel ist sehr düster. Einigen düsteren Szenarien zufolge wird die Rote Riesensonne einfach die Erde zerstören, die in der heißen Sonnenatmosphäre verdampfen und aufhören wird zu existieren. Anderen Modellen zufolge wird die Sonne mehr als ein Drittel ihrer derzeitigen Masse in Form eines unvorstellbaren Sonnenwinds ausstoßen (der die tote Erdoberfläche endlos quälen wird).

Wenn die Sonne einen Teil ihrer Masse verliert, könnte sich die Erdumlaufbahn ausdehnen und so einer Absorption entgehen. Aber selbst wenn wir nicht von der riesigen Sonne verschlungen werden, wird sich alles, was von unserem wunderschönen blauen Planeten übrig bleibt, in einen unfruchtbaren Brandstift verwandeln, der weiter umkreist. In der Tiefe können einzelne Ökosysteme von Mikroorganismen noch eine Milliarde Jahre überleben, doch ihre Oberfläche wird nie wieder mit üppigem Grün bedeckt sein.

Wüste: 2 Milliarden Jahre später

Langsam aber sicher, selbst in der aktuellen ruhigen Phase der Wasserstoffverbrennung, erwärmt sich die Sonne immer mehr. Ganz am Anfang, vor 4,5 Milliarden Jahren, betrug die Leuchtkraft der Sonne 70 % ihrer heutigen. Während des Großen Sauerstoffereignisses vor 2,4 Milliarden Jahren betrug die Leuchtintensität bereits 85 %. Nach einer Milliarde Jahren wird die Sonne noch heller scheinen.

Für einige Zeit, vielleicht sogar viele Hundert Millionen Jahre, werden die Rückkopplungen der Erde in der Lage sein, diese Auswirkungen abzumildern. Je mehr Wärmeenergie vorhanden ist, desto intensiver ist die Verdunstung und damit die Zunahme der Bewölkung, die zur Reflexion des größten Teils des Sonnenlichts in den Weltraum beiträgt. Erhöhte Wärmeenergie bedeutet eine schnellere Verwitterung von Gesteinen, eine erhöhte Aufnahme von Kohlendioxid und eine Verringerung der Treibhausgasemissionen. Somit werden negative Rückkopplungen die Bedingungen für den Erhalt des Lebens auf der Erde für längere Zeit aufrechterhalten.

Aber ein Wendepunkt wird unweigerlich kommen. Der relativ kleine Mars erreichte diesen kritischen Punkt vor Milliarden von Jahren und verlor dabei sämtliches flüssiges Wasser auf der Oberfläche. In einer Milliarde Jahren werden die Ozeane der Erde mit katastrophaler Geschwindigkeit verdunsten und die Atmosphäre wird sich in ein endloses Dampfbad verwandeln. Es wird keine Gletscher oder schneebedeckten Gipfel mehr geben und selbst die Pole werden sich in die Tropen verwandeln.

Unter solchen Treibhausbedingungen kann das Leben mehrere Millionen Jahre lang bestehen bleiben. Aber wenn sich die Sonne erwärmt und Wasser in die Atmosphäre verdunstet, beginnt Wasserstoff immer schneller in den Weltraum zu verdampfen, was dazu führt, dass der Planet langsam austrocknet. Wenn die Ozeane vollständig verdunsten (was wahrscheinlich in 2 Milliarden Jahren der Fall sein wird), wird sich die Erdoberfläche in eine karge Wüste verwandeln; Das Leben wird am Rande der Zerstörung stehen.

Novopangea oder Amasia: 250 Millionen Jahre später

Der Untergang der Erde ist unvermeidlich, aber er wird nicht sehr, sehr bald eintreten. Ein Blick in die weniger ferne Zukunft zeichnet ein attraktiveres Bild eines sich dynamisch entwickelnden und relativ sicheren Planeten für Leben. Um uns die Welt in ein paar hundert Millionen Jahren vorzustellen, müssen wir in der Vergangenheit nach Hinweisen für die Zukunft suchen.

Globale tektonische Prozesse werden weiterhin eine wichtige Rolle dabei spielen, das Gesicht unseres Planeten zu verändern. Heutzutage sind die Kontinente voneinander getrennt. Weite Ozeane trennen Amerika, Eurasien, Afrika, Australien und die Antarktis. Aber diese riesigen Landflächen sind ständig in Bewegung, und ihre Geschwindigkeit beträgt etwa 2–5 cm pro Jahr – 1500 km in 60 Millionen Jahren.

Wir können ziemlich genaue Vektoren dieser Bewegung für jeden Kontinent ermitteln, indem wir das Alter der Basalte des Meeresbodens untersuchen. Der Basalt in der Nähe der mittelozeanischen Rücken ist recht jung, nicht älter als ein paar Millionen Jahre. Im Gegensatz dazu kann das Alter von Basalt in der Nähe von Kontinentalrändern in Subduktionszonen mehr als 200 Millionen Jahre erreichen.

Es ist einfach, all diese Altersdaten zur Zusammensetzung des Meeresbodens zu berücksichtigen, das Band der globalen Tektonik in die Vergangenheit zurückzuspulen und sich ein Bild von der bewegten Geographie der Kontinente der Erde in den letzten 200 Millionen Jahren zu machen . Basierend auf diesen Informationen ist es auch möglich, die Bewegung der Kontinentalplatten 100 Millionen Jahre in die Zukunft zu projizieren.

Unter Berücksichtigung der aktuellen Flugbahnen dieser Bewegung auf dem Planeten stellt sich heraus, dass sich alle Kontinente auf die nächste Kollision zubewegen. In einer Viertelmilliarde Jahren wird der größte Teil der Erdoberfläche wieder zu einem riesigen Superkontinent werden, und einige Geologen sagen bereits seinen Namen voraus: Novopangaea. Die genaue Struktur des künftigen vereinten Kontinents bleibt jedoch Gegenstand wissenschaftlicher Debatten.

Der Zusammenbau von Novopangea ist ein kniffliges Spiel. Es ist möglich, die aktuellen Bewegungen der Kontinente zu berücksichtigen und ihren Verlauf für die nächsten 10 oder 20 Millionen Jahre vorherzusagen. Der Atlantische Ozean wird sich um mehrere hundert Kilometer ausdehnen, während der Pazifische Ozean um etwa die gleiche Strecke schrumpfen wird.

Australien wird sich nach Norden in Richtung Südasien bewegen und die Antarktis wird sich leicht vom Südpol weg in Richtung Südasien bewegen. Auch Afrika steht nicht still, sondern bewegt sich langsam nach Norden, ins Mittelmeer. In einigen Dutzend Millionen Jahren wird Afrika mit Südeuropa kollidieren, das Mittelmeer verschließen und an der Kollisionsstelle ein Gebirge von der Größe des Himalaya errichten, im Vergleich dazu werden die Alpen wie Zwerge erscheinen.

Daher wird die Weltkarte in 20 Millionen Jahren bekannt vorkommen, aber leicht verzerrt. Bei der Modellierung einer Weltkarte 100 Millionen Jahre in der Zukunft identifizieren die meisten Entwickler gemeinsame geografische Merkmale und sind sich beispielsweise einig, dass der Atlantische Ozean den Pazifischen Ozean an Größe überholen und zum größten Wasserbecken der Erde werden wird.

Ab diesem Zeitpunkt weichen die Zukunftsmodelle jedoch voneinander ab. Eine Theorie, die Extraversion, besagt, dass sich der Atlantische Ozean weiter öffnen wird und infolgedessen Amerika schließlich mit Asien, Australien und der Antarktis kollidieren wird.

In den späteren Stadien dieser Superkontinent-Ansammlung wird sich Nordamerika nach Osten in den Pazifischen Ozean falten und mit Japan kollidieren, und Südamerika wird sich im Uhrzeigersinn von Südosten aus falten und sich mit dem äquatorialen Teil der Antarktis verbinden. Alle diese Teile passen wunderbar zusammen. Neupangea wird ein einziger Kontinent sein, der sich von Osten nach Westen entlang des Äquators erstreckt.

Die Hauptthese des Extraversionsmodells ist, dass große Konvektionszellen des Mantels, die sich unter tektonischen Platten befinden, in ihrer modernen Form bleiben. Ein alternativer Ansatz, Introversion genannt, vertritt die gegenteilige Ansicht und zitiert frühere Zyklen der Schließung und Öffnung des Atlantischen Ozeans.

Experten rekonstruieren die Position des Atlantiks (oder eines ähnlichen Ozeans zwischen Amerika im Westen und Europa sowie Afrika im Osten) in den letzten Milliarden Jahren und gehen davon aus, dass sich der Atlantische Ozean in Zyklen von mehreren hundert Millionen Jahren dreimal geschlossen und geöffnet hat Jahre - diese Schlussfolgerung legt nahe, dass Wärmeaustauschprozesse im Erdmantel variabel und episodisch sind.

Der Gesteinsanalyse zufolge entstand durch die Bewegungen von Laurentia und anderen Kontinenten vor etwa 600 Millionen Jahren ein Vorläufer des Atlantischen Ozeans namens Iapetus oder Iapetus (benannt nach dem antiken griechischen Titanen Iapetus, dem Vater von). Atlas). Iapetus wurde nach der Versammlung von Pangäa geschlossen. Als dieser Superkontinent vor 175 Millionen Jahren begann, auseinanderzubrechen, entstand der Atlantische Ozean.

Laut den Befürwortern der Introversion (vielleicht sollten wir sie nicht als Introvertierte bezeichnen) dehnt sich der Atlantische Ozean weiter aus und wird denselben Weg einschlagen. In etwa 100 Millionen Jahren wird es langsamer werden, anhalten und sich zurückziehen. Dann, nach weiteren 200 Millionen Jahren, werden sich beide Amerikas wieder mit Europa und Afrika verbinden.

Gleichzeitig werden Australien und die Antarktis mit Südostasien verschmelzen und einen Superkontinent namens Amasia bilden. Dieser riesige Kontinent hat die Form eines horizontalen L und umfasst die gleichen Teile wie Neu-Pangäa, in diesem Modell bildet jedoch Amerika seinen westlichen Rand.

Nun sind beide Modelle von Superkontinenten (Extroversion und Introversion) nicht unbegründet und immer noch beliebt. Was auch immer das Ergebnis dieser Debatte sein mag, alle sind sich einig, dass sich die Geographie der Erde in 250 Millionen Jahren zwar erheblich verändert haben wird, sie aber immer noch die Vergangenheit widerspiegeln wird.

Die vorübergehende Ansammlung von Kontinenten in Äquatornähe würde die Auswirkungen von Eiszeiten und milden Meeresspiegeländerungen verringern. Wo Kontinente kollidieren, erheben sich Gebirgszüge, es kommt zu Klima- und Vegetationsveränderungen und es kommt zu Schwankungen des Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre. Diese Veränderungen werden sich im Laufe der Erdgeschichte wiederholen.

Auswirkungen: die kommenden 50 Millionen Jahre

Eine kürzlich durchgeführte Umfrage darüber, wie die Menschheit zugrunde gehen wird, ergab eine sehr geringe Rate an Asteroideneinschlägen – etwa 1 von 100.000. Statistisch gesehen deckt sich dies mit der Wahrscheinlichkeit, durch einen Blitzeinschlag oder einen Tsunami zu sterben. Diese Prognose weist jedoch einen offensichtlichen Fehler auf.

