Что будет с Землей в будущем?

Человечество движется вперед, и каждый новый шаг позволяет разглядеть не только заманчивые перспективы, но и новые угрозы, с которыми неминуемо столкнется земная цивилизация. Планете угрожают различные опасности. Некоторые из них исходят от самих людей, другие — от природных и космических сил.

Вырубка лесов разрушает экосистему планеты

Возможные катастрофы будущего: смогут ли люди сохранить свою планету

До того как человек явился в этот мир и стал его полновластным хозяином, земная биосфера обладала удивительной способностью к саморегуляции. Современное человечество обрело такую технологическую мощь, что окружающая нас природа не в силах противостоять все новым вторжениям, разнообразным по своему характеру и сокрушительным по силе. Эти воздействия человека на биосферу называют антропогенными.

Дойдя до промышленной стадии своего развития, человечество стало покорять природу самыми варварскими способами, при этом редко задумываясь над тем, какую планету мы передадим будущим поколениям.

Хищническая вырубка лесов, непродуманная мелиорация болот, сброс промышленных отходов в воду и воздух, варварские способы добычи полезных ископаемых, уничтожение естественных ареалов обитания растений и животных, массовое применение пестицидов — эти и другие действия человека создают угрозу настоящей катастрофы на Земле.

Издревле человек привык чувствовать себя частью природы, одновременно находясь с ней в непрестанной борьбе. Еще в каменном веке охотники способствовали исчезновению некоторых видов животных. Когда люди перешли от охоты и собирательства к скотоводству и земледелию, они стали все чаще нарушать хрупкое природное равновесие и превращать свою землю в пустыню. Однако никогда еще человек не имел для этого такого могущества, как в наши дни.

Истощение почвы

Одна из серьезнейших угроз природе со стороны человека заключается в массовой вырубке лесов. С исчезновением лесов неминуемо меняется климат на огромных площадях, и они становятся малопригодными для жизни. Особой хрупкостью отличается природа тропических лесов, которых с каждым днем на нашей планете остается все меньше.

Леса по-прежнему занимают огромную часть суши, но их площадь сокращается в ряде регионов. По оценке FAO Global Forest Resources Assessment 2025, леса покрывают около 4,14 млрд га, то есть 32% площади суши. Темпы обезлесения снизились по сравнению с концом XX в., однако в 2015–2025 гг. леса продолжали исчезать со скоростью около 10,9 млн га в год; часть потерь компенсируется естественным восстановлением и лесовосстановлением.

Некогда плодородные почвы планеты загрязняются и истощаются. После того как растительный баланс почвы нарушен, она легко смывается дождями или уносится ветром — этот процесс называется эрозией почвы. За прошлый век на планете потеряно около 20 млн км² сельскохозяйственных земель. Чтобы представить себе, насколько эта цифра огромна, вспомним что вся площадь Европы — чуть больше 10 млн км².

Промышленные предприятия сбрасывают ежегодно миллионы тонн ядовитых отходов в Мировой океан (включая реки). Каждая серьезная авария нефтяного танкера или буровой платформы в океане приводит к гибели всего живого на большой площади. До сих пор не прекращена полностью практика захоронения радиоактивных отходов в море.

Деятельность человека загрязняет даже крупнейшие реки Земли

Сформировавшись на заре земной истории, атмосфера служит защитой от многообразных опасностей, угрожающих нашей планете из космоса (включая целый ряд губительных для жизни излучений). Как и все остальные природные системы, она способна самоочищаться за счет дождей или ветров, перемешивающих загрязненный воздух с огромными объемами чистого. Но современных антропогенных воздействий не в состоянии выдержать даже воздушный океан Земли!

Причина в том, что человек выбрасывает в него уж слишком много загрязняющих веществ. Среди них в первую очередь следует назвать диоксид серы, оксиды азота (вызывающие кислотные дожди), диоксид углерода (приводящий к глобальному потеплению) и твердые частицы сажи. Атмосфера страдает также от загрязнений формальдегидом, соединениями тяжелых металлов, аммиаком, фенолом, бензолом и сероуглеродом. Выплавка каждой тонны стали «обогащает» воздух 40 кг твердых частиц, 30 кг оксидов серы, 50 кг оксида углерода, а также марганцем, свинцом, фосфором, мышьяком и парами ртути.

