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地球もいつかは滅びます・・・それは何年後?どんな風に?

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本記事は、When Will The Earth Die? Theories And Other Possibilities
翻訳・再構成したものです。
配信元または著者の許可を得て配信しています。

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読了時間 : 約6分25秒

宇宙論の基本を理解している人なら、遠い将来、私たちの地球が滅びることは確実であることを認識しているでしょう。しかし、問題はその方法と時期なのです。地球の滅亡は、生物学的、地質学的な2つの方法で説明できます。

 

地球は、放射性物質による年代測定法で、45億年前に誕生したとされています。そこから生命が誕生するまでに10億年ほどの時間を要しました。

 

その後、幾度もの氷河期、小惑星の衝突、そして数回の質量爆発を経て、現在に至っています。直近の100年間だけでも、地球は核戦争を経験し、気候の激変を経験しました。では、地球はいつ滅びるのでしょうか?それは、科学者たちが長い間解決しようとしてきた問題であり、簡単には答えられません。

 

地球、太陽系、天体の仕組みなどについて知り得た知識をもとに、研究者たちは地球滅亡のシナリオを結論付けてきました。

 

地球の未来に与える人間の影響力

完新世絶滅期と呼ばれる、6回目の、そして現在進行中の大量絶滅は、地球上の人間活動の直接的な結果です。2019年、生物多様性と生態系サービスに関する世界評価報告書によると、100万種近い動物や植物が、人間の影響の増大により、数十年以内に絶滅する危機に直面しています。

 

1950年代以降、人類の技術進歩に伴う爆発的な人口増加は、地球の生態系に多大な影響を及ぼしました。かつて地球上に生息していた哺乳類、爬虫類、魚類、無脊椎動物の多くの種が絶滅しています。

 

現在、生物種が絶滅していく速度は、平均的な背景での絶滅速度の1000倍にも上ると推定されています。大気中の二酸化炭素濃度は、産業革命以来30%も上昇しています。

 

核による大虐殺、実験による災害、遺伝子操作による病気など、人間の行為によって絶滅する可能性はいくつかあります。

 

核飢饉

1946年7月25日、「クロスロード作戦ベーカー実験」での水中爆発で生じたキノコ状の雲と水柱。

 

20世紀の最も重要な発見のひとつである核兵器は、地球上のすべての生命体に悲惨な影響を与える可能性があります。地球表面での大規模な核戦争は、おそらく「核の冬」のような大災害を引き起こすと仮定されています。

 

理論的には、核兵器が爆発した後に放出される放射性降下物は、地表に届く直射日光のほとんどを遮り、地球規模の冷却をもたらすため、「核飢饉」と呼ばれる、広範囲で作物の不作や飢餓を引き起こします。1983年に研究者グループによって行われた研究によると、高レベルの紫外線、低温、視界が長時間続くと、文明の重要なサポートシステムを崩壊させる可能性があるということです。

 

かなりの規模の核戦争は、主に放出される放射性降下物から長期的な影響を及ぼす可能性が高く、最初の出来事から数十年、数百年、あるいは千年単位で続く「核の冬」をもたらす可能性もあります。

 

2013年の核戦争防止国際医師会議の報告書によると、インドとパキスタンの間で核兵器の交換が行われた場合、20億人以上が飢餓に直面するとされています。

 

小惑星・彗星の脅威

 

2つの天体の衝突をイメージした絵図
画像出典:NASA

 

期限:少なくとも5億年

 

約6,600万年前に起きた巨大な小惑星の衝突は、恐竜が地球上から絶滅した決定的な要因であると多くの人が考えています。同じようなことが人類にも起こる可能性は十分にあります。しかし、それはいつになるのでしょうか?

 

小惑星(および彗星)の衝突は珍しいことではなく、太陽系全域で目撃されていますが、大きな影響を及ぼすと思われるのは、主要な出来事です。地球の歴史を簡単に見てみると、月の形成から水の起源、そしていくつかの大量絶滅に至るまで、生命の進化の歴史にこうした衝突が大きく関わっています。

 

過去の小惑星衝突に関する広範な研究から、小惑星の大きさと地球への衝突頻度の間に逆相関があることがわかりました。直径1kmの小惑星(天体)は50万年に1度、直径5kmの大きな天体は2000万年に1度、地球に衝突しています。

 

直径10km以上の小惑星が最後に衝突したのは、今から約6600万年前です。この衝突のタイミングは、白亜紀と古第三紀の境界と完全に一致します。

 

1979年、地質学者は西オーストラリアで大きな衝突クレーターを発見しました。最近になって、このクレーターの年代は22億年前と推定されました。このクレーターの年代は、氷河期が終わった時期と一致しているのです。

 

重要な小惑星や隕石の衝突を予測するのは簡単ではありません。今後5億年、あるいは数十億年の間に起こるかもしれません。

 

ガンマ線バースト(GRB)

 

ガンマ線バーストのメカニズム
画像出典:NASA

 

期限:50万年?

