Maapallon tulevaisuus: jääkausista superkontinenteihin ja Auringon tuhoon

Maapallon tulevaisuus: jääkaudet, superkontinentit, valtamerten haihtuminen ja lopulta Auringon tuho — kattava kertomus planeettamme kohtalosta miljardeissa vuosissa.

Maapallon tulevaisuus muotoutuu usean tekijän yhteisvaikutuksesta: auringon hitaasta kirkastumisesta, Maan sisäisen lämpöenergian vähenemisestä, planeetan kiertoradan ja akselin muutoksista sekä laattatektoniikan ja valtamerten tilanteen kehityksestä. Nämä ilmiöt vaikuttavat eri aikaskaaloilla—jotkin muutokset tapahtuvat kymmenissä tai sadoissa tuhansissa vuosissa, toiset miljardeissa vuosissa—ja niiden tarkka kulku on osin epävarma.

Jääkaudet ja Milankovićin sykli

Lyhyemmällä ja keskipitkällä aikavälillä Maan ilmastoa säätelevät luonnolliset syklit, jotka tunnetaan yhteisnimellä Milankovitsin syklit. Ne johtuvat kolmesta päätekijästä: Maan kiertoradan eksentrisyydestä (poikkeama täydellisestä ympyrästä), akselikallistuksen (obliquity) vaihteluista ja precession eli napa- ja kiertoradan pyörimisestä. Nämä tekijät aiheuttavat jääkausien ja välijäätiköitymisjaksojen vaihtelua kymmenistä tuhansista aina satoihin tuhansiin vuosiin.

Nykyisin Maan akselin kallistusta vakauttaa merkittävästi Kuu, mikä rajoittaa erittäin suurten muutosten todennäköisyyttä. Ilmaston tulevaa kehitystä kuitenkin muokkaavat myös ihmisen aiheuttamat kasvihuonekaasupäästöt: voimakas lämpeneminen voi lyhyellä aikavälillä estää seuraavan jääkauden alkamisen.

Superkontinentit ja laattatektoniikka

Osana pitkän aikavälin syklejä laattatektoniikka voi yhdistää nykyiset mantereet uudeksi superkontinentiksi seuraavien 250–350 miljoonan vuoden kuluessa. Tällaisia nimiehdotuksia seuraavalle superkontinentille ovat olleet esimerkiksi "Amasia" tai "Pangaea Ultima", mutta tarkka muoto ja sijainti riippuvat mantereiden liikkeistä.

Laattatektoniikan toiminta voi kuitenkin muuttua tai heikentyä, jos Maan sisäinen lämpö tuotannonlähteet muuttuvat ja merenpinta laskee tai valtameret kuivuvat. Kun meren vesi vähenee, merelliset subduktiovyöhykkeet ja niiden synnyttämä konvektio saattavat heikentyä, mikä voi lopulta pysäyttää mannerlaattojen ajautumisen—katso mannerlaattojen ajautumisen.

Pidemmän aikavälin auringon vaikutus ja kasvihuoneilmiö

Auringon ytimessä helium kertyy fusion sivutuotteena, ja tämän seurauksena tähden säteilyvoimakkuus kasvaa ajan myötä. Heliumin kertymisen vuoksi Auringon säteilyn määrän ennustetaan kasva-van selvästi seuraavan miljardin tai kahden miljardin vuoden aikana. Tämä johtaa vaiheittain voimistuviin lämpenemistrendeihin:

• Seuraavan ~1–2 miljardin vuoden aikana kasvanut säteily voi laukaista kostean kasvihuoneilmiön, jolloin meret alkavat haihtua tehokkaammin ja vesihöyry vahvistaa lämmitystä—tämä voi johtaa valtamerien vähitellen tapahtuvaan menetykseen.
• Kun valtameret kutistuvat ja pinta kuumenee, laattatektoniikan toimintaa ja biosfäärin monimuotoisuutta uhkaa heikkeneminen: monimuotoisuus romahtaa ja monien eliöiden elinympäristöt katoavat.

Useiden arvioiden mukaan suuri osa elämästä voi olla kadonnut jo ennen Auringon myöhäisempiä vaiheita. Lopullinen kohtalo saattaa olla, että tähti laajentuu punaiseksi jättiläiseksi ja lopulta ulottuu Maan ratojen alueelle; perinteinen arvio punaisen jättilään vaiheesta ajoittuu noin 5 miljardin vuoden päähän, mutta arviot vaihtelevat—joissain lähteissä mainitaan myös ~7,5 miljardin vuoden mittainen aikaskenaario (punaisen jättiläisen vaihe).

Radan ja akselin pitkäaikaiset muutokset

Maan akselin kallistus voi vaihdella luonnostaan, ja ilman Kuun stabiloivaa vaikutusta obliquity voisi muuttua hyvin paljon. Joissain simulaatioissa on esitetty, että akselinkallistuksen muutokset voisivat teoriassa nousta suureksi, mutta nykyinen järjestelmä (Maa–Kuu–muut planeetat) tekee äärimmäisistä 90° muutoksista epätodennäköisiä lähimmissä miljardeissa vuosissa. Kuitenkin pitkän aikavälin gravitaatiovaikutukset aurinkokunnan muista kohteista voivat aiheuttaa pienempiä mutta merkittäviä muutoksia (aurinkokunnan dynamiikka).

Ihmisen vaikutus ja epävarmuustekijät

Ihmisen toiminnalla on jo nopealla aikataululla merkittävä vaikutus ilmastoon ja elinolosuhteisiin. Kasvihuonekaasupäästöjen hillitseminen, luonnon monimuotoisuuden suojelu ja mahdolliset geoengineering-ratkaisut voivat pidentää biologisen elämän aikaa ja lieventää paikallisia seurauksia, mutta ne eivät pysäytä Auringon pitkän ajan kuluessa tapahtuvaa kirkastumista tai täysin estä geologisia prosesseja.

Epävarmuuksia on runsaasti: mallien rajoitukset, tiedon puute Maan sisäisistä prosesseista, sekä aurinkokunnan ja planeettojen välisten pitkäaikaisten gravitaatiovaikutusten monimutkaisuus tekevät tarkasta ajoituksesta hankalaa. Silti useat peruskehitykset ovat varsin vankkoja: Auringon kirkastuminen ja sen ilmastohyödyntöjen seuraukset, laattatektoniikan ajautuminen superkontinenttisyklissä ja mahdollinen elämän niukkeneminen tulevina miljardeyksinä ovat realistisia skenaarioita.

Yhteenvetona: Maapallon tulevaisuus on vaiheellinen — lähivuosituhansien aikana ilmastosyklit ja ihmisen toiminta muokkaavat ympäristöä, seuraavien satojen miljoonien vuosien aikana mantereiden liikkeet voivat muodostaa uusia superkontinetteja, ja miljardien vuosien aikaskaalassa Auringon kirkastuminen ja lopulta punaisen jättilään vaihe määräävät planeetan viimeiset kehityskulut.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mitkä tekijät vaikuttavat maapallon tulevaisuuteen?

K: Mikä on Milankovitsin teoria?

Kysymys: Miten laattatektoniikka voi vaikuttaa maapallon tulevaisuuteen?

K: Mitä maapallon akselille voi tapahtua tulevaisuudessa?

K: Miten aurinko saattaa vaikuttaa maapallon tulevaisuuteen?

Kysymys: Mikä on maapallon todennäköisin kohtalo?

K: Onko Maassa jäljellä elämää 4 miljardin vuoden kuluttua?

Hae kirjaimella