Особенно опасны ядовитые отходы химических заводов и радиоактивные шлаки атомных электростанций. Урон атмосфере наносит также добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание мусора и разнообразные выбросы пыли и газов.

Выбросы химических производств наносят огромный ущерб атмосфере

Все перечисленное неуклонно делает природу Земли более скудной, приводит к исчезновению многих видов растений и животных.

Варварское отношение к природе неизбежно приведет к еще большим потерям лесов, пашен, чистой воды и самого воздуха. Человечество может попросту захлебнуться собственными отходами. Для того чтобы отвести приближающуюся беду, людям придется усовершенствовать устройство современных обществ и переоценить разумность многих своих нынешних потребностей.

Тайны магнитного поля Земли

Магнитное поле Земли действительно меняется со временем: за последние два столетия его средняя напряженность уменьшилась примерно на 9%. Однако такое ослабление само по себе не означает, что инверсия магнитных полюсов уже началась. Магнитосфера вместе с атмосферой защищает Землю от значительной части заряженных частиц солнечного ветра и космического излучения.

Ось вращения Земли изменяет свое расположение относительно плоскости эклиптики

Инверсии магнитного поля происходили в истории Земли много раз, но их нельзя предсказать по нынешнему движению полюсов. При инверсии поле не исчезает мгновенно: процесс занимает сотни или тысячи лет, поле становится слабее и сложнее по структуре. Геологическая летопись не показывает связи прошлых инверсий с массовыми вымираниями, поэтому сценарий «неминуемой гибели всего живого» научными данными не подтверждается.

Когда Генри Кавендиш, английский ученый XVIII в., вычислил массу нашей планеты, он доказал, что плотность Земли весьма высока. Она намного выше плотности камня, а это означает, что Земля не может быть целиком «сделана» из камня. Тогда же родилось предположение, что такую плотность обеспечивает тяжелое ядро планеты, состоящее из железа и никеля. Ведь именно эти космические элементы так часто обнаруживали в составе метеоритов!

В XX в. изучение сейсмических волн позволило подробно исследовать ядро Земли. Его радиус составляет около 3500 км, а на долю ядра приходится примерно треть массы планеты. Внешнее ядро жидкое и состоит главным образом из железа и никеля, тогда как внутреннее ядро твердое. Движение электропроводящего вещества во внешнем ядре играет ключевую роль в создании магнитного поля Земли.

Магнитное поле Земли создается геодинамо: конвективные движения жидкого электропроводящего железа во внешнем ядре вместе с вращением планеты поддерживают электрические токи и магнитное поле. Потоки во внешнем ядре постоянно меняются, поэтому со временем меняются положение магнитных полюсов, форма поля и его напряженность.

Магнитное поле Земли

Магнитные полюса действительно перемещаются, причем скорость и направление их дрейфа меняются. Но движение полюса по поверхности нельзя просто продолжить по прямой и по нему вычислить дату инверсии. Инверсии происходят нерегулярно и отделены друг от друга интервалами от десятков тысяч до миллионов лет.

Сильные возмущения магнитосферы могут влиять на технику. Однако знаменитая авария энергосистемы Квебека 13 марта 1989 г. произошла не из-за постепенного ослабления земного поля, а во время мощной геомагнитной бури: быстрые изменения магнитного поля индуцировали токи в длинных линиях электропередачи и вывели из строя часть сети.

Когда магнитное поле Земли взаимодействует с потоками заряженных частиц космоса («солнечным ветром»), возникает свечение, которое называют полярным сиянием. Мы уже знаем, что силовые линии магнитного поля плотнее около магнитных полюсов Земли, а магнитный полюс расположен недалеко от географического. В таком случае понятно, почему полярное сияние чаще наблюдается около географических полюсов.

Положение магнитных полюсов постоянно уточняется по измерениям. Северный магнитный полюс за последние десятилетия смещался из Канадской Арктики в сторону Сибири, причем скорость его дрейфа заметно менялась. Поэтому для навигации используют регулярно обновляемые модели магнитного поля, а не фиксированные координаты полюсов из старых карт.

Полярное сияние

Географические и магнитные полюса — не одно и то же. Географические полюса определяются осью вращения Земли, а магнитные — конфигурацией ее магнитного поля. Ось вращения также немного меняет положение относительно земной поверхности: это явление называют движением полюса, или полярным движением.

