Существующие континенты движутся к слиянию в один — это лишь вопрос времени, считают большинство исследователей. Группа ученых решила выяснить, что будет с обитаемостью Земли после того, как это слияние завершится. Как оказалось, температура на планете существенно вырастет при любом исходе. Но в случае формирования одного из двух возможных суперконтинентов на суше станет намного холоднее. Если возникнет второй суперконтинент, доля обитаемой твердой поверхности, напротив, возрастет. Почему так получается и что из этого следует?
Амазия (Amasia), один из двух наиболее вероятных суперконтинентов Земли на первой стадии его формирования. Вид со стороны северного полюса Земли. Примерно так он может выглядеть из космоса через 200 миллионов лет. Примерно — потому что фактически значительная его часть должна быть скована льдами, как и остатки Северного Ледовитого океана, зажатые между бывшей Северной Америкой и Евразией / ©NICOLLE R. FULLER/SCIENCE SOURCE
Ученые во главе с Майклом Вэем (Michael Way) из Института космических исследований имени Годдарда (США) проверили, насколько обитаемой окажется наша планета через 200-250 миллионов лет. Как выяснилось, в случае формирования суперконтинента Амазия (Америка плюс Азия) в высоких широтах климат будет заметно более холодным, чем при образовании Авмерики (Австралия плюс Америка) на экваторе. Пригодность планеты для обитания в случае «победы» Амазии окажется намного ниже. Современное сельское хозяйство в ее условиях становится в значительной степени невозможным. Новая работа также позволит точнее оценить обитаемость экзопланет земного типа.
В XXI веке необходимость оценить обитаемость других потенциально обитаемых планет заставила исследователей разработать шкалу «климатической обитаемости». Согласно ей, зоны со средней температурой ниже нуля по Цельсию либо необитаемые, либо ограниченно обитаемые.
На первый взгляд странно, поскольку современная Россия в таком случае лежит в основном вне зоны обитаемости. Однако у классификации есть смысл: современная сложная жизнь базируется на автотрофах-растениях, и в зонах, где температура ниже нуля, растения практически не фотосинтезируют. Иными словами, все эти зоны — временно обитаемые или обитаемые только тогда, когда температура там положительна. Ученые называют это «частичной обитаемостью». С такой точки зрения современная Земля имеет обитаемость 85%. Из этой цифры практически полностью исключены арктические и антарктические пустыни, но не Сахара и иные неарктические пустыни.
Авторы новой работы, опубликованной в Geochemistry, Geophysics, Geosystems, рассчитали климат для двух основных сценариев географии далекого будущего. Первый из них — формирование суперконтинента Амазии (Amasia) в результате слияния Америки и Евразии, двигающихся на север (а затем и слияния с остальными континентами). Примерный прогнозируемый маршрут этого процесса можно наблюдать на видео ниже:
Второй сценарий — формирование Авмерики (Aurica), континента, вытянутого вдоль экватора (лучше смотреть на удвоенной скорости):
Сегодня научное понимание тектоники плит недостаточно продвинуто, чтобы точно предсказать, какой из двух суперконтинентов сформируется на практике: нынешние скорости и направления движения литосферных плит в принципе совместимы с обоими вариантами. Однако, как отмечают авторы новой работы, само формирование будущего суперконтинента примерно в эти сроки мало у кого вызывает сомнения.
Из геологической истории планеты известно, что суперконтиненты на ней формируются и распадаются циклически, раз в 400-600 миллионов лет. Последний раз суперконтинент сформировался 330 миллионов лет назад и назывался Пангея. Около 180 миллионов лет назад, в юрском периоде, он распался. Из этого достаточно очевидно, что сейчас Земля находится в середине цикла формирования следующего суперконтинента, и через 200-250 миллионов лет его появление было бы вполне ожидаемо.
