Il futuro della Terra

Il futuro della Terra sarà determinato da una varietà di fattori, compresi gli aumenti della luminosità del Sole, la perdita di energia termica dal nucleo della Terra, le perturbazioni da parte di altri corpi del sistema solare e la biochimica sulla superficie della Terra. La teoria di Milanković prevede che il pianeta continuerà a subire cicli di glaciazione a causa dell'eccentricità, dell'inclinazione assiale e della precessione dell'orbita della Terra. Come parte del ciclo dei supercontinenti in corso, la tettonica delle placche avrà probabilmente come risultato un supercontinente tra 250-350 milioni di anni. In qualche momento nei prossimi 1,5-4,5 miliardi di anni, l'inclinazione assiale della Terra potrebbe cominciare a subire variazioni caotiche, con cambiamenti dell'inclinazione fino a 90°.

Da uno a due miliardi di anni nel futuro, l'aumento costante della radiazione solare causato dall'accumulo di elio nel nucleo del Sole avrà come risultato la perdita degli oceani e la cessazione della deriva dei continenti. Fra quattro miliardi di anni l'aumento della temperatura della superficie terrestre causerà un effetto serra incontrollato. A quel punto, la maggior parte (se non tutta) la vita sulla superficie terrestre sarà estinta. Il destino estremo più probabile del pianeta sarà l'assorbimento da parte del Sole fra circa 7,5 miliardi di anni, dopo che la stella sarà entrata nella fase di gigante rossa e si sarà espansa fino ad incrociare l'orbita del pianeta.

Influenza umana
Gli esseri umani svolgono ormai un ruolo chiave nella biosfera, con la vasta popolazione umana che domina molti degli ecosistemi della Terra. Questo ha avuto come risultato una diffusa estinzione in corso di altre specie durante l'attuale epoca geologica, ora nota come estinzione di massa dell'Olocene. La perdita di specie su larga scala causata dall'influenza umana fin dagli anni 1950 è stata chiamata crisi biotica, con un 10% stimato delle specie totali perduto fino al 2007. Ai tassi correnti, circa il 30% delle specie sono a rischio di estinzione nei prossimi cento anni. L'evento dell'estinzione dell'Olocene è il risultato della distruzione dell'habitat, della diffusa distribuzione di specie invasive, della caccia e del mutamento climatico. Attualmente, l'attività umana ha avuto un impatto significativo sulla superficie del pianeta. Più di un terzo della superficie del suolo è stata modificata dalle azioni umane, e gli esseri umani usano circa il 20% della produzione primaria. La concentrazione di anidride carbonica inell'atmosfera è aumentata di quasi il 30% dall'inizio della Rivoluzione industriale.

È stato previsto che le conseguenze di una persistente crisi biotica dureranno almeno cinque milioni di anni. Potrebbe avere come risultato un declino della biodiversità e l'omogenizzazione dei bioti, accompagnati da una proliferazione di specie opportunistiche, come animali nocivi ed erbe infestanti. Potrebbero anche emergere nuove specie: in particolare i taxa che prosperano in ecosistemi dominati dagli esseri umani possono diversificarsi rapidamente in molte nuove specie. È probabile che i microbi beneficino dell'aumento di nicchie ambientali arricchite di nutrienti. Tuttavia, non è probabile che emergano nuove specie di grandi vertebrati esistenti e le catene alimentari saranno probabilmente più corte.

Impatto climatico
Via via che la temperatura globale della Terra salirà a causa della crescente luminosità del Sole, la velocità di meteorizzazione dei minerali silicati aumenterà. Questo a sua volta diminuirà il livello di anidride carbonica nell'atmosfera. Entro i prossimi 600 milioni di anni dal presente, la concentrazione di CO2 calerà al di sotto della soglia critica necessaria per sostenere la fotosintesi C3: circa 50 parti per milione. A questo punto, gli alberi e le foreste nella loro forma attuale non saranno più in grado di sopravvivere. Tuttavia, la fissazione del carbonio C4 potrà continuare a concentrazioni molto più basse, fino al limite minimo di 10 parti per milione. Così le piante che usano la fotosintesi C4 potrebbero essere in grado di sopravvivere per almeno 0,8 miliardi di anni e probabilmente fino a 1,2 miliardi di anni da ora, dopo di che le temperarure crescenti renderanno la biosfera insostenibile. Attualmente, le piante C4 rappresentano circa il 5% della biomassa vegetale della terra e l'1% delle sue specie vegetali. Ad esempio, circa il 50% di tutte le specie erbacee (Poaceae) usano la via fotosintetica C4, come fanno molte specie nella famiglia erbacea delle Amaranthaceae.

Quando i livelli di anidride carbonica caleranno fino al limite in cui la fotosintesi è a malapena sostenibile, ci si aspetta che la proporzione di anidride carbonica nell'atmosfera oscilli in alto e in basso. Questo consentirà alla vegetazione del suolo di riapparire ogni volta che il livello di anidride carbonica salirà a causa dell'attività tettonica e della vita animale. Tuttavia, la tendenza di lungo termine è che la vita vegetale si estingua completamente via via che la maggior parte dell'anidride carbonica nell'atmosfera resterà segregata nella Terra.[48] Alcuni microbi sono capaci di fotosintesi a concentrazioni di CO2 di alcune parti per milione, perciò queste forme di vita probabilmente scomparirebbero solo a causa delle temperature crescenti e della perdita della biosfera.

