Как пережить конец света: передовые технологии, которые могут помочь нам справиться с неизбежными изменениями на Солнце

Давайте будем оптимистами, и представим, что мы смогли избежать ядерного самоистребления, астероида, способного уничтожить жизнь на Земле и смертельного излучения вспыхнувшей рядом сверхновой. Тогда нам остаётся примерно 6 млрд лет до того момента, когда Солнце превратится в красного гиганта, раздуется до размеров орбиты Земли и расплавит нашу планету. Казалось бы, времени полно.

Но не расслабляйтесь. Конец света наступит гораздо раньше.

В некотором смысле Земля находится в шатком положении в нашей Солнечной системе. Существует диапазон расстояний от звезды, находящаяся в котором планета может иметь жидкую воду на поверхности (которая, как мы считаем, необходима для жизни) и достаточно CO2 в атмосфере, чтобы работал фотосинтез. Этот диапазон называется обитаемой зоной фотосинтеза. Орбита Земли с трудом вписывается в эту зону вокруг Солнца. Некоторые учёные оценивают, что её внутренняя граница находится всего в 7,5 млн км от нас, что составляет всего 5% от расстояния от Земли до Солнца.

И эта внутренняя граница движется наружу. Наше Солнце – массивный газовый шар, удерживаемый гравитацией. В его центре огромное давление и температура приводят к синтезу гелия из ядер водорода. На изготовление одного ядра гелия уходит четыре ядра водорода. С уменьшением количества ядер в Солнце на три штуки на одно каждое ядро гелия, давление ядра наружу также уменьшается (давление пропорционально количеству ядер на единицу объёма). В ответ внешние слои Солнца сжимают ядро сильнее, увеличивая в нём давление, температуру и скорость синтеза, что приводит к увеличению яркости на 10% каждый миллиард лет.

Земля реагирует на увеличение яркости, в частности, уменьшая толщину согревающего её одеяла, которое обеспечивает CO2 в атмосфере. Увеличение температур на Земле ускоряет реакцию воды с кремниевыми породами, что высасывает CO2 из атмосферы. Как смена толстого зимнего одеяла на хлопковую простыню, это помогает поддерживать температуру поверхности на уровне обитаемости.

Но в итоге разогревающееся Солнце приведёт к такому низкому падению уровня CO2, что начнут вымирать растения. И начнётся всё с растений, использующих C3-фотосинтез – он называется так потому, что в этом процессе участвует молекула, содержащая три атома углерода. Большинство растений относятся к типу C3, включая пшеницу, рис, ячмень, овёс, сою, арахис, кокосы, бананы, картофель, хлопок и большую часть деревьев. Примерно за 200 млн лет, когда концентрация CO2 упадёт ниже 0,015% (сейчас она равна 0,04%), C3-растения исчезнут.

Цивилизация в основном полагается на C3-растения, составляющие 85% от общей сельхозпродукции в валютном исчислении. Другой класс растений – C4, использующий фотосинтез, в котором участвуют четыре ядра углерода, и он более эффективный во многих условиях. И хотя C4-растения составляют лишь 3% из всех видов, на них приходится 25% всего фотосинтеза Земли. Чтобы пережить вымирание C3-растений, нам, возможно, нужно будет обратиться к генной инженерии для расширения списка C4-растений. Сегодня к ним относятся кукуруза, сорго, просо и сахарный тростник, а также некоторые травы и сорняки.

Уже предпринимаются попытки превратить рис из C3 в C4, что приведёт к увеличению урожаев на 50% в текущих условиях. Когда CO2 будет 0,01%, единственным рисом на земле будет рис- C4. Считается, что C4-растения появились в результате эволюции в ответ на уменьшение количества CO2. Скорее всего, в процессе вымирания C3-растений, виды C4 будут продолжать естественное расширение, заполняя открывающиеся ниши в экосистеме.

К сожалению, спустя 300 млн лет после исчезновения C3-растений, C4-растения также вымрут. Когда концентрация CO2 упадёт ниже 0,001%, ни один из этих типов не выживет.

Зарегистрируйтесь с промокодом в системе каршеринга, и на ваш счёт зачислят бонусы.

Делимобиль
YouDrive и YouDrive litea8Yh6e
BelkaCarTMGA3338
TimcarCLJ9UJ
AnytimeBGGSDZ

Оплатите подписку, и реклама отключится

Как только растения исчезнут и перестанут восполнять атмосферный кислород, начнут умирать животные. На сегодня неизвестно значительных источников кислорода на Земле, не относящихся к органическим. Когда растения исчезнут, кислород станет невосполнимым ресурсом. Крупные животные, вероятно, задохнутся за несколько миллионов лет. Мелкие и более выносливые могут прожить дольше. Некоторые типы микробов, вероятно, выживут при помощи метаболических реакций, не основанных на двуокиси углерода или кислорода, и будут использовать такие материалы, как сульфаты или железо.