В случае формирования Амазии основная ее часть будет сосредоточена вокруг Северного полюса. Внутренние моря — остатки Северного Ледовитого океана — окажутся надежно изолированы от теплых течений типа Гольфстрима, отчего получат стабильное ледовое покрытие. Ледниковый щит неизбежно накроет и большую часть суши. В этом сценарии Антарктида останется неприсоединенной к суперконтиненту и тоже будет покрытой льдом.
Несмотря на это, средняя температура планеты будет намного выше, чем сегодня (когда она плюс 15) и станет примерно равной микулинскому межледниковью, достигнув плюс 17,2. Причина — в росте светимости Солнца на 1,9%. Астрономы достаточно давно установили, что с возрастом яркость звезд растет, и для светила нашего класса скорость роста определена настолько точно, что ее можно предсказать на сотни миллионов или даже несколько миллиардов лет вперед.
Однако более высокая температура планеты в среднем не означает более высокую обитаемость. Ведь почти вся суша будет лежать в высоких широтах, и уровень ее обитаемости упадет до 58% — от 85% сегодня. Это серьезное падение обитаемой площади, до 30%. Более того: в сегодняшнем мире более 90% видов существуют вне зон умеренного климата, а на Амазии будет немного территорий теплее современного умеренного климата. Поэтому фактическое биоразнообразие в таком будущем планеты должно упасть на многие десятки процентов.
Принципиально иной будет Земля в случае формирования Авмерики. Как легко видеть выше, этот континент будет включать даже Антарктиду. То есть практически вся суша сконцентрируется в низких широтах. А там лед и снег смогут существовать только на вершинах самых высоких гор. Лишь малая часть солнечных лучей будет отражаться льдами обратно в космос. В итоге средняя температура на планете станет плюс 20,7 — почти как в мезозое. Поэтому доля обитаемой суши в «авмерийском» будущем составит 99,8% — намного выше, чем сегодня, и на две трети выше, чем в сценарии Амазии.
Следует отметить, что почти вся эта суша будет иметь экваториальный и тропический климат. Очевидно, биоразнообразие на ней в связи с этим станет исключительно высоким. С точки зрения пригодности к сельскому хозяйству современного типа Авмерика, опять же, лучше нынешней Земли и несопоставимо лучше варианта Амазии.
На первый взгляд, при нынешнем уровне представлений о тектонике плит слегка рано прогнозировать, какой будет земная суша через четверть миллиарда лет. Но авторы новой работы правы в том смысле, что формирования суперконтинента все равно избежать нельзя. А взяв за точки отсчета Амазию («вся суша на полюсах») и Авмерику («вся суша на экваторе»), они очертили границы изменчивости земного климата в любом возможном сценарии будущего планеты.
Еще важнее то, что с цифрами на руках удалось показать: обитаемость планеты земного типа серьезнейшим образом зависит от расположения континентов, в особенности — суперконтинентов. Разница между 58% и 99,8% обитаемости для исследованных сценариев колоссальна и означает, что любой будущий анализ обитаемости экзопланет должен учитывать расположение континентов на них.
Это важно: в ближайшие десятки лет (а и то и ближайшие годы) крупные телескопы получат данные о расположении континентов на ближайших к нам планетах, доступных для транзитного метода наблюдений. Иными словами, на тех планетах, что проходят между диском своей звезды и нами. Сегодня известны десятки таких планет с размерами, близкими к земным.
Но новая работа важна не только тем, что позволяет отделить потенциально менее обитаемые планеты (с «Амазиями») от потенциально более обитаемых (с «Авмериками»). Дело еще в том, что, как уже не раз отмечали другие исследовательские группы, если внеземные цивилизации существуют, они неизбежно будут оказывать серьезное воздействие на климат своей планеты — либо непреднамеренно, как люди сегодня, либо преднамеренно, как это предлагал советский климатолог Михаил Будыко в прошлом столетии (чтобы сделать северные части СССР полноценно обитаемыми).
Если наши телескопы заметят планеты земного типа у звезд вроде Солнца, имеющие приполярные суперконтиненты (типа Амазии) и получающие от своей звезды столько же тепла, что и Земля, но при этом лишенные ледового покрова, — это может стать серьезным аргументом в пользу тщательного дальнейшего анализа. Ведь подобная аномалия способна указать на существование внеземных цивилизаций.