Nella loro opera The Life and Death of Planet Earth (La vita e la morte del pianeta Terra), gli autori Peter D. Ward e Donald Brownlee hanno sostenuto che qualche forma di vita animale potrebbe continuare anche dopo che la maggior parte della vita vegetale della Terra sarà scomparsa. Inizialmente, essi si aspettano che alcuni insetti, lucertole, uccelli e piccoli mammiferi potrebbero persistere, insieme alla vita marina. Senza il rifornimento di ossigeno da parte della vita vegetale, tuttavia, essi credono che gli animali probabilmente si estinguerebbero per asfissia entro pochi milioni di anni. Anche se dovesse rimanere ossigeno sufficiente nell'atmosfera attraverso la persistenza di una qualche forma di fotosintesi, il calo costante della temperatura globale porterebbe come risultato una perdita graduale della biodiversità. Gran parte della superficie diventerebbe un deserto spoglio e la vita si troverebbe principalmente negli oceani.

Una volta che la luminosità solare sarà del 10% in più del suo valore attuale, la temperatura media della superficie globale raggiungerà i 320 K (47 °C). L'atmosfera diventerà una serra umida portando all'evaporazione degli oceani.[49] A questo punto, i modelli dell'ambiente futuro della Terra dimostrano che la stratosfera conterrebbe livelli crescenti di acqua. Queste molecole di acqua saranno spezzate mediante fotolisi dalla radiazione ultravioletta solare, consentendo all'idrogeno di fuggire dall'atmosfera. Il risultato netto sarà una perdita dell'acqua di mare del mondo tra circa 1,1 miliardi di anni dal presente.
L'atmosfera di Venere è in uno stato di "superserra". Pur tuttavia, continueranno ad esserci alcuni serbatoi sulla superficie in quanto l'acqua sarà costantemente rilasciata dalla crosta profonda e dal mantello. Può darsi che una certa quantità di acqua sia conservata ai poli e che ci siano occasionali nubifragi, ma per la maggior parte il pianeta sarebbe un deserto arido. Ciò che accadrà successivamente dipende dal livello di attività tettonica. Il rilascio di anidride carbonica per mezzo di eruzioni vulcaniche potrebbe alla fine far sì che l'atmosfera entri in uno stato di "superserra" come quello del pianeta Venere. Tuttavia, senza acqua in superficie, la tettonica a placche probabilmente si arresterebbe e la maggior parte dei carbonati rimarrebbero stabilmente sepolti.

La perdita degli oceani potrebbe essere ritardata fino a due miliardi di anni nel futuro se la pressione atmosferica totale dovesse diminuire. Una minore pressione atmosferica ridurrebbe l'effetto serra, abbassando in tal modo la temperatura. Questo potrebbe verificarsi se i processi naturali dovessero eliminare l'azoto dall'atmosfera. Studi dei sedimenti organici hanno mostrato che almeno 100 kilopascal (1 bar) di azoto sono stati eliminati dall'atmosfera durante gli ultimi quattro miliardi di anni; abbastanza da raddoppiare effettivamente l'attuale pressione atmosferica se esso dovesse essere rilasciato. Questa velocità di eliminazione sarebbe sufficiente a contrastare gli effetti della crescente luminosità solare per i prossimi due miliardi di anni. Tuttavia, al di là di quel punto, l'ammontare di acqua nell'atmosfera inferiore sarà salito al 40% e incomincerà la serra umida incontrollata.
Quando la luminosità dal Sole raggiungerà il 40% in più del suo valore attuale a quattro miliardi di anni da ora, avrà luogo un effetto serra incontrollato. L'atmosfera si surriscalderà e la temperatura superficiale salirà. Tuttavia, la maggior parte dell'atmosfera sarà conservata fino a quando il Sole non sarà entrato nel suo stadio di gigante rossa.

Stadio di gigante rossa La dimensione del Sole attuale (ora nella sequenza principale) confrontata con la sua dimensione stimata durante la sua fase di gigante rossa.Una volta che il Sole sarà passato dal bruciare idrogeno nel nucleo al bruciare idrogeno intorno a un guscio, il nucleo incomincerà a contrarsi e l'involucro esterno si espanderà. La luminosità totale aumenterà costantemente durante i prossimi miliardi di anni fino a quando raggiungerà 2.730 volte l'attuale luminosità del Sole all'età di 12,167 miliardi di anni. Durante questa fase il Sole subirà una perdita di massa, con circa il 33% della sua massa totale dispersa con il vento solare. La perdita di massa significherà che le orbite dei pianeti si espanderanno. La distanza orbitale della Terra aumenterà fino ad un massimo del 150% del suo valore attuale.

La parte più rapida dell'espansione del Sole in una gigante rossa avverrà durante gli stadi finali, quando il Sole avrà circa 12 miliardi di anni. È probabile che esso si espanda fino ad inglobare sia Mercurio che Venere, raggiungendo un raggio massimo di 1,2 unità astronomiche (180 Gm). La Terra interagirà per quanto riguarda le maree con l'atmosfera esterna del Sole, il che servirebbe a diminuire il raggio orbitale. Anche il trascinamento dalla cromosfera del Sole ridurrà l'orbita terrestre. Questi effetti agiranno per controbilanciare la perdita di massa da parte del Sole, e la Terra molto probabilmente sarà avviluppata dal Sole stesso.

Nel momento in cui il Sole comincerà a crescere come una gigante rossa, l'orbita della Luna si sarà espansa finché occorrerano 47 giorni per completarla. Il trascinamento dall'atmosfera solare potrebbe far sì che l'orbita della Luna si abbassi. Una volta che l'orbita della Luna si sarà avvicinata ad una distanza di 18.470 km, incrocerà il limite di Roche della Terra. L'interazione delle maree con la Terra spezzerà la Luna, trasformandola in un sistema ad anello. La maggior parte dell'anello orbitante comincerà poi a precipitare e i detriti impatterano la Terra. Di conseguenza, anche se la Terra non sarà inglobata dal Sole, il pianeta potrebbe essere privo di Luna.
[fonte wikipedia]

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