>> 自然の科学 >  >> 天文学

終末を生き残る方法

楽観的に考えて、自傷行為による核のホロコースト、絶滅サイズの小惑星、または近くの超新星からの致命的な放射をなんとか回避できたと仮定しましょう。太陽が赤色巨星になり、地球の軌道まで膨張して地球を溶かすまで、あと約60億年かかる。時間がかかりそうです。

しかし、リラックスしすぎないでください。終末はそれよりずっと早く来る.

地球は、ある意味で、太陽系の不安定な場所にあります。惑星が液体の表面水 (生命に必要であると考えられている) と十分な大気 CO2 の両方を持つことができる範囲の軌道距離があります。 光合成を続けること。この範囲は、光合成ハビタブル ゾーンと呼ばれます。地球は太陽のゾーン内をかろうじて公転しています。一部の科学者は、内縁は地球と太陽の間の距離のわずか 5% である、わずか 750 万キロメートルの距離にあると推定しています。

そして、その内縁が外に出ています。私たちの太陽は、それ自体の重力によって一緒に保持されている巨大なガスの球です。その中心では、強い圧力と熱が水素原子核を融合させてヘリウムを形成します。 1つのヘリウム原子核を作るのに4つの水素が必要です。太陽の核の核の数は、ヘリウム核が形成されるたびに 3 つ減少するため、核の外向きの圧力も減少します (圧力は体積あたりの核の数に比例するため)。それに応じて、太陽の外層はコアをより強く圧迫し、その圧力、温度、および核融合速度を増加させ、明るさを 10 億年ごとに 10% 増加させます。

地球は、大気中の CO2 によって提供される温暖化ブランケットの厚さを減少させることによって、この明るさの増加に対応しています。 .地球の気温上昇により、水とケイ酸塩岩の間の反応が加速し、CO2 が引き出されます 大気圏外。冬の羽毛布団を夏に綿のシーツに変えるのと同じように、これは地球の表面温度を居住可能な状態に保つのに役立ちます.

ただし、最終的には太陽の温暖化により CO2 が発生します レベルが非常に低くなり、植物が枯れ始めます。最初に行くのは C3 です 植物は、その光合成プロセスに 3 つの炭素原子を含む分子が関与しているため、そう呼ばれています。ほとんどの植物はC3の 小麦、米、大麦、オートムギ、大豆、ピーナッツ、ココナッツ、バナナ、ジャガイモ、綿、およびほとんどの木を含むタイプ.約 2 億年後、CO2 濃度が 150 ppm 未満に低下 (現在は 400)、C3 植物は消えます。

文明は主に C3 に依存しています 植物は、ドル価値で世界の農業生産の約85%を占めています。植物の別のクラスはC4です 植物は、4 つの炭素原子を含む光合成の形式を採用し、多くの条件下でより効率的です。 C4 でも 植物は植物種の約 3% しか占めておらず、地球上の全光合成の約 25% を占めています。 C3の消滅を生き抜くために C4 のリストを拡張するために、おそらく遺伝子工学に目を向けるでしょう。 植物。今日、C4 植物には、トウモロコシ、モロコシ、キビ、サトウキビ、およびいくつかの草や雑草が含まれます.

コメをC3から変換する取り組みはすでに進行中です C4 に植える これにより、現在の条件下で収穫量が約 50% 増加することになります。 100 ppm CO2 地球上で唯一の米はC4 ご飯。 C4 植物は進行中の CO2 の枯渇に対応して進化したと考えられています . C3 として 植物は枯れる、C4 種は、生態系で新たに開かれたニッチを埋めるために自然に拡大し続けます.