Правда, большинство планет земного типа во Вселенной вращаются вокруг совсем других звезд — красных карликов. Поскольку к ним принадлежит три четверти всех существующих светил, там же должны находиться как минимум три четверти землеподобных планет. У красных карликов расположение суперконтинента означает для обитаемости немного меньше, чем на Земле. 95% излучения подобных звезд — в инфракрасном диапазоне, а лед не может отражать такие лучи в космос. Соответственно, даже на приполярных континентах планеты в зоне обитаемости стабильных ледовых шапок не будет.
Тем не менее отслеживать позиции суперконтинентов будет важно и для планет под красными солнцами. Напомним: чтобы быть обитаемыми, им нужно получать достаточное количество излучения от светила. Поскольку светимость красных карликов в десятки и более раз ниже, чем у Солнца, это возможно, только если планета намного ближе к своей звезде. Но начиная с определенной дистанции, звезда тормозит вращение планеты вокруг ее оси так сильно, что экзопланета начинает смотреть на свое светило все время одной стороной. Каждый из нас много раз видел пример подобной «синхронизации»: Луна смотрит на Землю именно таким образом.
В этом сценарии наличие суперконтинента на освещенной стороне планеты — а земные астрономы с новыми телескопами смогут его зафиксировать — окажется еще важнее, чем при изучении систем типа Солнечной. Если на вечно освещенной стороне планеты у красного карлика есть суперконтинент — значит, там возможны и наземные растения, и сложная сухопутная жизнь. Если же там нет суперконтинентов и все они сосредоточились на вечно теневой стороне планеты, места для сухопутной жизни там предельно мало. Ясно, что подробное изучение таких планет менее перспективно, чем тех, где континенты на «светлой стороне».
Пока науке до конца не ясно, есть ли тектоника плит на планетах у красных карликов — не препятствует ли приливной захват такой тектонике. Если тектоника все же есть, каждое перемещение суперконтинента с освещенной стороны на темную будет означать уничтожение сложной сухопутной жизни. Ведь без света растения не смогут фотосинтезировать, а после их гибели исчезнут и травоядные, и хищники.
При отсутствии тектоники планета у красного карлика играет в своего рода лотерею. В случае «выигрыша» часть ее континентов (а то и суперконтинент) раз и навсегда находится на освещенной стороне, и тогда экзопланета идеальна для жизни. При «проигрыше» ее суперконтинент будет на теневой стороне, а для жизни останутся лишь моря и океаны. Судя опыту земной биосферы, суммарная биомасса в океанах в десятки раз ниже, чем на суше, хотя океаны куда больше по площади. То есть биологически океаны крайне пустынны в сравнении с сушей. Сомнительно, что шансы на разумную жизнь у миров без освещенной суши могут быть действительно высоки.
Комментарии
Александр, спасибо за ваш труд. Замечательная статья, обожаю ваши лонгриды. Если уж делать - так по большому!
Спасибо.
"Поскольку к ним принадлежит три четверти всех существующих светил, там же должны находиться как минимум три четверти землеподобных планет." Э э э э э э э э э. Очень голословное утверждение.
Почему же? Известно, что вокруг красных карликов вполне много планет размером и массой близких к Земле, и находящихся в зоне обитаемости.
"На первый взгляд странно, поскольку современная Россия в таком случае лежит в основном вне зоны обитаемости"
Ну вообще это правда и не странно, страна для жизни не пригодна.
Ну, скажем так, не совсем непригодна, просто, может быть не очень пригодна, но ведь не совсем же. В Архангельске люди живут веками, хотя среднегодовая там до недавнего времени была ниже нуля. Просто, конечно, не так много их там живет.
П.С.: простите, был неправ: в Архангельске в XX веке средняя температура была все же несколько выше нуля, примерно на градус. Да, получается, крупных городов в зоне "ниже среднегодового ноля" у нас действительно нет.