Normalerweise töten Blitze jedes Jahr etwa 60 Menschen. Im Gegensatz dazu hat der Asteroideneinschlag in mehreren tausend Jahren möglicherweise keinen einzigen Menschen getötet. Aber eines Tages könnte ein bescheidener Schlag alle zerstören.

Es besteht eine gute Chance, dass wir uns keine Sorgen machen müssen, und das gilt auch für Hunderte nachfolgender Generationen. Aber es besteht kein Zweifel daran, dass es eines Tages zu einer großen Katastrophe wie jener kommen wird, die den Dinosauriern das Leben gekostet hat. In den nächsten 50 Millionen Jahren wird die Erde einen solchen Schlag ertragen müssen, vielleicht mehr als einmal. Es ist nur eine Frage der Zeit und der Umstände.

Die wahrscheinlichsten Bösewichte sind erdnahe Asteroiden – Objekte mit einer stark verlängerten Umlaufbahn, die nahe an der nahezu kreisförmigen Umlaufbahn der Erde vorbeiführt. Mindestens dreihundert solcher potenziellen Killer sind bekannt, und in den nächsten Jahrzehnten werden einige von ihnen gefährlich nahe an der Erde vorbeifliegen.

Am 22. Februar 1995 pfiff ein im letzten Moment entdeckter Asteroid, der den würdigen Namen 1995 CR erhielt, ganz nah heran – in mehreren Entfernungen zwischen Erde und Mond. Am 29. September 2004 kam der Asteroid Tautatis, ein längliches Objekt mit einem Durchmesser von etwa 5,4 km, noch näher vorbei.

Im Jahr 2029 dürfte der Asteroid Apophis, ein Fragment mit einem Durchmesser von etwa 325–340 m, noch näher kommen und tief in die Mondumlaufbahn eindringen. Diese unangenehme Nachbarschaft wird unweigerlich die eigene Umlaufbahn von Apophis verändern und ihn in Zukunft vielleicht noch näher an die Erde bringen.

Auf jeden derzeit bekannten Asteroiden, der die Erdumlaufbahn kreuzt, kommen ein Dutzend oder mehr, die noch nicht entdeckt wurden. Wenn ein solches Flugobjekt schließlich entdeckt wird, kann es zu spät sein, etwas zu unternehmen. Wenn wir ins Visier geraten, bleiben uns möglicherweise nur wenige Tage, um die Gefahr abzuwenden.

Unvoreingenommene Statistiken liefern uns Berechnungen über die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen. Fast jedes Jahr fallen Trümmer mit einem Durchmesser von etwa 10 m auf die Erde. Aufgrund der Bremswirkung der Atmosphäre explodieren die meisten dieser Projektile und zerfallen in kleine Stücke, noch bevor sie die Oberfläche berühren.

Doch Objekte mit einem Durchmesser von 30 Metern und mehr, mit denen man etwa alle tausend Jahre zusammentrifft, führen zu erheblichen Zerstörungen an der Einschlagstelle: Im Juni 1908 stürzte ein solcher Körper in der Taiga nahe dem Fluss Podkamennaya Tunguska in Russland ein.

Sehr gefährliche Gesteinsobjekte mit einem Durchmesser von etwa einem Kilometer fallen etwa alle halbe Million Jahre auf die Erde, und Asteroiden von fünf Kilometern oder mehr können etwa alle 10 Millionen Jahre auf die Erde fallen.

Die Folgen solcher Kollisionen hängen von der Größe des Asteroiden und dem Ort des Einschlags ab. Ein fünfzehn Kilometer langer Felsbrocken wird den Planeten verwüsten, wo immer er landet. (Zum Beispiel wurde der Durchmesser des Asteroiden, der vor 65 Millionen Jahren die Dinosaurier tötete, auf etwa 10 km geschätzt.)

Wenn ein 15 Kilometer langer Kieselstein ins Meer fällt – eine Wahrscheinlichkeit von 70 %, wenn man das Verhältnis von Wasser- und Landflächen berücksichtigt –, werden fast alle Berge der Erde, außer den höchsten, von zerstörerischen Wellen zerstört. Alles unterhalb von 1000 m Seehöhe wird verschwinden.

Wenn ein Asteroid dieser Größe auf Land trifft, wird die Zerstörung lokal begrenzter ausfallen. Alles in einem Umkreis von zwei- bis dreitausend Kilometern wird zerstört, und verheerende Brände werden über den gesamten Kontinent fegen, der das unglückliche Ziel sein wird.

Gebiete fernab des Einschlags können die Folgen des Absturzes für einige Zeit vermeiden, doch ein solcher Einschlag wird eine immense Menge Staub aus den zerstörten Steinen und Böden in die Luft schleudern und die Atmosphäre mit Staubwolken verstopfen, die das Sonnenlicht reflektieren jahrelang. Die Photosynthese wird praktisch verschwinden. Die Vegetation wird sterben und die Nahrungskette wird unterbrochen. Ein Teil der Menschheit mag diese Katastrophe überleben, aber die Zivilisation, wie wir sie kennen, wird zerstört.

Kleinere Objekte wären weniger zerstörerisch, aber jeder Asteroid mit einem Durchmesser von mehr als hundert Metern, egal ob er an Land oder im Meer abstürzt, würde eine Katastrophe verursachen, die schlimmer ist als alle uns bekannten. Was zu tun? Können wir die Bedrohung als etwas Fernes, nicht so Bedeutsames in einer Welt ignorieren, die bereits voller Probleme ist, die sofortige Lösungen erfordern? Gibt es eine Möglichkeit, große Trümmer abzulenken?

Der verstorbene Carl Sagan, vielleicht das charismatischste und einflussreichste Mitglied der wissenschaftlichen Gemeinschaft im letzten halben Jahrhundert, dachte viel über Asteroiden nach. Öffentlich und privat, vor allem in seiner berühmten TV-Show Cosmos, plädierte er für konzertierte Aktionen auf internationaler Ebene.

Er begann mit der faszinierenden Geschichte der Mönche der Kathedrale von Canterbury, die im Sommer 1178 Zeuge einer kolossalen Explosion auf dem Mond wurden – einem sehr nahen Asteroideneinschlag vor weniger als tausend Jahren. Wenn ein solches Objekt auf die Erde stürzen würde, würden Millionen Menschen sterben. „Die Erde ist eine winzige Ecke in der riesigen Arena des Weltraums“, sagte er. „Es ist unwahrscheinlich, dass uns jemand zu Hilfe kommt.“

Der einfachste Schritt, der zuerst unternommen werden muss, besteht darin, genau auf Himmelskörper zu achten, die sich der Erde gefährlich nähern – Sie müssen den Feind vom Sehen her kennen. Wir brauchen präzise Teleskope, die mit digitalen Prozessoren ausgestattet sind, um fliegende Objekte, die sich der Erde nähern, zu lokalisieren, ihre Umlaufbahnen zu berechnen und Berechnungen über ihre zukünftigen Flugbahnen anzustellen. Es kostet nicht so viel und einige Dinge werden bereits erledigt. Natürlich könnte noch mehr getan werden, aber es werden zumindest einige Anstrengungen unternommen.

Was wäre, wenn wir ein großes Objekt entdecken, das in ein paar Jahren mit uns zusammenstoßen könnte? Sagan und mit ihm eine Reihe anderer Wissenschaftler und Militäroffiziere glauben, dass der naheliegendste Weg darin besteht, eine Abweichung in der Flugbahn des Asteroiden herbeizuführen. Bei rechtzeitigem Start könnten bereits ein kleiner Raketenstoß oder ein paar gezielte Atomexplosionen die Umlaufbahn des Asteroiden erheblich verschieben – und ihn dadurch am Ziel vorbeischicken, ohne dass es zu einer Kollision kommt.

Er argumentierte, dass die Entwicklung eines solchen Projekts ein intensives und langfristiges Weltraumforschungsprogramm erfordere. In einem prophetischen Artikel aus dem Jahr 1993 schrieb Sagan: „Da die Bedrohung durch Asteroiden und Kometen jeden bewohnten Planeten in der Galaxie berührt, wenn überhaupt, müssen sich intelligente Wesen auf ihnen zusammenschließen, um ihre Planeten zu verlassen und zu benachbarten Planeten zu ziehen.“ Die Wahl ist einfach: ins All fliegen oder sterben.“

Raumflug oder Tod. Um in ferner Zukunft zu überleben, müssen wir benachbarte Planeten kolonisieren. Zunächst müssen wir Stützpunkte auf dem Mond errichten, auch wenn unser leuchtender Satellit noch lange eine unwirtliche Welt zum Leben und Arbeiten bleiben wird. Als nächstes kommt der Mars, wo es umfangreichere Ressourcen gibt – nicht nur große Reserven an gefrorenem Grundwasser, sondern auch Sonnenlicht, Mineralien und eine dünne Atmosphäre.

Dies wird kein einfaches oder billiges Unterfangen sein, und es ist unwahrscheinlich, dass der Mars in naher Zukunft zu einer blühenden Kolonie wird. Aber wenn wir uns dort niederlassen und den Boden kultivieren, könnte unser vielversprechender Nachbar durchaus ein wichtiger Schritt in der Evolution der Menschheit werden.

Zwei offensichtliche Hindernisse könnten die Ansiedlung von Menschen auf dem Mars verzögern oder sogar unmöglich machen. Das erste ist Geld. Die Dutzenden Milliarden Dollar, die für die Entwicklung und Durchführung eines Fluges zum Mars benötigt werden, übersteigen selbst das optimistischste Budget der NASA, und das bei günstigen finanziellen Bedingungen. Der einzige Ausweg wäre die internationale Zusammenarbeit, doch solche großen internationalen Programme gibt es bislang nicht.

Ein weiteres Problem ist das Überleben der Astronauten, da es nahezu unmöglich ist, einen sicheren Flug zum Mars und zurück zu gewährleisten. Der Weltraum ist rau, mit seinen unzähligen Meteoritenkörnern und Sandprojektilen, die sogar die dünne Hülle einer gepanzerten Kapsel durchdringen können, und die Sonne ist unberechenbar – mit ihren Explosionen und ihrer tödlichen, durchdringenden Strahlung.

Die Apollo-Astronauten hatten bei ihren einwöchigen Missionen zum Mond unglaubliches Glück, dass in dieser Zeit nichts passierte. Doch der Flug zum Mars wird mehrere Monate dauern; Bei jedem Raumflug gilt das gleiche Prinzip: Je länger die Zeit, desto größer das Risiko.

Darüber hinaus ist es mit den vorhandenen Technologien nicht möglich, das Raumfahrzeug für den Rückflug ausreichend mit Treibstoff zu versorgen. Einige Erfinder sprechen davon, Marswasser zu verarbeiten, um Raketentreibstoff zu synthetisieren und Tanks für den Rückflug zu füllen, aber im Moment ist dies ein Traum und liegt in sehr ferner Zukunft. Die bisher vielleicht logischste Lösung – die den Stolz der NASA verletzt, aber von der Presse aktiv unterstützt wird – ist ein One-Way-Flug.

Hätten wir eine Expedition geschickt und sie mit Proviant für viele Jahre anstelle von Raketentreibstoff, zuverlässigen Unterkünften und einem Gewächshaus, Saatgut, Sauerstoff und Wasser sowie Werkzeugen zur Gewinnung lebenswichtiger Ressourcen auf dem Roten Planeten selbst versorgt, dann könnte eine solche Expedition stattfinden.