Вот вам и число: всего лишь за 500 млн лет на поверхности Земли не останется людей – по крайней мере, их не будет снаружи гипотетических контролируемых областей. А дальше будет только хуже. После того, как CO2 исчезнет и перестанет регулировать температуру поверхности Земли, она начнёт разогреваться. Примерно за миллиард лет средняя температура поверхности повысится до величины большей, чем 45 °C с текущих 17 °C. При температурах выше 45° начинают отключаться важные биологические процессы, в результате чего большая часть поверхности станет необитаемой. Животным придётся мигрировать на более холодные полюса; но примерно через 1,5 млрд лет даже полюса станут слишком горячими. Не выживут даже тараканы.

Мы можем кое-что сделать, чтобы не вымереть. Мы могли бы, к примеру, передвинуть орбиту Земли. Если мы запустим астероид диаметром 100 км на эллиптическую орбиту, которая проходит близко к Земле каждые 5000 лет, мы можем постепенно сдвинуть орбиту планеты от Солнца, если только не заденем случайно Землю. В качестве менее шаткой альтернативы можно предложить построить гигантский солнечный парус за Землёй, который будет достаточно массивным, чтобы оттащить планету от Солнца. Подобный парус будет работать как воздушный змей, а фотоны от Солнца, солнечный ветер и гравитация между парусом и Землёй будет работать в качестве нитей. Парус нужно будет сделать в 20 раз больше Земли, а массой всего лишь в 2% от горы Эверест – не более триллиона тонн. Подобные стратегии в принципе могли бы удерживать Землю в обитаемой зоне, пока Солнце не расширится до красного гиганта. Кстати, если какая-то другая цивилизация уже построила такой большой солнечный парус, мы сможем обнаружить его, используя такие же фотометрические методы, которые используются для поиска экзопланет.

Есть ещё один, более сложный способ выжить – или более простой, в зависимости от точки зрения. Будущая Земля окажется довольно приятным местом для обитания небиологической жизни – более приятным, чем сегодня. Более яркое Солнце даст большее количество солнечной энергии. Космическая погода тоже будет получше. Солнце – это динамо-машина, поворачивающаяся вокруг своей оси примерно каждые 24 дня, и создающая огромные магнитные бури, нарушающие работу сетей связи, перегружающие энергетические сети, повреждающие орбитальные спутники. Сегодняшние роботы должны опасаться перегорания схем из-за таких солнечных бурь, как, например, та, что произошла в 1989 году – она привела к отключению электричества почти во всём Квебеке. На текущий момент оценивается, что такие бури должны происходить один-два раза в столетие. Но с увеличением возраста Солнца это вращение будет замедляться, и магнитные бури ослабнут.

Учитывая всё это, мы можем просто решить загрузить сознание в машины, и это будет относительно комфортабельное решение для антиутопической Земли будущего. Это потребует передовых вычислительных ресурсов и более углублённого понимания нейробиологии, чем существует сегодня, но фундаментальных причин, запрещающих нам поменять наше биологическое оборудование на роботизированное, на сегодня неизвестно. Мы, вероятно, сумеем разобраться с этим вопросом в следующие несколько сотен миллионов лет.

Источник

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

556 просмотров всего, 18 просмотров сегодня

Ещё записи на эту тему

Как болезни и завоевания формировали новый ландшафт планеты... Миграция и общемировая торговля выровняли биоразнообразие по всему миру Реплики кораблей Христофора Колумба: Пинта, Нинья и Санта-Мария Многим людям кажется, что в течение тысяч лет после появле...
Едим за мир: как кухня сближает культуры В Нью-Йорке наступил холодный вечер, а я делаю непальские пончики. Или, лучше сказать, Рачана Рималь, позитивная и немножечко нахальная женщина обучает меня и пять других начинающих поваров их гот...
Мы практически не используем найденные окаменелости Большая их часть томится в музейных хранилищах. Не пора ли откопать их заново? Представьте себе: 1918-й год, вы идёте по калифорнийскому пляжу, и вдруг ваш большой палец обо что-то ударяется. Вы ...
Загадочная кипящая река в Перу варит животных заживо Геолог Андре Рузо склоняется к Кипящей реке, открытой им в 2011 году Учёные считают, что открыли крупнейшую в мире термальную реку, находящуюся в джунглях в сердце Перуанской Амазонии. Она остаёт...