«Если наши телескопы заметят планеты земного типа у звезд вроде Солнца, имеющие приполярные суперконтиненты (типа Амазии) и получающие от своей звезды столько же тепла, что и Земля, но при этом лишенные ледового покрова, — это может стать серьезным аргументом в пользу тщательного дальнейшего анализа. Ведь подобная аномалия способна указать на существование внеземных цивилизаций.»
Такие цивилизации должны опережать нас в развитии на 250 млн лет. И я сильно сомневаюсь, что они позволят нам наблюдать их жизнь.
"Такие цивилизации должны опережать нас в развитии на 250 млн лет."
Почему? Между циклами суперконтинентов на разных планетах у разных звезд нет никакой синхронизации.
“ обитаемость планеты земного типа серьезнейшим образом зависит от расположения континентов, в особенности — суперконтинентов.”
Логично предположить, что мы ищем планеты похожие на нашу. И если у них (планет) есть суперконтиненты и « но при этом лишенные ледового покрова,» и «подобная аномалия способна указать на существование внеземных цивилизаций», которые «неизбежно будут оказывать серьезное воздействие на климат своей планеты ..преднамеренно», то так как вы пишите: «сейчас Земля находится в середине цикла формирования следующего суперконтинента, и через 200-250 миллионов лет его появление было бы вполне ожидаемо.» то логично предположить , что цивилизации, живущие на планетах, которые отвечают признакам выше, опережают нас в развитии примерно на те же 200-250 млн. лет.
Циклы суперконтинентов совсем не обязательно совпадают с наличием на планете сложной (и разумной) наземной жизни. Три предшествующих суперконтинента были на Земле в эпоху, когда никакой цивилизации там не было.
« Циклы суперконтинентов совсем не обязательно совпадают с наличием на планете»
Я говорю о совокупности признаков, которые вы в статье указали.
Но с чего вы взяли, что внеземная цивилизация при этом сформируется на 250 млн лет раньше нашей? Что мешает ей сформироваться в период существования суперконтинента, и иметь тот же возраст, что и наша? В ходе такого воздействия (выбросы СО2, допустим) льды могут растаять, и планеты с климатическим режимом Амазии действительно станут более обитаемыми, что будет выглядеть из космоса несколько аномально. Однако это вовсе не значит, что цивилизация там существует 250 млн лет. Как показывает наш опыт, чтобы сделать климат существенно теплее, достаточно считаных сотен лет существования индустриальной цивилизации.
« чтобы сделать климат существенно теплее, достаточно считаных сотен лет существования индустриальной цивилизации»
Да.
Но тогда нет выполнения условия о едином континенте.
"Да.
Но тогда нет выполнения условия о едином континенте."
Понимаете: цивилизация может возникнуть и без суперконтинента на ее планете, и с ним. То есть, наличие цивилизации никак не связано с таким суперконтинентом. А вот наличие суперконтинента в высоких широтах без обширного оледенения (с учетом расстояния от планеты до ее звезды) -- да, может быть признаком такой цивилизации.
« Понимаете: цивилизация может возникнуть и без суперконтинента на ее планете, и с ним»
Да. Конечно это понятно.
« А вот наличие суперконтинента в высоких широтах без обширного оледенения (с учетом расстояния от планеты до ее звезды) -- да, может быть признаком такой цивилизации»
Мы же исходим из того, что сравниваем с нашей планетой и нашей цивилизацией, и ищем планеты похожие на наши. И циклы образования там континентов можем предположить похожими на наши (по образу и подобию).
Можно конечно допустить, что цивилизация там развилась за несколько сотен тысяч лет до образования суперконтинетов (т.е. их цивилизация пройдёт путь развития ближе концу цикла в 400-600 млн. лет), но тогда развитие жизни будет уже не похоже на наше.
Мы можем найти планеты, где наличие суперконтинента в высоких широтах без обширного оледенения, обусловленного воздействием на климат своей планеты непреднамеренно, как люди сегодня. Тогда там можно сказать закат цивилизации.