Es wäre unvorstellbar gefährlich, aber alle großen Pioniere waren in Gefahr – so wie Magellans Weltumsegelung 1519–1521, die Expedition westlich von Lewis und Clark 1804–1806, die Polarexpeditionen von Peary und Amundsen zu Beginn des 20. Jahrhunderts.

Die Menschheit hat ihre Glücksspiellust, sich an solch riskanten Unternehmungen zu beteiligen, nicht verloren. Wenn die NASA ankündigt, dass sich Freiwillige für einen einfachen Flug zum Mars anmelden, werden sich Tausende von Spezialisten bedenkenlos anmelden.

In 50 Millionen Jahren wird die Erde immer noch ein lebender und bewohnbarer Planet sein, und ihre blauen Ozeane und grünen Kontinente werden sich verändert haben, aber erkennbar bleiben. Viel weniger offensichtlich ist das Schicksal der Menschheit. Vielleicht wird der Mensch als Spezies aussterben. In diesem Fall reichen 50 Millionen Jahre völlig aus, um fast alle Spuren unserer kurzen Herrschaft zu verwischen – alle Städte, Straßen, Denkmäler werden viel früher als das Enddatum verwittert sein.

Einige außerirdische Paläontologen müssen schwitzen, um in oberflächennahen Sedimenten die kleinsten Spuren unserer Existenz zu finden. Allerdings kann ein Mensch überleben und sich sogar weiterentwickeln, indem er zuerst die nächstgelegenen Planeten und dann die nächstgelegenen Sterne besiedelt.

Wenn unsere Nachkommen in diesem Fall in den Weltraum hinausgehen, wird die Erde noch höher geschätzt – als Reservat, Museum, Schrein und Wallfahrtsort. Vielleicht wird die Menschheit den Geburtsort unserer Spezies erst dann wirklich wertschätzen, wenn sie unseren Planeten verlässt.

Neukartierung der Erde: Die nächsten Millionen Jahre

In vielerlei Hinsicht wird sich die Erde in einer Million Jahren nicht so sehr verändern. Natürlich werden sich die Kontinente verschieben, aber nicht mehr als 45–60 km von ihrem aktuellen Standort entfernt. Die Sonne wird weiterhin scheinen und alle vierundzwanzig Stunden aufgehen, und der Mond wird in etwa einem Monat die Erde umkreisen.

Aber einige Dinge werden sich ganz grundlegend ändern. In vielen Teilen der Welt verändern irreversible geologische Prozesse die Landschaft. Besonders deutlich werden sich die empfindlichen Konturen der Meeresküsten verändern.

Calvert County, Maryland, einer meiner Lieblingsorte, wo sich miozäne Gesteine ​​mit ihren scheinbar endlosen Fossilienablagerungen kilometerweit erstrecken und aufgrund der schnellen Verwitterung vom Erdboden verschwinden. Schließlich beträgt die Größe des gesamten Landkreises nur 8 km und nimmt jedes Jahr um fast 30 cm ab. Bei diesem Tempo wird Calvert County keine 50.000 Jahre überleben, geschweige denn eine Million.

Andere Staaten hingegen werden wertvolle Grundstücke erwerben. Ein aktiver Unterwasservulkan unweit der Südostküste der größten hawaiianischen Insel ist bereits über 3000 m gestiegen (obwohl immer noch mit Wasser bedeckt) und wird jedes Jahr größer.

In einer Million Jahren wird sich aus den Meereswellen eine neue Insel erheben, die bereits Loihi heißt. Gleichzeitig werden die erloschenen Vulkaninseln im Nordwesten, darunter Maui, Oahu und Kauai, unter dem Einfluss von Wind und Meereswellen entsprechend schrumpfen.

Was Wellen betrifft, kommen Experten, die Gesteine ​​auf zukünftige Veränderungen untersuchen, zu dem Schluss, dass der aktivste Faktor bei der Veränderung der Geographie der Erde das Vorrücken und Zurückweichen des Ozeans sein wird. Die Änderung der Geschwindigkeit des Riftvulkanismus wird sehr, sehr lange Auswirkungen haben, je nachdem, wie viel mehr oder weniger Lava auf dem Meeresboden erstarrt.

Der Meeresspiegel kann in Zeiten nachlassender vulkanischer Aktivität erheblich sinken, wenn das Gestein am Meeresboden abkühlt und sich beruhigt: Wissenschaftler gehen davon aus, dass dies der Grund für den starken Rückgang des Meeresspiegels kurz vor dem mesozoischen Aussterben war.

Das Vorhandensein oder Fehlen großer Binnenmeere wie des Mittelmeers sowie der Zusammenhalt und die Trennung von Kontinenten führen zu erheblichen Veränderungen in der Größe der Küstenschelfs, die in den nächsten Millionen Jahren auch eine wichtige Rolle bei der Gestaltung der Geosphäre und Biosphäre spielen werden Jahre.

Eine Million Jahre sind Zehntausende Generationen im Leben der Menschheit, was hunderte Male länger ist als die gesamte bisherige Menschheitsgeschichte. Wenn der Mensch als Spezies überlebt, kann es aufgrund unserer fortschreitenden technologischen Aktivitäten auch zu Veränderungen auf der Erde kommen, die kaum vorstellbar sind.

Aber wenn die Menschheit ausstirbt, bleibt die Erde ungefähr so, wie sie jetzt ist. Das Leben wird an Land und auf See weitergehen; Die gemeinsame Entwicklung von Geosphäre und Biosphäre wird das vorindustrielle Gleichgewicht schnell wiederherstellen.

Megavulkane: die nächsten 100.000 Jahre

Ein plötzlicher, katastrophaler Asteroideneinschlag verblasst im Vergleich zum anhaltenden Ausbruch eines Megavulkans oder einem kontinuierlichen Fluss basaltischer Lava. Vulkanismus im planetarischen Ausmaß begleitete fast alle fünf Massenaussterben, darunter auch das durch einen Asteroideneinschlag verursachte.

Die Folgen des Megavulkanismus sollten nicht mit gewöhnlichen Zerstörungen und Verlusten bei Ausbrüchen gewöhnlicher Vulkane verwechselt werden. Regelmäßige Eruptionen werden von Lavaströmen begleitet, die den Bewohnern der Hawaii-Inseln, die an den Hängen des Kilauea leben, vertraut sind und deren Häuser und alles, was sich ihnen in den Weg stellt, zerstören. Im Allgemeinen sind solche Eruptionen jedoch begrenzt, vorhersehbar und leicht zu vermeiden.

Etwas gefährlicher in dieser Kategorie sind gewöhnliche pyroklastische Vulkanausbrüche, bei denen eine riesige Menge heißer Asche mit einer Geschwindigkeit von etwa 200 km/h den Berghang hinunterstürzt und alles, was sich ihr in den Weg stellt, verbrennt und begräbt.

Dies war 1980 bei den Ausbrüchen des Mount St. Helens im US-Bundesstaat Washington und des Mount Pinatubo auf den Philippinen im Jahr 1991 der Fall; Ohne Frühwarnung und Massenevakuierungen wären bei diesen Katastrophen Tausende Menschen ums Leben gekommen. Eine noch gewaltigere Gefahr geht von der dritten Art vulkanischer Aktivität aus: der Freisetzung riesiger Mengen feiner Asche und giftiger Gase in die oberen Schichten der Atmosphäre.

Die Ausbrüche der isländischen Vulkane Eyjafjallajökull (April 2010) und Grímsvötn (Mai 2011) sind relativ schwach, da sie mit einem Ausstoß von weniger als 4 km³ Asche einhergingen. Allerdings legten sie den Flugverkehr in Europa mehrere Tage lang lahm und beeinträchtigten die Gesundheit vieler Menschen in den umliegenden Gebieten.

Im Juni 1783 wurde der Ausbruch des Laki-Vulkans – einer der größten in der Geschichte – von der Freisetzung von mehr als 12.000 m³ Basalt sowie Asche und Gas begleitet, was völlig ausreichte, um Europa in einen giftigen Dunst zu hüllen für eine lange Zeit. Gleichzeitig starb ein Viertel der Bevölkerung Islands, einige von ihnen starben an einer direkten Vergiftung durch saure vulkanische Gase und die meisten an Hunger im Winter.

Die Folgen der Katastrophe hallten über tausend Kilometer südöstlich wider, und Zehntausende Europäer, hauptsächlich von den britischen Inseln, starben an den Nachwirkungen des Ausbruchs. Am tödlichsten war jedoch der Ausbruch des Mount Tambora im April 1815, der mehr als 20 km³ Lava ausschleuderte.

Mehr als 70.000 Menschen starben, die meisten davon durch Massenhunger infolge von Schäden in der Landwirtschaft. Der Tambora-Ausbruch setzte riesige Mengen Schwefeldioxid in die obere Atmosphäre frei, blockierte das Sonnenlicht und stürzte die nördliche Hemisphäre im Jahr 1816 in ein „Jahr ohne Sonnenlicht“ („vulkanischen Winter“).

Diese historischen Ereignisse verblüffen auch heute noch, und das aus gutem Grund. Natürlich ist die Zahl der Opfer nicht mit den Hunderttausenden Menschen zu vergleichen, die bei den jüngsten Erdbeben im Indischen Ozean und in Haiti ums Leben kamen. Aber es gibt einen wichtigen, erschreckenden Unterschied zwischen Vulkanausbrüchen und Erdbeben.

Die Größe des stärksten Erdbebens, das möglich ist, wird durch die Stärke des Gesteins begrenzt. Hartgestein kann einem gewissen Druck standhalten, bevor es reißt; Die Stärke des Gesteins kann ein sehr zerstörerisches, aber immer noch lokales Erdbeben verursachen – mit einer Stärke von neun auf der Richterskala.

Im Gegensatz dazu sind Vulkanausbrüche in ihrem Ausmaß nicht begrenzt. Tatsächlich zeugen geologische Daten unwiderlegbar von Ausbrüchen, die um ein Hundertfaches stärker sind als die Vulkankatastrophen, die im historischen Gedächtnis der Menschheit festgehalten sind. Solche gigantischen Vulkane könnten den Himmel jahrelang verdunkeln und das Aussehen der Erdoberfläche über viele Millionen (nicht Tausende!) Quadratkilometer verändern.

Der riesige Ausbruch des Mount Taupo auf der Nordinsel Neuseelands ereignete sich vor 26.500 Jahren; Es wurden mehr als 830 km³ magmatische Lava und Asche ausgebrochen. Der Toba-Vulkan auf Sumatra explodierte vor 74.000 Jahren und spuckte mehr als 2.800 km³ Lava aus. Die Folgen einer ähnlichen Katastrophe in der modernen Welt sind schwer vorstellbar.

Doch diese Supervulkane, die die größten Katastrophen in der Erdgeschichte verursachten, verblassen im Vergleich zu den riesigen Basaltströmen (Wissenschaftler nennen sie „Fallen“), die Massenaussterben verursachten. Im Gegensatz zu einmaligen Ausbrüchen von Supervulkanen decken Basaltströme einen riesigen Zeitraum ab – Tausende von Jahren kontinuierlicher vulkanischer Aktivität.

Die gewaltigsten dieser Kataklysmen, die normalerweise mit Perioden des Massenaussterbens zusammenfielen, verbreiteten Hunderttausende Millionen Kubikkilometer Lava. Die größte Katastrophe ereignete sich in Sibirien vor 251 Millionen Jahren während des großen Massensterbens und ging mit der Ausbreitung von Basalt auf einer Fläche von mehr als einer Million Quadratkilometern einher.