残念ながら、C3 から約 3 億年後 植物が消える、C4 植物も枯れる。 CO2 濃度が 10 ppm を下回ると、どちらの種類の植物も残りません。

植物が姿を消し、大気中の酸素の補給が止まると、動物は死に始めます。現在、地球上に重要な非生物学的酸素源は知られていません。植物がなくなると、酸素は再生不可能な資源になります。大型動物はおそらく数百万年以内に窒息するでしょう。小さくて丈夫な生き物は長持ちする可能性があります。ある種の微生物はおそらく、二酸化炭素や酸素に依存せず、代わりに硫酸塩や鉄などの物質を使用する代謝反応を使用して生き残るでしょう.

それがその数です。わずか 5 億年ほどの間に、人間は地球の表面にとどまることはありません。少なくとも、仮想的に制御された環境の外ではありません。そして、そこから事態は悪化します。大気中の CO2 の後 がなくなり、地球の表面温度を調節できなくなると、物事は非常に熱くなり始めます。約 10 億年後には、平均地表温度が現在の摂氏 17 度から摂氏 45 度以上に上昇します。重要な生化学的プロセスは摂氏 45 度以上の温度で停止し、惑星の表面のほとんどは居住できなくなります。動物は生き残るために、より涼しい極に移動する必要があります。しかし、今から 15 億年後には、極でさえ熱くなりすぎるでしょう。ゴキブリでさえ生き残れません。

さて、実行を維持するためにできることがいくつかあります。たとえば、地球の軌道を動かすことができます。 5,000 年ごとに地球の近くを通過する楕円軌道上で幅 100 km の小惑星を発射した場合、誤って地球に衝突しない限り、惑星の軌道を太陽から遠ざけるようにゆっくりと重力で微調整することができます。より安全な代替案として、地球を太陽から遠ざけるのに十分な質量を持つ巨大なソーラーセイルを地球の後ろに構築することができます。このような帆は、太陽からの光子が風であり、太陽帆と地球の間の重力が糸として機能する凧のように機能します。帆の直径は地球の 20 倍である必要がありますが、質量はエベレスト山の約 2% で、わずか 1 兆トンです。このような戦略は、原則として、太陽が膨張して赤色巨星になるまで、地球をハビタブル ゾーンに保つことができます。 (他の文明がすでにそのような大きな太陽帆を構築している場合、太陽系外惑星を見つけるために現在使用されているのと同じ測光技術を使用してそれを検出することができます.)

別のサバイバルの選択は、あなたの視点に応じて、より複雑または単純になります。未来の地球は、現在よりも優れた非生物学的生命にとって快適な家となるでしょう。一つには、明るい太陽はより豊富な太陽光発電を提供します。宇宙天気も良くなる。太陽は、約 24 日ごとに自転するダイナモであり、巨大な磁気嵐を発生させ、通信ネットワークを混乱させ、送電網に過負荷をかけ、周回衛星に損傷を与えます。今日のロボットは、ケベック州のほとんどで停電を引き起こした 1989 年の巨大な太陽嵐のような太陽嵐によって回路が焼き尽くされるのではないかと心配する必要があります。現在、このような嵐は 1 世紀に 1 ~ 2 回発生すると推定されています。しかし、太陽が年をとるにつれて、この自転は遅くなり、磁気嵐は弱まります.

これらの事実を考えると、私たち人間は機械に自分自身をアップロードすることを決定するだけかもしれません.これには、高度なコンピューティング リソースと、現在利用可能なものよりも神経科学の深い理解が必要ですが、生物学的ハードウェアをロボットの代替品と交換できなかった根本的な理由はわかっていません。おそらく、今後数億年以内にそれを解明できるでしょう。

Michael Hahn と Daniel Wolf Savin は、コロンビア大学の天体物理学者です。


  1. なぜ金星はとても暑いのですか?
  2. 私たちの近くのベビースターはすべて1,000光年の泡から生まれています
  3. 明日の皆既月食は2025年までの最後です–それを見る方法
  4. 天文学者によって発見された炭素と酸素で覆われた新しいタイプの星
  5. 原始ブラック ホールと暗黒物質の好ましい質量範囲の特徴付け
  6. ティム・ピーク少佐は、宇宙飛行の種子から成長した木を植えます