 

ガンマ線バースト(GRB)は、宇宙の至る所でランダムに発生するエネルギーの電磁気的爆発であり、すべての生命体に害を及ぼす危険なものです。幸いなことに、これまでに記録されたGRBはすべて我々の銀河系の外で発生しています。

 

GRBに関する有力な説は、ガンマ線バーストがめったにない、銀河の外側の領域で生命が繁栄する可能性が高いというものです。

 

地球上の生物は、天の川銀河に位置する地球とその大気のおかげで、ガンマ線から比較的安全です。それが受ける電離放射線(X線、ガンマ線)のほとんどを吸収するからです。地球から6000光年の距離にあるガンマ線バーストが発生した場合、最も可能性が高いのは、数秒間、紫外線がわずかに増加することです。

 

しかし、もし(同じ距離からでも)GRBの発光経路が地球をまっすぐに横切れば、壊滅的な被害をもたらし、大量絶滅を引き起こす可能性があります。

 

2017年8月、宇宙観測所は、約1億3000万光年先の「うみへび座」で短いガンマ線バーストを検出しました。このGRB(指定GRB 170817A)は、2つの中性子星が合体することで発生したもので、これまで観測された中で最も近いGRBです。

 

意外なことに、天の川銀河ではGRBは観測されておらず、謎のままでした。しかし、研究者たちは、GRBの候補となりうるものを特定することができました。約8,000光年先にあるウォルフ・ライエ星(WR104)は、50万年後に超新星爆発を起こす可能性があり、その時、GRBが発生します。その強力な放射の通り道に、私たちの惑星がある可能性はほんのわずかです。

 

太陽放射の増大と複雑な生命体の絶滅

期限:6億年~13億年

 

太陽系で唯一の星である太陽は、地球を含むすべての惑星に強い影響を及ぼしています。そのエネルギー(太陽光)は、地球上のあらゆる生物の生存に不可欠なものです。しかし、この先、太陽はどうなってしまうのでしょう?そして、それは惑星にどんな影響を与えるのでしょうか?

 

時間の経過とともに、太陽の光度は徐々に増加し、その結果、地表に到達する日射量は多くなります。現在、太陽の輝度の増加率は、1億年で約1%、10億年で10%。過去45億年の間に、30%も輝度が上がったと言われています。

 

地球の大気に到達する日射量が増加すると、ケイ酸塩鉱物の風化速度が速くなります。今後6億年で、CO2濃度はC3炭素固定光合成が維持できないレベルまで下がると予想されています。

 

この段階で、樹木や森林の生命は徐々に減少していくと考えられます。草本植物(C3)が最初に地球上から姿を消し、次に落葉樹林、そして最後に常緑樹林が姿を消します。

 

大気中の二酸化炭素濃度が低下することで、多細胞生物が絶滅する連鎖が起こるのです。

 

世界の海の蒸発

 

期限:11億年~28億年

 

今から約10億年後、太陽の光度が現在より10%高くなると、地球の平均気温は約47℃(華氏116度)になると言われています。このとき、地球は温室効果の暴走を起こし、今後1億年かけて海水が蒸発することになります。

 

しかし、大気圧が低くなれば、世界の海の消失は遅くなる可能性があります。将来、大気圧が低下すれば、温室効果が低下し、地球の気温を効果的に下げることができるでしょう。

 

太陽光量の増加により、地球の表面温度は28億年後には149℃(華氏300度)に達すると言われています。そのような状況では、地球の生命存在の証拠も消滅してしまうと予想されます。

 

それを超えると、地球は安定した温度上昇を経験することができます。しかし、(液体の水がまだ存在する場合)湿った温室効果を経る可能性もあります。その場合、40億年後に地球の表面温度は1,300℃に達する可能性があります。

 

地球が膨張する太陽に飲み込まれる

 

赤色巨星期に推定される太陽の大きさと現在の大きさとの比較
画像出典:Wikimedia Commons/Mysid

 

期限:60億年~76億年

 

太陽は約46億年前に誕生し、恒星進化論によれば、すでにその生涯の半分を過ごしています。この星はその生涯のほとんどを安定した状態で過ごしてきました。しかし、核から水素がなくなると、急激でかなり激しい変化を遂げます。

 

毎秒約6億トンの水素をヘリウムに燃やしてエネルギーを生み出しているのです。このエネルギーが核から抜け出るのに約1万年から17万年かかると言われています。

 

今から約54億年後、太陽は赤色巨星期に入ります(超新星爆発を起こすほどの質量はない)。その後約10億年間は、現在の200倍以上に膨張し、水星や金星、そして地球を飲み込むことになります。

 

その他の可能性

私たちの銀河系には、単独で動くことが知られている星があります。太陽と太陽系全体が銀河系の中心を回っているため、そのような暴走星に遭遇する可能性がわずかにあります。この出来事は、予想通り、現在の太陽系の姿を崩壊させる可能性があります。近傍に別の星があると、内太陽系の小惑星を大量に引き寄せる可能性が高く、危険でしかありません。また、惑星の軌道における長期的な重力摂動も考慮する必要があります。

 

最新の研究によると、月は1年に5cmずつ地球から遠ざかっているそうです。そして、もし万が一、惑星と衛星の両方が膨張する太陽に飲み込まれずに済んだら、潮汐ロック【共通重心の周りを公転している二つの天体の一方または両方が、潮汐の影響により自転周期と公転周期が等しくなっている状態】は維持されたまま、より大きく安定した軌道を回ることになるでしょう。このような流れは、今から約500億年後に起こります。

 

赤色巨星期が終わると、太陽は白色矮星に変化します。白色矮星は地球の約20万倍の密度を持つため、太陽は現在よりもはるかに大きな引力を持つようになります。このとき、木星や土星だけでなく、残りの内惑星も時間をかけて消滅する可能性があります。

 

それでも、仮に地球が奇跡的に全滅を免れたとしたら、どうなるのでしょう?もしそうなら、地球の最終的な運命は、数兆年後に黒色矮星(太陽型恒星のライフサイクルの理論的な終わり)に食い尽くされることになるのです。

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