Der Tod der Dinosaurier vor 65 Millionen Jahren, der oft auf eine Kollision mit einem großen Asteroiden zurückgeführt wird, fiel mit einem gigantischen Basaltlavaaustritt in Indien zusammen, der die größte magmatische Provinz der Deccan Traps hervorbrachte, die Gesamtfläche von ​Das sind etwa 517.000 km², und das Volumen der gewachsenen Berge erreicht 500.000 km³.

Diese riesigen Gebiete können nicht durch eine einfache Umwandlung der Erdkruste und des oberen Teils des Erdmantels entstanden sein. Moderne Modelle von Basaltformationen spiegeln die Idee einer alten Ära der vertikalen Tektonik wider, als riesige Magmablasen langsam von den Grenzen des heißen Kerns des Erdmantels aufstiegen, die Erdkruste spalteten und auf die kalte Oberfläche spritzten.

Solche Phänomene kommen in unserer Zeit äußerst selten vor. Einer Theorie zufolge beträgt der Zeitabstand zwischen Basaltflüssen etwa 30 Millionen Jahre, sodass es unwahrscheinlich ist, dass wir den nächsten noch erleben werden.

Unsere technologische Gesellschaft wird mit Sicherheit rechtzeitig vor der Möglichkeit eines solchen Ereignisses gewarnt. Seismologen können den Fluss von heißem, geschmolzenem Magma verfolgen, der an die Oberfläche steigt. Möglicherweise haben wir Hunderte von Jahren Zeit, uns auf eine solche Naturkatastrophe vorzubereiten. Aber wenn die Menschheit erneut in einen Vulkanismus gerät, können wir wenig tun, um dieser schwersten aller irdischen Prüfungen entgegenzuwirken.

Eisfaktor: nächste 50.000 Jahre

In absehbarer Zeit ist das Eis der wichtigste Faktor, der das Aussehen der Kontinente der Erde bestimmt. Über mehrere hunderttausend Jahre hinweg hängt die Meerestiefe stark von der globalen Menge an gefrorenem Wasser ab, einschließlich Gebirgseiskappen, Gletschern und kontinentalen Eisschilden. Die Gleichung ist einfach: Je größer die Menge an gefrorenem Wasser an Land, desto niedriger ist der Wasserspiegel im Ozean.

Die Vergangenheit ist der Schlüssel zur Vorhersage der Zukunft, aber woher wissen wir, wie tief die alten Ozeane sind? Satellitenbeobachtungen des Meereswasserspiegels sind zwar unglaublich genau, beschränken sich jedoch auf die letzten zwei Jahrzehnte. In den letzten anderthalb Jahrhunderten wurden mithilfe von Füllstandsmessgeräten Meeresspiegelmessungen durchgeführt, die zwar weniger genau sind und lokalen Schwankungen unterliegen.

Küstengeologen können Merkmale alter Küstenlinien kartieren – zum Beispiel erhöhte Küstenterrassen, die auf Zehntausende Jahre küstennahe Meeressedimente zurückgeführt werden können –, die möglicherweise Perioden steigender Wasserspiegel widerspiegeln.

Die relative Position fossiler Korallen, die typischerweise auf sonnenerwärmten, flachen Meeresschelfs wachsen, könnte unsere Aufzeichnungen vergangener Ereignisse bis in die Jahrhunderte zurückreichen, aber diese Aufzeichnungen würden verzerrt, wenn solche geologischen Formationen episodisch steigen, sinken und kippen.

Viele Experten begannen, auf einen weniger offensichtlichen Indikator des Meeresspiegels zu achten – Veränderungen im Verhältnis der Sauerstoffisotope in kleinen Schalen von Meeresmollusken. Solche Beziehungen können viel mehr aussagen als die Entfernung zwischen einem Himmelskörper und der Sonne. Aufgrund ihrer Fähigkeit, auf Temperaturänderungen zu reagieren, liefern Sauerstoffisotope den Schlüssel zur Entschlüsselung des Volumens der Eisbedeckung der Erde in der Vergangenheit und damit zu Änderungen des Wasserspiegels im alten Ozean.

Der Zusammenhang zwischen der Menge an Eis und Sauerstoffisotopen ist jedoch schwierig. Das am häufigsten vorkommende Sauerstoffisotop, das 99,8 % des Sauerstoffs in der Luft, die wir atmen, ausmacht, ist vermutlich leichter Sauerstoff-16 (mit acht Protonen und acht Neutronen). Eines von 500 Sauerstoffatomen ist schwerer Sauerstoff-18 (acht Protonen und zehn Neutronen).

Das bedeutet, dass jedes 500. Wassermolekül im Ozean schwerer als normal ist. Wenn der Ozean durch die Sonnenstrahlen erhitzt wird, verdunstet Wasser, das leichte Sauerstoff-16-Isotope enthält, schneller als Sauerstoff-18, und daher ist das Gewicht des Wassers in Wolken niedriger Breiten geringer als im Ozean selbst.

Wenn Wolken in kühlere Schichten der Atmosphäre aufsteigen, kondensiert das schwere Sauerstoff-18-Wasser schneller zu Regentropfen als das leichtere Sauerstoff-16-Wasser, und der Sauerstoff in der Wolke wird noch leichter.

Da sich Wolken unweigerlich in Richtung der Pole bewegen, wird der Sauerstoff in den Wassermolekülen, aus denen sie bestehen, viel leichter als im Meerwasser. Wenn Niederschlag über Polargletschern und Gletschern fällt, gefrieren leichte Isotope im Eis und das Meerwasser wird noch schwerer.

In Zeiten maximaler Abkühlung des Planeten, in denen mehr als 5 % des Erdwassers zu Eis werden, ist das Meerwasser besonders mit schwerem Sauerstoff-18 gesättigt. In Zeiten der globalen Erwärmung und des Gletscherrückgangs sinkt der Sauerstoff-18-Gehalt im Meerwasser. Daher können sorgfältige Messungen der Sauerstoffisotopenverhältnisse in Küstensedimenten im Nachhinein Aufschluss über Veränderungen des Oberflächeneisvolumens geben.

Genau das tun der Geologe Ken Miller und seine Kollegen seit mehreren Jahrzehnten an der Rutgers University, indem sie die dicken Schichten mariner Sedimente untersuchen, die die Küste von New Jersey bedecken. Diese Ablagerungen, die die geologische Geschichte der letzten 100.000 Jahre dokumentieren, sind reich an Schalen mikroskopisch kleiner fossiler Organismen, die Foraminiferen genannt werden.

Jede winzige Foraminifere speichert in ihrer Zusammensetzung Sauerstoffisotope in dem Verhältnis, das zum Zeitpunkt des Wachstums des Organismus im Ozean vorhanden war. Die schichtweise Messung von Sauerstoffisotopen in den Küstensedimenten von New Jersey bietet eine einfache und genaue Möglichkeit, das Eisvolumen während eines bestimmten Zeitraums abzuschätzen.

In der jüngeren geologischen Vergangenheit hat die Eisdecke zu- und abgenommen, was alle paar tausend Jahre zu großen Schwankungen des Meeresspiegels führte. Auf dem Höhepunkt der Eiszeiten verwandelten sich mehr als 5 % des Wassers auf dem Planeten in Eis, was den Meeresspiegel im Vergleich zu heute um etwa hundert Meter senkte.

Es wird angenommen, dass sich vor etwa 20.000 Jahren während einer dieser Perioden mit niedrigem Wasserstand eine Landenge über der Beringstraße zwischen Asien und Nordamerika bildete – über diese „Brücke“ wanderten Menschen und andere Säugetiere ins Neue Welt. Zur gleichen Zeit existierte der Ärmelkanal nicht und es gab ein Trockental zwischen den Britischen Inseln und Frankreich.

In Zeiten maximaler Erwärmung, in denen die Gletscher praktisch verschwanden und die Schneekappen auf den Berggipfeln dünner wurden, stieg der Meeresspiegel um etwa 100 m höher als heute und überschwemmte Hunderttausende Quadratkilometer Küstengebiete auf der ganzen Welt.

Miller und seine Mitarbeiter haben in den letzten 9 Millionen Jahren mehr als hundert Zyklen des Gletschervormarsches und -rückgangs berechnet, und mindestens ein Dutzend davon ereigneten sich in der letzten Million – die Reichweite dieser wilden Schwankungen des Meeresspiegels erreichte jeweils 180 m Dieser Zyklus unterscheidet sich möglicherweise geringfügig vom nächsten, aber die Ereignisse treten mit offensichtlicher Periodizität auf und werden mit den sogenannten Milankovitch-Zyklen in Verbindung gebracht, benannt nach dem serbischen Astronomen Milutin Milankovitch, der sie vor etwa einem Jahrhundert entdeckte.

Er fand heraus, dass bekannte Änderungen der Parameter der Erdbewegung um die Sonne, darunter die Neigung der Erdachse, die Exzentrizität der elliptischen Umlaufbahn und leichte Schwankungen der eigenen Rotationsachse, periodische Klimaveränderungen in Abständen von verursachen 20.000 Jahre bis 100. Diese Verschiebungen beeinflussen den Fluss der Sonnenenergie, der die Erde erreicht, und verursachen somit erhebliche Klimaschwankungen.

Was erwartet unseren Planeten in den nächsten 50.000 Jahren? Es besteht kein Zweifel, dass die starken Schwankungen des Meeresspiegels anhalten und mehr als einmal fallen und steigen werden. Manchmal, wahrscheinlich im Laufe der nächsten 20.000 Jahre, werden die Schneekappen auf den Gipfeln wachsen, die Gletscher werden weiter zunehmen und der Meeresspiegel wird um sechzig Meter oder mehr sinken – ein Niveau, das der Meeresspiegel in den letzten Jahren auf mindestens das Achtfache gesunken ist letzte Million Jahre.

Dies wird einen starken Einfluss auf die Konturen der kontinentalen Küsten haben. Die US-Ostküste wird sich viele Kilometer nach Osten erstrecken, wenn der flache Kontinentalhang freigelegt wird. Alle großen Häfen an der Ostküste, von Boston bis Miami, werden zu trockenen Binnenplateaus.

Eine neue eisbedeckte Landenge wird Alaska mit Russland verbinden und die britischen Inseln könnten wieder Teil des europäischen Festlandes werden. Reichhaltige Fischereien entlang der Kontinentalschelfs werden Teil des Landes werden.

Was den Meeresspiegel betrifft: Wenn er sinkt, muss er sicherlich steigen. Es ist durchaus möglich, sogar sehr wahrscheinlich, dass der Meeresspiegel innerhalb der nächsten tausend Jahre um 30 m oder mehr ansteigen wird. Ein solcher Anstieg des Meeresspiegels, der nach geologischen Maßstäben recht bescheiden ist, würde die Landkarte der Vereinigten Staaten bis zur Unkenntlichkeit verändern.

Ein Anstieg des Meeresspiegels um 30 Meter würde einen Großteil der Küstenebenen an der Ostküste überschwemmen und die Küsten bis zu 150 Kilometer nach Westen verschieben. Die wichtigsten Küstenstädte – Boston, New York, Philadelphia, Washington, Baltimore, Wilmington, Charleston, Savannah, Jacksonville, Miami und viele andere – werden unter Wasser stehen. Los Angeles, San Francisco, San Diego und Seattle werden in den Meereswellen verschwinden.

Es wird fast ganz Florida überschwemmen und anstelle der Halbinsel wird sich ein flaches Meer ausdehnen. Die meisten Bundesstaaten Delaware und Louisiana werden unter Wasser stehen. In anderen Teilen der Welt werden die Schäden durch den Anstieg des Meeresspiegels noch verheerender sein. Ganze Länder werden aufhören zu existieren – Holland, Bangladesch, die Malediven.