На положение оси вращения влияет перераспределение массы внутри системы Земли: движение атмосферы и океана, сезонные изменения запасов воды и льда, процессы в мантии и другие факторы. Это движение имеет совершенно иную природу, чем дрейф магнитных полюсов.

Изменения магнитного поля давно учитываются в навигации: мировые магнитные модели регулярно пересчитывают, чтобы компасные поправки соответствовали текущему состоянию поля. Это обычная техническая процедура и не свидетельство приближающейся катастрофы.

Крупнейшие магнитные аномалии на карте Земли

Гибель Солнца. Жизнь продолжается

Вся энергия, благодаря которой существует жизнь на Земле, имеет один источник — Солнце. Ни одна звезда во Вселенной (включая, разумеется, и Солнце) не может существовать вечно. Их жизненный цикл включает рождение, старение и гибель. Какова же при этом судьба нашей планеты?

По мере эволюции Солнца его светимость постепенно растет, поэтому условия на Земле станут непригодными для нынешней жизни задолго до стадии красного гиганта. По современной оценке NASA, примерно через 2 млрд лет усиление солнечного излучения может привести к началу испарения океанов. Примерно через 5 млрд лет Солнце перейдет в стадию красного гиганта и радикально изменит внутреннюю часть Солнечной системы.

В конце жизни светимость Солнца будет то возрастать, то падать

После стадии красного гиганта Солнце сбросит внешние слои, а его горячее ядро останется белым карликом. Термоядерные реакции в нем уже не будут поддерживать прежнюю светимость, и белый карлик станет очень медленно остывать. В теории через чрезвычайно большое время он должен превратиться в холодный «черный карлик», но возраст Вселенной пока слишком мал, чтобы такие объекты успели сформироваться.

Нынешнее Солнце — это шар, состоящий из плазмы (перегретых газов), где каждую секунду 600 млн т водорода вступает в ядерную реакцию, выделяя невероятную энергию. В центре звезды при невероятной температуре в 15 млн градусов происходит ядерное превращение водорода в гелий. Это и есть источник света и тепла, без которого невозможна земная жизнь. Как бы ни были велики запасы водорода звезды, они тоже исчерпаются — когда «ядерное топливо» кончается, звезда умирает. Зная скорость сгорания водорода и общую массу Солнца, можно посчитать, сколько еще может прожить наша звезда.

Из подсчетов следует, что Солнце подходит к середине своей жизни. Наука астрофизика пытается предсказать, какой будет судьба Солнца, Земли и всей Солнечной системы через миллиарды лет. Для этого изучают другие звезды Вселенной. Все они находятся в разных возрастах, в разных точках своей жизни.

Меркурий будет поглощен Солнцем

Земная жизнь не вечна. Пусть ее гибель произойдет через непостижимый для человека миллиард лет, но мы разумные существа и можем задумываться об этом уже сейчас. В очень далекой перспективе одним из возможных путей сохранения земной жизни может стать освоение космоса и расселение за пределами Земли. Эволюция биосферы не создала птиц, летающих в космосе, или деревьев, выбрасывающих семена выше земной атмосферы. Однако она дала биосфере Земли гораздо лучшее приспособление — породила разумную жизнь. Именно на нас, на сегодняшних и будущих поколениях, лежит ответственность за спасение земной жизни.

Будем надеяться, что срока в 1 млрд лет, которые сложно себе представить, человеку хватит для того чтобы достойно подготовиться к неминуемой катастрофе. Для решения такой задачи людям придется усовершенствовать себя и собственные знания об окружающем мире. Для этого необходимо изменить и улучшить общество, чтобы наиболее одаренные и творческие люди не тратили свой талант и энергию впустую, перестали бесконечно совершенствовать дизайн утюга, разрабатывать брендинг-стратегию очередного сорта пива, стараться создать более интересные мобильные приложения.

Возможный сценарий будущего — столкновение с кометой

Хотелось бы верить, что люди не уничтожат свою планету в ядерной войне, не утонут в собственном мусоре и не потратят свой разумный потенциал зря. Водорода на Солнце пока много, но с каждой секундой его становится на 600 млн т меньше…

Начало освоению космоса уже положено землянами. Как оно будет продолжаться, зависит и от нас.