Апокалипсис далёкого будущего
Рассмотрим здесь ещё один вывод, важный для понимания путей дальнейшего развития жизни на Земле. В настоящее время, как уже неоднократно отмечалось, рост земного ядра происходит за счёт выделения из мантийного вещества эвтектического расплава FeFeO, образующегося по реакции 2FeO → Fe×FeO + O. Однако сейчас освобождающийся кислород не может дегазироваться из мантии, поскольку он, соединяясь с оставшейся окисью железа, образует молекулу магнетита 3FeO + O → Fe3O4. Приблизительно через 600 млн лет все железо в мантии окажется окисленным до устойчивой фазы магнетита Fe3O4 (см. рис. 39), поэтому кислород, освобождающийся при образовании «ядерного» вещества по реакции (15), уже не сможет более связываться с железом, а начнёт дегазироваться из мантии в атмосферу. В результате давление атмосферы станет быстро возрастать, и уже через 1 млрд лет оно превысит 14 атм, а к моменту прекращения тектонической активности Земли (и её дегазации), через 1,6 млрд лет, парциальное давление кислорода достигнет 43 атм.
Согласно расчётам, уже через 1 млрд лет средняя поверхностная температура Земли достигнет температуры около 110 °С. Далее температура земной поверхности быстро возрастёт до кипения воды при повышенных давлениях. После этого общее давление земной атмосферы превысит критическое давление воды (225,7 атм), тогда как температура соответственно поднимется выше её критического значения (374 °С) и достигнет 440 °С. Парниковый эффект при этом возрастёт до 550 °С, т.е. станет большим, чем у Венеры (—512 °С). Но при таких высоких температурах должна начаться дегидратация земной коры и диссоциация карбонатов, а это может добавить к давлению атмосферы ещё около 150-180 атм. Если это произойдёт, то общее давление земной атмосферы в далёком будущем может достичь 470-500 атм. В этом случае поверхностная температура Земли значительно превысит 470 °С, т.е. станет выше температуры на поверхности Венеры (467 °С). Безусловно, после таких катастрофических событий ни о какой жизни на Земле говорить не придётся.
Однако самые большие «неприятности» в будущем ожидают Землю со стороны Солнца. Известно, что звезды подобные Солнцу по мере исчерпания своего ядерного горючего (водорода, гелия, углерода и некоторых других элементов) постепенно расширяются за счёт перемещения зоны «ядерного горения» из центральных областей звезды к её периферии, а это приводит не только к увеличению радиуса и поверхностной температуры звезды, но и её светимости (Аллер, 1976). Так, за 4,7 млрд лет своего существования светимость Солнца увеличилась приблизительно на 30 %. В дальнейшем она будет возрастать ещё быстрее (рис. 134), что неизбежно ещё более обострит и без того сильный парниковый эффект на Земле. Но самое худшее впереди. Звезды солнечной массы заканчивают свой эволюционный путь развития приблизительно через 9-10 млрд. лет гигантским взрывом, превращаясь при этом в белый карлик. Сброшенная же звёздная оболочка, грандиозным шквалом проносясь мимо нашей планеты, должна будет не только полностью сдуть с неё плотную углекислотно-кислородно-паровую атмосферу, но и частично испарить верхние слои земной коры.
Живописуя эволюционный конец нашей планетной системы, астрофизик Л. Аллер (1976) так описывает эти события: «Солнце будет постепенно становиться ярче, и соответственно температура на Земле будет повышаться, пока в конце концов океаны не выкипят, а Земля не превратится в раскалённый шлак. Сравнительно ненадолго Солнце станет гигантом, но вскоре его внешняя оболочка улетучится в космическое пространство, а ядро сморщится до белого карлика с плотностью, превышающей от ста тысяч до миллиона раз плотность воды.
С этого времени каждому электрону и каждому ядру определено место в том гигантском невероятно плотном кристалле, который когда-то был звездой. Ни одна частица не может шевельнуться без того, чтобы другая не заняла её место. Никаких отклонений нигде и никогда. Это полная смерть, из которой нет воскрешения, так как вещество, замурованное в подобном состоянии, останется таким до скончания времён.
А что произойдёт с веществом, которое покинет умирающее Солнце и постепенно смешается с облаками межзвёздного смога и газа? Мы никогда не узнаем об этом, но, возможно, оно послужит материалом для тех грандиозных преобразований, которые приведут к возникновению молодых звёзд и новых планет».