Geologische Daten belegen unwiderlegbar, dass es weiterhin zu solchen Veränderungen kommen wird. Wenn die Erwärmung so schnell verläuft, wie viele Experten glauben, wird der Wasserspiegel schnell um etwa 30 cm pro Jahrzehnt ansteigen.

Die normale thermische Ausdehnung des Meerwassers in Zeiten der globalen Erwärmung kann den Meeresspiegelanstieg auf durchschnittlich drei Meter erhöhen. Dies wird zweifellos ein Problem für die Menschheit sein, aber nur sehr geringe Auswirkungen auf die Erde haben.

Dennoch wird dies nicht das Ende der Welt sein. Dies wird das Ende unserer Welt sein.

Erwärmung: die nächsten hundert Jahre

Die meisten von uns blicken nicht mehrere Milliarden Jahre in die Zukunft, genauso wie wir nicht mehrere Millionen oder gar tausend Jahre in die Zukunft blicken. Uns beschäftigen dringendere Fragen: Wie werde ich in zehn Jahren die Hochschulausbildung meines Kindes bezahlen? Bekomme ich in einem Jahr eine Beförderung? Wird es nächste Woche an der Börse steigen? Was zum Mittagessen kochen?

In diesem Zusammenhang brauchen wir uns keine Sorgen zu machen. Sofern es nicht zu einer unvorhergesehenen Katastrophe kommt, wird unser Planet in einem oder zehn Jahren nahezu unverändert bleiben. Jeder Unterschied zwischen dem, was jetzt ist, und dem, was in einem Jahr sein wird, ist kaum wahrnehmbar, selbst wenn der Sommer unglaublich heiß ist, die Ernte unter Dürre leidet oder ein ungewöhnlich starker Sturm aufzieht.

Eines ist sicher: Die Erde verändert sich weiter. Es gibt viele Anzeichen für eine bevorstehende globale Erwärmung und schmelzende Gletscher, die möglicherweise teilweise durch menschliche Aktivitäten beschleunigt werden. Im Laufe des nächsten Jahrhunderts werden die Auswirkungen dieser Erwärmung viele Menschen auf vielfältige Weise betreffen.

Im Sommer 2007 nahm ich am Futures Symposium im Fischerdorf Ilulissat an der Westküste Grönlands, fast am Polarkreis, teil. Die Wahl des Ortes für die Diskussion über die Zukunft war sehr erfolgreich, da der Klimawandel direkt vor dem Konferenzraum im gemütlichen Arctic Hotel stattfand.

Dieser Hafen, nahe dem Ausläufer des mächtigen Ilulissat-Gletschers gelegen, war jahrtausendelang Standort einer lukrativen Fischereiindustrie. Tausend Jahre lang betrieben Fischer im Winter Eisfischen, wenn der Hafen zugefroren war. Das heißt, sie waren bis zum Beginn des neuen Jahrtausends verlobt. Im Jahr 2000 war der Hafen zum ersten Mal (zumindest laut jahrtausendelanger mündlicher Überlieferung) im Winter nicht zugefroren.

Und solche Veränderungen sind überall auf der Welt zu beobachten. An den Ufern der Chesapeake Bay ist im Vergleich zu den vergangenen Jahrzehnten ein stetiger Anstieg der Gezeiten zu verzeichnen. Jahr für Jahr breitet sich die Sahara weiter nach Norden aus und verwandelt Marokkos einst fruchtbares Ackerland in eine staubige Wüste.

Das Eis der Antarktis schmilzt schnell und bricht auf. Die durchschnittlichen Luft- und Wassertemperaturen steigen ständig. All dies spiegelt einen Prozess der fortschreitenden globalen Erwärmung wider – einen Prozess, den die Erde in der Vergangenheit unzählige Male erlebt hat und in Zukunft erleben wird.

Die Erwärmung kann von anderen, manchmal paradoxen Auswirkungen begleitet sein. Der Golfstrom, eine starke Meeresströmung, die warmes Wasser vom Äquator zum Nordatlantik transportiert, wird durch den großen Temperaturunterschied zwischen dem Äquator und hohen Breitengraden angetrieben. Wenn die globale Erwärmung den Temperaturkontrast verringert, wie einige Klimamodelle vermuten lassen, könnte der Golfstrom schwächer werden oder ganz aufhören.

Ironischerweise wird die unmittelbare Folge dieser Änderung sein, dass das gemäßigte Klima auf den Britischen Inseln und in Nordeuropa, das derzeit durch den Golfstrom erwärmt wird, in ein viel kühleres Klima übergeht.

Ähnliche Veränderungen werden bei anderen Meeresströmungen auftreten – beispielsweise bei der Strömung, die vom Indischen Ozean in den Südatlantik am Horn von Afrika vorbeikommt –, was zu einer Abkühlung des milden Klimas Südafrikas oder zu einer Veränderung des Monsunklimas führen könnte versorgt Teile Asiens mit fruchtbaren Regenfällen.

Wenn Gletscher schmelzen, steigt der Meeresspiegel. Nach den konservativsten Schätzungen wird er im nächsten Jahrhundert um einen halben bis einen Meter ansteigen, obwohl einigen Daten zufolge der Anstieg des Meerwasserspiegels in einigen Jahrzehnten innerhalb weniger Zentimeter schwanken kann.

Solche Veränderungen des Meeresspiegels werden viele Küstengemeinden auf der ganzen Welt betreffen und Bauingenieuren und Strandbesitzern von Maine bis Florida echte Kopfschmerzen bereiten, aber grundsätzlich ist ein Anstieg von bis zu einem Meter in dicht besiedelten Küstengebieten bewältigbar. Zumindest die nächsten ein oder zwei Generationen von Bewohnern müssen sich keine Sorgen machen, dass das Meer auf das Land eindringt.

Bestimmte Tier- und Pflanzenarten können jedoch viel stärker leiden. Das Abschmelzen des Polareises im Norden wird den Lebensraum der Eisbären verringern, was für den Erhalt der ohnehin rückläufigen Population sehr ungünstig ist. Die rasche Verschiebung der Klimazonen in Richtung der Pole wird sich negativ auf andere Arten auswirken, insbesondere auf Vögel, die besonders anfällig für Änderungen der saisonalen Migrations- und Nahrungszonen sind.

Einigen Daten zufolge könnte ein durchschnittlicher Anstieg der globalen Temperaturen um nur ein paar Grad, wie die meisten Klimamodelle für das kommende Jahrhundert vermuten lassen, die Vogelpopulationen in Europa um fast 40 % und in den fruchtbaren Regenwäldern des Nordens um mehr als 70 % verringern -Ostaustralien.

In einem großen internationalen Bericht heißt es, dass von den etwa 6.000 Frosch-, Kröten- und Eidechsenarten jede dritte in Gefahr sein wird, hauptsächlich aufgrund der Ausbreitung einer Pilzkrankheit, die für Amphibien tödlich ist und durch das warme Klima angeheizt wird. Welche weiteren Auswirkungen die Erwärmung im kommenden Jahrhundert auch zeigen mag, es scheint, dass wir in eine Phase beschleunigten Aussterbens eintreten.

Einige Veränderungen im nächsten Jahrhundert, ob unvermeidlich oder nur wahrscheinlich, könnten augenblicklich eintreten, sei es ein schweres zerstörerisches Erdbeben, der Ausbruch eines Supervulkans oder der Einschlag eines Asteroiden mit mehr als einem Kilometer Durchmesser. Da wir die Geschichte der Erde kennen, verstehen wir, dass solche Ereignisse auf planetarischer Ebene häufig und daher unvermeidlich sind. Dennoch bauen wir Städte an den Hängen aktiver Vulkane und in den geologisch aktivsten Zonen der Erde in der Hoffnung, einer „tektonischen Kugel“ oder einem „Weltraumprojektil“ auszuweichen.

Zwischen den sehr langsamen und schnellen Veränderungen liegen geologische Prozesse, die meist Jahrhunderte oder sogar Jahrtausende dauern – Veränderungen des Klimas, des Meeresspiegels und der Ökosysteme, die über Generationen hinweg unentdeckt bleiben können.

Die Hauptgefahr liegt nicht in den Veränderungen selbst, sondern in ihrem Ausmaß. Denn der Zustand des Klimas, die Lage des Meeresspiegels oder die Existenz von Ökosystemen können ein kritisches Niveau erreichen. Die Beschleunigung positiver Feedbackprozesse kann unsere Welt unerwartet treffen. Was normalerweise ein Jahrtausend braucht, um sich in einem Dutzend oder zwei Jahren zu manifestieren.

Es ist leicht, selbstgefällig zu sein, wenn man die Rockplatte falsch interpretiert. Eine Zeit lang, bis 2010, wurden die Bedenken hinsichtlich moderner Ereignisse durch Studien gemildert, die auf die Zeit vor 56 Millionen Jahren zurückblickten, der Zeit eines Massenaussterbens, das die Entwicklung und Verbreitung von Säugetieren dramatisch beeinflusste. Dieses schreckliche Phänomen, das als spätpaläozänes thermisches Maximum bezeichnet wird, führte zum relativ plötzlichen Aussterben Tausender Arten.

Die Untersuchung des thermischen Maximums ist für unsere Zeit wichtig, da es sich um die berühmteste und dokumentierteste starke Temperaturverschiebung in der Erdgeschichte handelt. Die vulkanische Aktivität führte zu einem relativ schnellen Anstieg der atmosphärischen Konzentrationen von Kohlendioxid und Methan, zwei untrennbaren Treibhausgasen, was wiederum zu einer positiven Rückkopplung führte, die mehr als tausend Jahre anhielt und mit einer moderaten globalen Erwärmung einherging.

Einige Forscher sehen im spätpaläozänen thermischen Maximum eine klare Parallele zur modernen, natürlich ungünstigen Situation – mit einem Anstieg der globalen Temperatur um durchschnittlich fast 10 °C, einem schnellen Anstieg des Meeresspiegels, einer Versauerung der Ozeane und einer deutlichen Verschiebung Ökosysteme in Richtung der Pole, aber nicht so katastrophal, dass sie das Überleben der meisten Tiere und Pflanzen gefährden würden.

Der Schock über die jüngsten Erkenntnisse von Lee Kemp, einem Geologen an der Pennsylvania State University, und seinen Kollegen hat uns wenig Grund zum Optimismus gegeben. Im Jahr 2008 erhielt Kemps Team Zugang zu Bohrmaterial in Norwegen, das es ihnen ermöglichte, die Ereignisse des späten paläozänen thermischen Maximums im Detail zu verfolgen – Sedimentgesteine ​​erfassten Schicht für Schicht die feinsten Details der Änderungsrate des atmosphärischen Kohlendioxids und des Klimas .

Die schlechte Nachricht ist, dass das thermische Maximum, das mehr als ein Jahrzehnt lang als die schnellste Klimaveränderung in der Erdgeschichte galt, durch Veränderungen in der Zusammensetzung der Atmosphäre verursacht wurde, die zehnmal weniger intensiv waren als das, was heute geschieht.

In den letzten hundert Jahren kam es in unserer Zeit zu globalen Veränderungen in der Zusammensetzung der Atmosphäre und der Durchschnittstemperatur, die sich im Laufe von tausend Jahren entwickelten und letztendlich zum Aussterben führten, wobei die Menschheit enorme Mengen an Kohlenwasserstoff-Brennstoffen verbrannte.