Ещё раз уточню, что мы ищем планеты похожие на нашу. И предполагаем что циклы развития там такие же. И исходя из ЭТОГО я делаю вывод, что там цивилизация на 200 млн. лет опережает нас в развитии.
Конечно это все допуски.
А вообще тема интересная. И спасибо за статью.
Далеко не факт. Как показывает текущее положение вещей, для развития от губок до нас достаточно что-то около 1 млрд. лет. Так что вполне в прошлые эпохи могли существовать какие-то разумные виды, и они вполне могли успеть исчезнуть.
Теория плавающих по поверхности континентов конечно занимательна, однако не совсем соответствует наблюдаемым явлениям. Была неоднократно предложена версия, что Земля расширяется. То есть в начале была сплошная суша. По мере расширения Земли в объёме эта суша раскололась сначала на суперконтиненты, а в дальнейшем, по мере увеличения в объёме нашей планеты, сформировался современный облик. Поэтому все рассчёты данных исследователей могут направить по ложному следу
"Теория плавающих по поверхности континентов конечно занимательна, однако не совсем соответствует наблюдаемым явлениям. Была неоднократно предложена версия, что Земля расширяется."
Почему же она не соответствует? Плотность континентальной коры известна, океанической -- известна, плотность мантии (и ее верхних слоев) тоже известна, благо надежно оценивается по распространению в ней волн. Континентальная кора менее плотная, чем океаническая, или верхние слои мантии. Как же он при этом может не плавать над более плотными слоями? Никак, Архимеда еще никто не отменял.
"Была неоднократно предложена версия, что Земля расширяется. "
Предложена - неоднократно. Доказана наблюдениями -- еще ни разу. См.: https://www.nature.com/articles/271316a0 и https://academic.oup.com/gji/article/61/1/95/602793
Понимаете, чтобы Земля расширялась в объеме, нужны какие-то убедительные физические и химические причины, это раз. С ними сложно. Во-вторых, нужны признаки этого явления -- с ними тоже пока никак.
"То есть в начале была сплошная суша."
Вода была в составе Земли с самого начала (это видно и по древнейшим образцам пород, и по изотопному составу земной воды), а в силу ее удельного веса она неизбежно должна была находиться на поверхности. Куда ее можно деть в рамках гипотезы "сначала была сплошная суша"?
Могу только посоветовать почитать мысли по поводу всех этих явлений в крайне попсовой книжице "верхом на бомбе" по мне так убедительно. Ничем не хуже плавающих туда-сюда континентов
Бонусом там объясняется, откуда на планете Земля вода, ведь по вопросу её возникновения консенсуса так до сих пор нит)
Ах да, ваша статья про атомную станцию Билл Гейтса очень даже отличная. Думаю на этом ресурсе даже и споров не возникло, прозападный вы агент или просто за науку)
А здесь же можно редактировать пост, не нужно прикреплять последующие мысли "лесенкой".
По поводу сомнений в геологич развитии Землм можете почитать отличную науч-поп книжку Маршии Бьорнеруд "Осознание времени. Прошлое и будущее Земли глазами геолога". Думаю, она разрешит ваши сомнения.
Предположительно, бульварная гипотеза о "расширяющейся Земле" вызвана к жизни наблюдениями вулканически поднимающихся островов, и неправильной интерпретацией этого явления.
200-250 миллионов лет --- огромный срок для хомо сапиенса как вида, ему не более 2,4 - 2,8 млн лет.
В связи с этим немного комично выглядят границы существующих стран, которым и 200 лет многим нет (и странам и гос границам). Да, конечно, понятно, что это сделано для легкости ориентации глаза совр человека, натренированного на политической карте мира 21 века.
Но, неизвестно, что вообще будет с политикой через 0,25 млрд лет. И с сельским хозяйством тоже - подозреваю, как таковое оно вряд ли будет работать, скорее всего, будет какой-то вид синтеза.