Однако все эти катастрофические события произойдут, на наше счастье, ещё очень и очень не скоро, только через 5-5,5 млрд лет.
Рисунок 39. Эволюция химического состава конвектирующей мантии в относительных концентрациях (за единицу принята концентрация данного элемента в первичном веществе Земли):
1 — SiO2, TiO2, MgO, CaO, Al2O3; 2 — H2O; 3 — K2O; 4 — Ni и другие сидерофильные и халькофильные элементы и соединения: FeS, (Fe,Ni)S, CuFeS2, Co, Cr, Pt, Pd, Os, Ir, Au; 5 — FeO; 6 — Fe; 7 — U; 8 — Th; 9 — Fe3O4.
Согласно расчётам, уже через 1 млрд лет средняя поверхностная температура Земли достигнет температуры около 110 °С. Далее температура земной поверхности быстро возрастёт до кипения воды при повышенных давлениях. После этого общее давление земной атмосферы превысит критическое давление воды (225,7 атм), тогда как температура соответственно поднимется выше её критического значения (374 °С) и достигнет 440 °С. Парниковый эффект при этом возрастёт до 550 °С, т.е. станет большим, чем у Венеры (—512 °С). Но при таких высоких температурах должна начаться дегидратация земной коры и диссоциация карбонатов, а это может добавить к давлению атмосферы ещё около 150-180 атм. Если это произойдёт, то общее давление земной атмосферы в далёком будущем может достичь 470-500 атм. В этом случае поверхностная температура Земли значительно превысит 470 °С, т.е. станет выше температуры на поверхности Венеры (467 °С). Безусловно, после таких катастрофических событий ни о какой жизни на Земле говорить не придётся.
Однако самые большие «неприятности» в будущем ожидают Землю со стороны Солнца. Известно, что звезды подобные Солнцу по мере исчерпания своего ядерного горючего (водорода, гелия, углерода и некоторых других элементов) постепенно расширяются за счёт перемещения зоны «ядерного горения» из центральных областей звезды к её периферии, а это приводит не только к увеличению радиуса и поверхностной температуры звезды, но и её светимости (Аллер, 1976). Так, за 4,7 млрд лет своего существования светимость Солнца увеличилась приблизительно на 30 %. В дальнейшем она будет возрастать ещё быстрее (рис. 134), что неизбежно ещё более обострит и без того сильный парниковый эффект на Земле. Но самое худшее впереди. Звезды солнечной массы заканчивают свой эволюционный путь развития приблизительно через 9-10 млрд. лет гигантским взрывом, превращаясь при этом в белый карлик. Сброшенная же звёздная оболочка, грандиозным шквалом проносясь мимо нашей планеты, должна будет не только полностью сдуть с неё плотную углекислотно-кислородно-паровую атмосферу, но и частично испарить верхние слои земной коры.
Рисунок 134. Зависимость светимости Солнца от времени
по Аллеру (1976)
Живописуя эволюционный конец нашей планетной системы, астрофизик Л. Аллер (1976) так описывает эти события: «Солнце будет постепенно становиться ярче, и соответственно температура на Земле будет повышаться, пока в конце концов океаны не выкипят, а Земля не превратится в раскалённый шлак. Сравнительно ненадолго Солнце станет гигантом, но вскоре его внешняя оболочка улетучится в космическое пространство, а ядро сморщится до белого карлика с плотностью, превышающей от ста тысяч до миллиона раз плотность воды.
С этого времени каждому электрону и каждому ядру определено место в том гигантском невероятно плотном кристалле, который когда-то был звездой. Ни одна частица не может шевельнуться без того, чтобы другая не заняла её место. Никаких отклонений нигде и никогда. Это полная смерть, из которой нет воскрешения, так как вещество, замурованное в подобном состоянии, останется таким до скончания времён.
А что произойдёт с веществом, которое покинет умирающее Солнце и постепенно смешается с облаками межзвёздного смога и газа? Мы никогда не узнаем об этом, но, возможно, оно послужит материалом для тех грандиозных преобразований, которые приведут к возникновению молодых звёзд и новых планет».
Однако все эти катастрофические события произойдут, на наше счастье, ещё очень и очень не скоро, только через 5-5,5 млрд лет.