Dies ist eine beispiellos schnelle Veränderung, und niemand kann vorhersagen, wie die Erde darauf reagieren wird. Auf der Prager Konferenz im August 2011, bei der dreitausend Geochemiker zusammenkamen, herrschte unter den Fachleuten eine sehr traurige Stimmung, ernüchtert durch neue Daten zum spätpaläozänen thermischen Maximum.

Natürlich waren die Prognosen dieser Experten für die breite Öffentlichkeit eher zurückhaltend formuliert, aber die Kommentare, die ich am Rande hörte, waren sehr pessimistisch, sogar beängstigend. Die Treibhausgaskonzentrationen steigen zu schnell an und die Mechanismen zur Absorption dieses Überschusses sind unbekannt.

Wird dies nicht zu einer massiven Freisetzung von Methan mit all den positiven Rückkopplungen führen, die eine solche Entwicklung mit sich bringt? Wird der Meeresspiegel um hundert Meter ansteigen, wie es in der Vergangenheit schon oft passiert ist? Wir betreten eine Zone der Terra incognita und führen ein schlecht geplantes Experiment im globalen Maßstab durch, wie es die Erde in der Vergangenheit noch nie erlebt hat.

Den Gesteinsdaten zufolge steht die Biosphäre an den Wendepunkten plötzlicher Klimaveränderungen, egal wie widerstandsfähig das Leben gegenüber Erschütterungen sein mag, unter großem Stress. Die biologische Produktivität, insbesondere die landwirtschaftliche Produktivität, wird für einige Zeit auf ein katastrophales Niveau sinken.

Unter sich schnell ändernden Bedingungen werden große Tiere, darunter auch Menschen, einen hohen Preis zahlen. Die gegenseitige Abhängigkeit von Gestein und Biosphäre wird unvermindert bestehen bleiben, doch die Rolle der Menschheit in dieser Milliarden-Jahre-Saga bleibt unverständlich.

Vielleicht haben wir bereits einen Wendepunkt erreicht? Vielleicht nicht in diesem Jahrzehnt, vielleicht überhaupt nicht zu Lebzeiten unserer Generation. Aber es liegt in der Natur von Wendepunkten – wir erkennen einen solchen Moment erst, wenn er bereits da ist.

Die Finanzblase platzt. Die Bevölkerung Ägyptens rebelliert. Die Börse stürzt ab. Wir erkennen erst im Nachhinein, was passiert, wenn es zu spät ist, den Status quo wiederherzustellen. Und eine solche Wiederherstellung hat es in der Geschichte der Erde noch nie gegeben.

Wenn die Sonne zu einem Roten Riesen wird, wird die Erde höchstwahrscheinlich nicht von ihr verschluckt, aber der Planet wird sehr heiß. Bildnachweis: Wikimedia Commons-Benutzer Fsgregs.

Was passiert mit der Erde, wenn die Sonne in einigen Milliarden Jahren um das Zehnfache an Größe zunimmt? Mit dem leistungsstärksten Radioteleskop der Welt wird ein internationales Astronomenteam diese Frage beantworten können, indem es den Stern L2 Puppis untersucht. Vor fünf Milliarden Jahren war dieser Stern unserer heutigen Sonne sehr ähnlich.

„In fünf Milliarden Jahren wird sich die Sonne in einen riesigen roten Stern verwandeln, hundertmal größer als heute“, sagte Professor Leen Decin von der Katholischen Universität Leuven.

Darüber hinaus wird unser Stern aufgrund starker Sternwinde schnell an Masse verlieren. Irgendwann, nach 7 Milliarden Jahren Evolution, wird die Sonne zu einem winzigen Weißen Zwerg. Es wird die Größe der Erde erreichen, aber viel schwerer: Ein Teelöffel des Materials, aus dem solche Sterne bestehen, wiegt etwa 5 Tonnen.

Diese Metamorphose wird starke Auswirkungen auf die Planeten unseres Sonnensystems haben. Merkur und Venus zum Beispiel würden von einem riesigen, aufgeblähten Stern verschlungen und zerstört werden.

„Das Schicksal der Erde bleibt jedoch weiterhin ungewiss“, fährt Deqing fort. „Wir wissen bereits, dass unsere Sonne größer und heller wird und daher wahrscheinlich jede Form von Leben auf unserem Planeten zerstören wird. Aber kann der felsige Kern der Erde das Stadium des Roten Riesen überleben und sich trotzdem in der Umlaufbahn eines Weißen Zwergs befinden?

Um diese Frage zu beantworten, beobachtete ein internationales Astronomenteam den entstandenen Stern L2 Puppis. Dieser Stern befindet sich 208 Lichtjahre von der Erde entfernt, was aus astronomischer Sicht sehr nahe ist. Die Forscher nutzten das ALMA-Radioteleskop (Chile), das aus 66 einzelnen Radioantennen besteht, die zusammen ein riesiges virtuelles Teleskop mit einem Durchmesser von etwa 16 Kilometern bilden.

„Wir haben herausgefunden, dass L2 Puppis etwa 10 Milliarden Jahre alt ist“, sagte Ward Homan, ebenfalls von der KU Leuven. „Vor fünf Milliarden Jahren war dieser Stern eine nahezu perfekte Kopie unserer heutigen Sonne. Während seiner Entwicklung verlor L2 Puppis ein Drittel seiner Masse. Das Gleiche wird unserer Sonne in Zukunft passieren.“

In der 300 Millionen Kilometer entfernten Umlaufbahn des beobachteten Sterns entdeckten Forscher ein Objekt, bei dem es sich aller Wahrscheinlichkeit nach um einen Planeten handelt. Ein tieferes Verständnis der Wechselwirkung zwischen L2 Puppis und diesem Planeten wird Wissenschaftlern wertvolle Informationen über die endgültige Entwicklung der Sonne und ihren Einfluss auf die Planeten unseres Sonnensystems liefern.

Somit werden Wissenschaftler in naher Zukunft die Frage beantworten, ob die Erde überleben kann oder durch die expandierende Sonne vollständig zerstört wird.

Vor 1600 glaubte man, Sonne und Sterne seien dieselbe Art von Objekten. Wir wissen jetzt, dass die Sonne einer von 100000000000 (10 11) Sternen in unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße, ist, und dass es wahrscheinlich mindestens 10 11 weitere Galaxien im Universum gibt. Die Sonne ist ein mittelgroßer alter Stern, etwa 4,5 Milliarden Jahre alt, der sich in einer galaktischen Entfernung von 4 Lichtjahren von unserem nächsten Nachbarstern befindet. Unsere eigene Position in der Galaxie relativ zu ihrem äußeren Rand ist etwa 30.000 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt. Wir können die Zeit der Bewegung in der Sonnenumlaufbahn um das Zentrum der Galaxie mit einer Periode von etwa 200.000.000 Jahren als ein Sonnenjahr betrachten. In ihrem Leben hat die Sonne etwa 22 Umdrehungen um das Zentrum der Galaxie gemacht. Dies ähnelt dem 22-jährigen Aktivitätszyklus der Sonne, den der Mensch beobachtet. All dies deutet darauf hin, dass die Sonne am Anfang ihres Lebens steht.

Protostern.

Moderne Theorien gehen davon aus, dass sich die Sonne vor etwa 5 Milliarden Jahren aus einer riesigen dunklen Staub- und Dampfwolke zu bilden begann, zu der auch die Überreste früher explodierender Sterne gehörten. Unter dem Einfluss der Schwerkraft begann sich die Wolke zu komprimieren und zu drehen. Der Grad der Kompression in der Nähe des Zentrums war sehr groß und es bildete sich allmählich ein dichter zentraler Kern. Als die Rotationsgeschwindigkeit zunahm, um den Drehimpuls zu erhalten, begannen sich die äußeren Teile der Formation auszurichten. Die Staub- und Dampfpartikel am äußeren Rand dieser Formation waren weniger dicht und rotierten um ihr eigenes Zentrum in der gleichen Richtung wie die Mutterwolke. Sie waren dazu verdammt, die Erde und die anderen Planeten unseres Sonnensystems zu werden.

Wasserstoff – Verbrennungsstufe

Mit dem Einsetzen nuklearer Reaktionen im Kern begann die Sonne ihr Leben als echter Stern, der nicht durch die magere Energie des Gravitationskollapses erhitzt wurde, sondern als Stern mit einer nahezu unerschöpflichen Quelle an Kernbrennstoff in seiner inneren Zusammensetzung. Dieser Kernofen hält die Sonne im Gleichgewicht und erzeugt genügend Wärme und Druck, um der erdrückenden inneren Schwerkraft standzuhalten und die Kontraktion zu stoppen.

Die Sonne blieb in den letzten 4,5 Milliarden Jahren in diesem stabilen Zustand, aber wie sieht ihre Zukunft aus? Die Sonne wird langsam heller (höhere Leuchtkraft) und ihre Rotationsgeschwindigkeit nimmt ab. Es wird berechnet, dass die junge Sonne nur etwa 70 % ihrer heutigen Helligkeit hatte und dass ihre äquatoriale Rotationsperiode etwa 9 Tage statt der 27 Tage betrug, die sie jetzt hat. Die höhere Rotationsgeschwindigkeit führte wahrscheinlich zu einer größeren explosiven Aktivität an seiner Oberfläche. Die Aktivität der Sonne scheint sich zu beruhigen, während gleichzeitig ihre Temperatur, Leuchtkraft und Größe zunehmen. Es wird vorhergesagt, dass die Sonne in etwa 1,5 Milliarden Jahren, wenn sie 6 Milliarden Jahre alt ist, fast 15 % heller sein wird als jetzt. Wenn die Sonne 10 Milliarden Jahre alt ist, wird sie fast doppelt so hell sein wie heute und einen etwa 40 % größeren Radius haben.

Der Aufstieg des Roten Riesen.

Während der ersten Phase des Sternlebens verschmilzt ein Kernofen im Kern Wasserstoffkerne zu Heliumkernen. In etwa 10 Milliarden Jahren wird der Wasserstoffbrennstoff im Kern erschöpft sein und der Kern wird wieder anfangen, sich zusammenzuziehen. Dadurch steigt die Temperatur und in der den Kern umgebenden Hülle beginnt die Wasserstofffusion (Kernreaktion). Die Oberflächenschichten werden sich in den nächsten 1,5 Milliarden Jahren ausdehnen, bis die Sonne das Dreifache ihrer heutigen Größe erreicht. Ein Beobachter auf der Erde sollte die Sonne als leuchtend rote Scheibe sehen, die dreimal größer ist als der Vollmond. Die Anwesenheit eines solchen Beobachters auf der Erde ist jedoch zweifelhaft, da der Energiefluss auf der Erdoberfläche dreimal größer sein wird als jetzt und die Erde 100 K heißer sein wird als derzeit.

Die Sonne wird immer größer und leuchtender roter Riesenstern . Der Radius der Sonne wird 100 reale Größen erreichen, sodass der Planet Merkur von ihr absorbiert wird und verdampft. Die Leuchtkraft der Sonne wird das 500-fache ihres gegenwärtigen Wertes betragen, die Erde wird zu einem Meer aus geschmolzener Lava mit einer Temperatur von etwa 1700 K. Die Sonne wird 250 Millionen Jahre (etwa 1 Sonnenjahr) in diesem Stadium des Roten Riesen bleiben und sein Kern schrumpft und erwärmt sich noch mehr.