И с видом хомо также непонятно что будет. Зачем будет нужен совр вид - руки, ноги, если скорее всего все действия будут выполнять роботы. Зачем будет производить кучу энергии на поддержание этой ненужной функциональности - руки, ноги, кишечник и т.д. Очень возможно, что пройдут пара десятков биотехнологических эволюций, и внешний вид человечества, функциональность, потребление энергии, возможности и т.д. изменится навсегда и радикально.
Отзвуки современных дискуссий по температуре пов-ти земли также умиляют. Нужна ли будет тамошнему человечеству (если оно сохранится хотя бы в близком к современности виде) твердая поверхность как таковая, или колонии мозгов будут летать на станциях по воздуху аки по суху, используя термояд и антигравитацию? Кто знает....
В любом случае пытаться просчитать проблемы таких времен несколько странно. Вряд ли наши современные хлопоты (температура, с\хоз-во, и т.д.) будут иметь значение в такое далекое будущее время.
"Зачем будет нужен совр вид - руки, ноги, если скорее всего все действия будут выполнять роботы."
Вы бегаете или размножаетесь при помощи роботов? Слово "зачем" в отношении облика успешного вида не имеет смысла. Любой вид без давления отбора сохраняет свой внешний вид просто потому, что менять его нет смысла.
". Нужна ли будет тамошнему человечеству (если оно сохранится хотя бы в близком к современности виде) твердая поверхность как таковая, или колонии мозгов"
С биологической точки зрения превращение человека в колонию мозгов сомнительно. Вот в олигофренов -- да, такая вероятность есть. А в "колонию мозгов -- нет Даже нынешнее развитие цивилизации уже уменьшило размеры головного мозга людей на 5-10%. Сомнительно, что будущие процессы увеличат объем мозга снова хотя бы до уровня палеолита, н то что до "колоний летающих мозгов".
насчёт температур невозможно говорить так однозначно, в одном случае это 15 градусов в другом +21. За последние 100 лет температура поднялась на 1 градус. Соответственно за 1 тысячу лет поднимется на 10 градусов, а за 10 тысяч на 100 градусов и все каюк всему живому. Благо я человек разумный и понимаю что это вызвано деятельностью человека и больше чем на 3-5 градусов температура Земли средняя не повысится, а всех несогласных будут вешать не смотря на всеобщий гуманизм, так как они по сути они своими действиями действуют против человечности. Я к тому что тут много переменных, тут даже нельзя сказать какой будет температура через 10 тысяч лет, не то что какая температура через 100 млн лет. Кстати при сегодняшних выбросах в 2 части (сейчас даже чуть больше) на миллион, это 0,0002% при концентрации 0.04% сегодня. Посчитаем, что через 200 лет концентрация удвоится. А если умножить на 10000 лет то концентрация станет равной 2%, что уже смертельно для человека. А всего 10 тысяч лет и это будет раньше, чем добудут всю нефть и весь газ. Так что таки думаю человеку хватит разума перейти на безуглеродную энергетику это раз, а второе - невозможно точно сказать температуру и состав атмосферы даже через 10 тысяч лет, тем более 100 млн. лет.
"нельзя сказать какой будет температура через 10 тысяч лет, не то что какая температура через 100 млн лет"
Разумеется точно предсказать нельзя. Речь идет о прогнозе "при прочих равных", в предположении сегодняшней (по остальным параметрам) климатической системы.
Все планеты Вселенной обитаемы , у всех планет есть невидимые для нас энергомиры - параллельные миры , другие измерения - вот они все населены всевозможными инопланетянами .
Америка , Африка , Австралия и Антарктида уйдут под воду - останется только Евразия и будет на Земле жить один народ , будет один язык и одна единая научно обоснованная религия . Так надо чтобы развитие человечества пошло быстрее и так задумано свыше
Все равно, хоть убейте не понимаю как возможен второй вариант. Почему прекратится расширение молодого Атлантического океана и Америки поплывут обратно? Вот в Амазию я верю больше. Она не противоречит моим представлениям.