Wenn die Kerntemperatur etwa 100 Millionen K erreicht, beginnt sich Heliumasche, die aus früheren Phasen der Kernfusion übrig geblieben ist, möglicherweise in Kohlenstoff umzuwandeln. Dadurch wird eine enorme Energiemenge freigesetzt, die die Kerntemperatur der Sonne auf 300 Millionen K ansteigen lässt. Der Beginn eines solchen Prozesses wird plötzlich und explosiv sein, den wir einen Heliumblitz nennen. Ungefähr ein Drittel der Sonnenmasse wird in den Weltraum geschleudert und bildet einen planetarischen Nebel. Der Sonnenkern kühlt dann auf 100 Millionen K ab und dann beginnt eine stetige Heliumverbrennung. Bis dahin wird die Sonne fast das Zehnfache ihres derzeitigen Durchmessers haben und 20 Mal leuchtender sein.

Zwerge, Neutronensterne, Supernovae und Schwarze Löcher.

Nachdem die Heliumkerne in Kohlenstoffkerne umgewandelt wurden, nimmt die Masse der Sonne ab und sie verwandelt sich in einen Stern, den wir einen Weißen Zwerg nennen. Bis zu diesem Zeitpunkt werden fast 15 Milliarden Jahre vergehen und die Zwergsonne wird nur noch 1 % ihrer heutigen Größe (ungefähr so ​​groß wie die Erde) und 0,1 % ihrer Leuchtkraft haben. Ein Weißer Zwerg, der vollständig aus Kohlenstoffkernen besteht, wäre extrem dicht, wobei die Masse der Sonne zu einer erdgroßen Kugel komprimiert wäre. Die Dichte beträgt etwa 2 x 10 9 kg/m3, was etwa der Dichte entspricht, als würde ein 1000 kg schweres Auto auf die Größe eines Fingerhuts komprimiert. Allmählich, nach mehreren Milliarden Jahren, werden die Temperatur und die Leuchtkraft des Weißen Zwergs abnehmen und er wird sein Leben als kalter, dunkler Kohlenstoffdampf beenden und sich in verwandeln schwarzer Zwerg.

Nicht alle Sterne werden zu Schwarzen Zwergen. Dieses Ende des Sterns wird für kleine Sterne mit Massen bis zu 3 Sonnenmassen vorhergesagt; große Sterne werden durch die Fusion von Wasserstoff und Helium relativ schnell ausbrennen. Wenn das Helium aufgebraucht ist, steigt die Temperatur im Kern so weit an, dass die Fusion schwerer Elemente stattfinden kann. Im zweiten Lebensabschnitt werden schließlich die ersten 26 Elemente bis hin zu Eisen hergestellt. Es gibt jedoch keine Möglichkeit, durch Kernfusion Elemente zu erzeugen, die schwerer als Eisen sind. Aus diesem Grund kann der Stern keine Energie mehr erzeugen. Ohne inneren Druck, der der Schwerkraft entgegenwirkt, beginnt die dritte Stufe und schließlich werden die Elektronen und Protonen gezwungen, Neutronen zu bilden. Der Stern stabilisiert sich schließlich in seiner Entwicklung und beendet sein Leben als kleiner Neutronenstern mit einem Durchmesser von etwa 16 km und einer Dichte von etwa einer Milliarde Millionen g/cm2.

Bei großen Sternen erfolgt der Kollaps des mit Eisen gefüllten Kerns so schnell, dass der Stern buchstäblich als Supernova explodiert. Dies ist das berühmteste Grand-Star-Event. Im Laufe weniger Tage setzt der Stern mehr Energie frei als eine ganze Galaxie. Bei einer Supernova-Explosion sind Temperatur und Druck so hoch, dass alle Elemente bis hin zu Uran und Plutonium entstehen und dann in den Weltraum geschleudert werden. Es wurde festgestellt, dass in der frühen Geschichte des Universums viele große Sterne zu Supernovae wurden und alle bekannten Elemente synthetisiert wurden. Diese Elemente wurden dann in neue Generationen von Sternen eingebaut, von denen einige zu Supernovae wurden und schwerere Elemente bildeten. Dieser Vorgang wiederholt sich und gleichzeitig nahm die Konzentration schwerer Elemente im Universum immer weiter zu. Auf der Sonne können wir Spuren aller Elemente sehen, und es wird angenommen, dass alles, was schwerer als Eisen ist, zuerst in einer Supernova entstanden ist.

Bei der Entstehung einer Supernova wird ihr Kern in eine Neutronenmasse umgewandelt. Der verbleibende Teil des Neutronensterns mit einem Durchmesser von etwa 16 km dreht sich normalerweise 20 bis 50 Mal pro Sekunde um die eigene Achse. Das durch die Explosion erzeugte Sternmagnetfeld ist extrem stark. Elektronen, die sich spiralförmig auf die Nord- und Südmagnetpole eines rotierenden Sterns zubewegen, erzeugen Radiowellen in einem schmalen Strahl, die von den Magnetpolen des Sterns abgestrahlt werden. Da sich der Stern dreht, wirkt dieser Strahl wie der Lichtstrahl eines Leuchtturms oder wie das blinkende Licht auf dem Dach eines Polizeiautos. Als diese pulsierenden Radiosignale 1960 erstmals auf der Erde entdeckt wurden, glaubte man, dass es sich dabei um codierte Signale einer intelligenten Lebensform handeln könnte, und diese Objekte wurden witzigerweise LGMs (kleine grüne Männchen) genannt. Mittlerweile gibt es mehr als 500 dieser rotierenden Neutronensterne, sogenannte Pulsare.

Die massereichsten Sterne haben seltsame Schicksale. Aufgrund der großen Masse und der starken Schwerkraft kann der endgültige Kollaps des Sterns nicht aufgehalten werden. Der Stern scheint in sich zusammenzufallen und ein Schwarzes Loch zu bilden. Die Natur von Raum und Zeit um ein Schwarzes Loch ist nicht vollständig geklärt, es wurden jedoch mathematische Modelle erstellt, die darauf schließen lassen, dass es mehrere Arten von Schwarzen Löchern gibt. Bisher wurde experimentell kein Schwarzes Loch entdeckt. Das Konzept eines Schwarzen Lochs führt uns mindestens bis ins Jahr 1783 zurück, als John Michel über die Existenz eines Sterns mit einer so enormen Schwerkraft spekulierte, dass ihm kein Licht entkommen konnte. Astronomen haben mehrere dunkle Regionen des Weltraums entdeckt, aus denen Röntgenstrahlen emittiert werden. Sie gehen davon aus, dass diese Strahlen von Elektronen erzeugt werden, die in Schwarzen Löchern beschleunigt werden. Interessante Gedanken zum Thema, wohin Materie geht, nachdem sie in einem Schwarzen Loch verschwindet. Einige Wissenschaftler hoffen, dass sich das Schwarze Loch füllt und in normale Materie verwandelt. Andere Wissenschaftler vermuten, dass Schwarze Löcher eine andere Seite haben – ein weißes Loch, durch das Materie spontan im Weltraum erscheint. Es ist möglich, dass das Schwarze Loch ein Portal zu einem anderen Universum oder eine Abkürzung zu unserem eigenen Universum ist. Es gibt theoretische Annahmen, dass etwas Ähnliches in der Nähe des Zentrums von Galaxien existieren könnte.

Der größte Teil unseres Wissens über die Sternentwicklung – die Geburt, das Leben und den Tod von Sternen – basiert auf Beobachtungen der Sonne. Für Astrophysiker ist die Sonne ein hervorragendes Labor für die detaillierte Untersuchung von Sternen. Aber wie wir in den letzten Jahrzehnten gesehen haben, liefert uns die weltraumgestützte Wissenschaft ein noch komplexeres und mysteriöseres Bild davon, was auf der Sonne passiert. Die turbulente Oberflächenatmosphäre der Sonne, die wir beobachten, mit ihren verzerrten und dynamischen magnetischen Strukturen ist immer noch sehr unvorhersehbar. Obwohl wir jeden Tag mehr über die Sonne wissen, gibt es viele unbeantwortete Fragen und es tauchen ständig neue auf.

Zuerst wird sich das neblige Albion in ein verschneites Albion verwandeln. Dann wird sich die Sahara ausdehnen, der Vulkan wird explodieren, das Mittelmeer wird verschwinden und zurück bleibt verbrannte Erde. Wir haben uns für die undankbare Aufgabe entschieden, die Zukunft vorherzusagen.

Alle Prognosen sind Näherungswerte, genau wie Balzacs Alter. Und je weiter sie von der Gegenwart entfernt sind, desto mehr Ungenauigkeiten gibt es. Aber dennoch machen selbst so ernsthafte Menschen wie Wissenschaftler Vorhersagen. Und das sagen sie.

Wärmer, noch wärmer

Die Küstenbewohner werden es schwer haben, aber das ist erst der Anfang. „Beeren“ können alle Bewohner Europas erwarten, die heute vom Golfstrom erwärmt werden, einer Strömung, die auf dem Temperaturunterschied zwischen dem Äquator und hohen Breiten „wirkt“. Wenn dieser Unterschied dank der globalen Erwärmung abnimmt, könnte sich die „Wärmflasche Europas“ einigen Klimamodellen zufolge innerhalb eines Jahrhunderts in eine Eisblase verwandeln – zumindest wird es weniger oder sogar ganz aufhören zu heizen. Diese Bedrohung betrifft insbesondere ein so nördliches Land wie Großbritannien, dessen größter Teil allen Berichten zufolge nicht wärmer sein dürfte als in Sibirien.

Afrika, das sich bereits heute auf Europa zubewegt, wird endgültig das Mittelmeer schließen und an dieser Stelle Berge von solchen Höhen bilden, dass die modernen Alpen nur noch wie eine Hofpalisade erscheinen werden

Planetenfieber

Die globale Erwärmung bedeutet nicht, dass wir uns von den Eiszeiten verabschieden. Abkühlungs- und Erwärmungszyklen auf der Erde finden in Abständen von 100.000 bis 20.000 Jahren statt und werden durch Änderungen der Parameter der Bewegung des Planeten um die Sonne, die Neigung der Erdachse und andere komplexe Gründe verursacht. Was erwartet uns in den nächsten 50.000 Jahren?

Alaska wird durch eine eisbedeckte Landenge mit Russland verbunden sein und von den Britischen Inseln bis zum Festland wird es wie vor Tausenden von Jahren wieder möglich sein, auf dem Landweg zu reisen

Erstens die Schwankungen in den Weltmeeren. Periodische Temperaturänderungen führen dazu, dass die Temperatur sinkt und steigt, sodass die Kontinente schrumpfen und dann wieder wachsen. In den nächsten 20.000 Jahren wird beispielsweise der Meeresspiegel sinken und die Ostküste der Vereinigten Staaten wird sich noch weiter nach Osten ausdehnen – statt großer Buchten von Boston bis Miami werden nur noch trockene Hochebenen übrig bleiben. Alaska wird durch eine eisbedeckte Landenge mit Russland verbunden sein und von den Britischen Inseln bis zum Festland wird es wie vor Tausenden von Jahren wieder möglich sein, auf dem Landweg zu reisen.

Wenn Sie weiter in die Zukunft blicken – 100.000 Jahre – können Sie noch mehr veränderte Umrisse der Kontinente erkennen. Aber es ist nicht beängstigend. Viel ernster ist die Gefahr großer Vulkanausbrüche. Einigen Theorien zufolge treten sie etwa alle 30 Millionen Jahre auf. Doch einer dieser gigantischen Ausbrüche – der Taupo-Vulkan in Neuseeland, bei dem 830 km³ Lava und Asche ausgeschleudert wurden – ereignete sich vor 26.500 Jahren. Der Toba-Vulkan auf Sumatra explodierte noch früher – vor 74.000 Jahren und spuckte 2.800 km³ Lava aus. Weit weg von uns? Sehr. Aber es ist dieser Ausbruch, der für einen Moment mit dem Höhepunkt einer der Eiszeiten und demselben „Engpass“ (einem Rückgang der Population auf eine kritische Größe, kurz vor dem Aussterben der Art) verbunden ist, durch den Unsere Vorfahren gingen. Die Aschedicke des Toba-Vulkans in Malaysia betrug damals 9 m und im fernen Indien 6 m! Oh, – in der Rezension zu „My Planet“. Dieses Fotoprojekt enthält eine Sammlung moderner Vulkane.

Wind- und Weltraum-Aliens

Steine ​​werden nicht nur durch Wasser, sondern auch durch Wind abgetragen. Seltsamerweise wird dies in einer Million Jahren dazu führen, dass sich die Weltkarte geringfügig von der heutigen unterscheidet (die oben erwähnten Schwankungen der Ozeane und Kontinentalverschiebungen, die sich bis dahin um 45–60 km von ihrem aktuellen Standort verschoben haben, tragen ebenfalls dazu bei). Das). Dies wird insbesondere die Meeresküsten betreffen.

Zum Beispiel einige Vulkaninseln oder Calvert County im südlichen Teil von Maryland (USA) – seine felsige Küste wird innerhalb von 50.000 Jahren vollständig „verwittern“. Andere Länder hingegen werden neue Gebiete erwerben. Zu den Glücklichen gehört Hawaii, in dessen Gebiet sich ein junger aktiver Vulkan befindet, der bereits auf 3000 m gestiegen ist, obwohl er noch unter Wasser verborgen ist. (Darüber, wie Draufgänger auf Hawaii Lava holen – in.) Und in einer Million Jahren wird es hier eine vollwertige Insel geben. Sie gaben ihm sogar einen Namen – Loihi (nach dem Namen des Vulkans selbst).

In ihrer gesamten Geschichte (nach geologischen Maßstäben äußerst kurz) ist die Menschheit noch keinem Außerirdischen begegnet. Aber es wird sicherlich kollidieren

Es sind nicht nur Megavulkane, die in regelmäßigen Abständen ausbrechen; Wissenschaftler haben berechnet, dass die Erde alle paar Dutzend Millionen Jahre von großen Asteroiden bombardiert wird, wie dem, der vor 65 Millionen Jahren das Leben der Dinosaurier endgültig zerstörte. In ihrer gesamten Geschichte (nach geologischen Maßstäben äußerst kurz) ist die Menschheit noch keinem Außerirdischen begegnet. Aber es wird sicherlich kollidieren. Wann ist unbekannt. Im Jahr 2029 wird der berühmte Asteroid Apophis mit einem Durchmesser von 325–340 m tief in die Umlaufbahn des Mondes eindringen und bei seiner nächsten Rückkehr noch näher an der Erde vorbeifliegen. Und dann immer wieder. Wissenschaftler sagen voraus, dass ein solcher Außerirdischer in den nächsten 50 Millionen Jahren auf unseren Planeten stürzen wird. Was in diesem Fall mit der Menschheit passieren wird, sollte man besser nicht wissen.

Was hat der Buchstabe L damit zu tun?

In der Vergangenheit lösten sich Kontinente mehr als einmal auf, schlossen sich wieder zusammen und bildeten einen einzigen Superkontinent (lesen Sie hier über die Vergangenheit der Erde und der Kontinente -). Heute streben diese Teile der einst zerbrochenen „Untertasse“ wieder nacheinander. Langsam aber sicher – um 2-5 cm pro Jahr. In 20 Millionen Jahren muss die Weltkarte also neu gezeichnet werden – der Atlantische Ozean wird um mehrere hundert Kilometer breiter, der Pazifische Ozean hingegen wird sich um etwa die gleiche Strecke verengen. Australien wird nach Norden nach Südasien ziehen. Und in ein paar Dutzend Millionen Jahren wird Afrika, das sich bereits heute auf Europa zubewegt, endlich das Mittelmeer schließen und an dieser Stelle Berge von solchen Höhen bilden, dass die modernen Alpen wie eine Hinterhofpalisade erscheinen werden. Das neue Gebirge wird sich vom Atlantik bis zum Indischen Ozean erstrecken. Der Atlantik selbst wird übrigens in 100 Millionen Jahren größer sein als der Pazifische Ozean. Die Bildung eines Superkontinents wird in vollem Gange sein, doch die Wissenschaftler wissen noch nicht, wie er aussehen wird.

Es gibt zwei Hauptversionen. Dem ersten zufolge wird sich der Atlantische Ozean weiter ausdehnen, was dazu führen wird, dass Amerika mit Asien, Australien und der Antarktis kollidiert. Dann wird Nordamerika den Pazifischen Ozean schließen und mit Japan kollidieren, und Südamerika wird eingehakt und mit der Antarktis verbunden sein. Der Kontinent, der sich von Ost nach West entlang des Äquators erstreckt, wird Novopangaea genannt.

Zweite Version: Beide Amerikas werden mit Europa und Afrika kollidieren, und Australien und die Antarktis werden mit Südostasien kollidieren. Das Ergebnis wird ein Superkontinent in Form des nach hinten fallenden Buchstabens L sein – Amasia.

Hitzschlag

Die Sonne erwärmt sich. Es ist eine Tatsache. Vor 4,5 Milliarden Jahren, als unser Planet erschien, betrug seine Leuchtkraft 70 % der heutigen. 2,4 Milliarden Jahre später sind es bereits 85 %; in 1 Milliarde Jahren wird unser Stern noch heller.

Die Ozeane beginnen zu verdunsten. Die Gletscher werden vollständig verschwinden, die Pole werden zu Tropen. Das Leben kann noch überleben. Aber der gnadenlose „Yarilo“ wird sich immer noch nicht zurückziehen – während er sich erwärmt, verdunstet Wasserstoff in den Weltraum, trocknet die Erde aus und verwandelt sie in eine Wüste.

Und dann werden die Wasserstoffreserven in der Sonne selbst erschöpft sein, was bedeutet, dass sie in 5 Milliarden Jahren zu sterben beginnt. Und es wird es wunderbar machen – es wird sich ausdehnen, zuerst Merkur, dann Venus absorbieren und dann die Erde erreichen. Wissenschaftler sind sich nicht einig darüber, ob es ihn vollständig verschlingen wird oder nur in die Nähe seiner Umlaufbahn kommt. Aber selbst im optimistischsten Szenario wird der Stern unseren einst blauen Planeten bis auf die Grundmauern niederbrennen und ihn in einen Feuerbrand verwandeln, auf dessen Oberfläche nicht nur Apfelbäume, sondern sogar Schimmel in einem Glas niemals blühen wird. Doch tief in der Tiefe können Mikroorganismen noch eine Milliarde Jahre überleben.

Verwendete Materialien aus Robert Hazens Buch „History of the Earth. Vom Sternenstaub zum lebenden Planeten“

Der Mensch fühlt sich seit langem vom kosmischen Universum angezogen. Er fühlte sich von dem geheimnisvollen Unbekannten angezogen, er sehnte sich danach, alle seine Geheimnisse zu erfahren. Zuerst erklärte er alle kosmischen Geheimnisse als Fantasien, dann beschloss er, sie sorgfältig zu studieren.

Wie weit sind wir bei der Erforschung „anderer Welten“ gekommen? Dieses Problem löst viele Kontroversen aus. Die Menschheit kennt trotz aller Errungenschaften noch immer keine Antworten auf viele Fragen. Aber heute kann man dank Teleskopen und modernen Entwicklungen nicht nur die Weite des Sternenhimmels bewundern, sondern auch die Geburt neuer Sterne beobachten, die Bewegungsgeschwindigkeit kosmischer Körper bestimmen, die Gesetze der Physik studieren und die Entfernung bestimmen zwischen bestimmten Himmelskörpern.

Ist es möglich, die Zukunft des Universums und insbesondere der Erde vorherzusagen? Versuchen wir es!

Was wird sich in 1 Million Jahren in unserer Galaxie ändern?

Beteigeuze ist einer der hellsten und größten Sterne unserer Galaxie. Er befindet sich etwa 640 Lichtsterne von unserem Planeten entfernt und ist bis zu 20-mal größer als die Sonne! Allerdings kann man ihn als „kosmische alte Dame“ bezeichnen und Wissenschaftler gehen davon aus, dass dieser helle Stern bald seine Existenz beenden wird. Dies mag bereits geschehen sein, aber angesichts der Tatsache, dass die Explosion von Beteigeuze auf der Erde erst 640 Lichtjahre später bemerkt wird, ist es unwahrscheinlich, dass wir davon erfahren.

In 1,5 Millionen Jahren werden unruhige Zeiten auf der Erde kommen

Der orangefarbene Zwerg namens Gliese 710 ist 40 % leichter als die Sonne und befindet sich 64 Lichtjahre von der Erde entfernt. Wissenschaftler glauben, dass dieser Stern eisige Kometen zerstören kann, die sich in der Oortschen Wolke (am Rande unseres Sonnensystems) befinden. Diese Situation wurde am St. Petersburger Astronomischen Observatorium simuliert; Es wurde der Schluss gezogen, dass Gliese 710 für uns gefährlich sein könnte, da es nur einen halben Parsec von der Sonne entfernt sein würde. Darüber hinaus wird die Wahrscheinlichkeit dafür auf 86 % geschätzt!

8 Millionen Jahre: Der Rote Planet wird Ringe bekommen oder sterben

Phobos ist ein Satellit des Mars, der den Planeten in einer geringeren Entfernung umkreist als alle anderen im Sonnensystem. Daher macht Phobos früher eine vollständige Umdrehung um den Mars als um seine eigene Achse. Wissenschaftler sagen voraus, dass Phobos in 8 Millionen Jahren aufgrund der kurzen Umlaufzeit und der Nähe zum Roten Planeten dazu führen wird, dass Phobos entweder auseinanderfällt und eine Reihe von Ringen um den Mars bildet oder einfach mit ihm zusammenstößt. Das neueste Szenario wird wahrscheinlich diejenigen enttäuschen, die hoffen, Leben auf dem Mars zu finden und dorthin zu ziehen, wenn es auf der Erde wirklich schlimm wird.

1 Milliarde Jahre: Die Erde wird unbewohnbar

Verständige Menschen sagen voraus, dass die Sonnenhelligkeit in 1 Milliarde Jahren um 10 % höher sein wird als ihr aktueller Wert, was bedeutet, dass die globale Oberflächentemperatur der Erde nicht niedriger als 47 °C sein wird Das Ergebnis ist, dass alle Ozeane austrocknen und alle Lebewesen sterben werden. Wissenschaftler sagen, dass dieses Szenario unvermeidlich ist: Wenn uns der Treibhauseffekt nicht in 1 Milliarde Jahren überkommt, wird er in 3-4 Milliarden Jahren eintreten, wenn die Leuchtkraft der Sonne 40 % höher sein wird als der aktuelle Wert. Zum Glück haben wir noch genügend Zeit, das Leben auf unserem wunderschönen Grünen Planeten in vollen Zügen zu genießen! Oder suchen Sie sich ein neues Zuhause!