Toekomst van de Aarde

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Impressie van de verschroeide, onleefbaar geworden aarde wanneer de zon een rode reus wordt over ongeveer 7 miljard jaar.

De biologische en geologische toekomst van de aarde zal op lange termijn van verschillende factoren afhangen. In de directe toekomst zal de rol van de mens in de verandering van het milieu en klimaat een rol spelen, zoals geo-engineering.[1] Op lange termijn zijn andere factoren van belang zoals de mogelijke uitsterving van de mens, de afkoeling van de aardkern, platentektoniek, interactie met andere objecten in het zonnestelsel (zoals kometen) en het feit dat de zon uiteindelijk een rode reus zal worden. Gevolgen hiervan zijn onder andere massa-extinctie, nieuwe ijstijden, en de formatie van een nieuw supercontinent (de Wilsoncyclus).

Menselijke invloed[bewerken]

1rightarrow blue.svg Zie ook Opwarming van de Aarde

Momenteel speelt de mensheid een belangrijke rol in de biosfeer. De invloed van de mens op de aardse ecosystemen is substantieel.[2] Dit heeft al geleid tot het uitsterven van meerdere diersoorten. Vooral sinds de jaren 50 van de 20e eeuw zijn veel diersoorten uitgestorven door menselijke handelingen, met in 2007 een totaalverlies van 10% van alle soorten en nog eens 30% aan soorten die worden bedreigd met uitsterven.[3] Andere door mensen veroorzaakte veranderingen op aarde zijn klimaatverandering en vernietiging van de habitat van veel diersoorten. De hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer is sinds de industriële revolutie met 30% gestegen.[2]

De gevolgen van deze veranderingen in de atmosfeer en op aarde zelf zullen naar verwachting nog vijf miljoen jaar aanhouden, en kunnen leiden tot een grote afname van de biodiversiteit. Andere vormen van menselijk ingrijpen in de natuurlijke toestand van de Aarde zijn het aanleggen van stuwmeren, dijken en inpoldering van laaggelegen gebieden (zonder menselijk ingrijpen zou Nederland grotendeels een moerasdelta zijn met meanderende rivieren) grootschalige ertswinning en fossiele brandstofwinning wat grote invloed op plaatselijke geologie en biotopen heeft in de wingebieden.

Vanuit menselijk oogpunt bestaan er verschillende mogelijke scenario’s voor het einde van de wereld, of in elk geval het uitsterven van de mensheid. Deze variëren van zelf veroorzaakte redenen als een kernoorlog tot invloed van buitenaf zoals een asteroïde-inslag. De kans dat iets dergelijks gebeurt is lastig tot niet te voorspellen.[4] In andere scenario's wordt het einde van de wereld in de nabije toekomst bewust door de mens of de door hem bereikte technologische singulariteit veroorzaakt, bijvoorbeeld doordat alle materie van de aarde wordt omgezet in computronium of in een dysonbol. Er zijn ook scenario's waarbij alle materie in het zonnestelsel, inclusief de zon zelf, wordt 'hergebruikt' door onze nakomelingen in megaschaalconstructies, wat dan betekent dat het hele zonnestelsel zijn einde heeft bereikt als object in natuurlijke toestand en overgaat in een door intelligentie vervaardigde constructie.[5]

Mocht de mensheid echter uitsterven, voordat er belangrijke kunstmatige wijzigingen in de natuurlijke toestand van de Aarde hebben plaatsgevonden, dan zullen sporen van haar bestaan nog lange tijd zichtbaar blijven. Vooral grote bouwwerken zoals snelwegen en gebouwen zullen pas na enkele millennia vergaan. Kanalen, mijnschachten en andere aanpassingen in het landschap zullen nog veel langer zichtbaar blijven.[6]

Willekeurige gebeurtenissen[bewerken]

Asteroïde-inslagen[bewerken]

De Barringerkrater in Arizona; bewijs van de inslag van buitenaardse objecten op aarde.

De zon, met alle planeten die eromheen draaien, beweegt zich voort door de melkweg. Daarbij bestaat de kans dat de zon in de buurt van een andere ster komt.[7] Een dergelijke ontmoeting kan tot gevolg hebben dat bijvoorbeeld de perifocus van asteroïden uit de Oortwolk kleiner wordt, waardoor ze binnen het zonnestelsel belanden en de kans op een asteroïde-inslag op aarde toeneemt.

Een dergelijke asteroïde-inslag kan op zijn beurt een nieuwe massa-extinctie tot gevolg hebben. Dergelijke meteorietinslagen vinden gemiddeld om de 45 miljoen jaar plaats, en grote inslagen gemiddeld om de 100 miljoen jaar.[8] De inslag van een asteroïde met een diameter van vijf tot tien kilometer of groter is genoeg om een wereldwijde milieuramp tot gevolg te hebben. Een van de gevolgen zal zijn dat er een stofwolk ontstaat in de atmosfeer, die het zonlicht lange tijd zal blokkeren en de temperatuur op aarde binnen een week met 15 graden zal doen dalen. Ook zal de fotosynthese van planten gedurende deze tijd stilliggen.

Supernova’s[bewerken]

Binnen de melkweg vindt gemiddeld eens in de 30 jaar een supernova plaats. Gedurende de geschiedenis van de aarde is dit al meerdere keren voorgekomen bij een ster die zich binnen een straal van 100 lichtjaren van de aarde bevond.

Supernova’s binnen deze afstand kunnen de planeet vervuilen met radio-isotopen en zodoende de biosfeer aantasten.[9] Gammastraling van een supernova reageert met stikstof in de atmosfeer, waardoor distikstofmonoxidemoleculen ontstaan. Deze moleculen zullen zorgen voor een afname van de ozonlaag die de aarde beschermt tegen ultraviolette straling van de zon. Een toename van 10-30% aan ultraviolette straling is genoeg om van grote invloed op het leven op aarde te zijn, zoals op fytoplankton, welke aan de basis van veel voedselketen in de oceanen staat.

Een supernova binnen een straal van 32 lichtjaren van de aarde vindt ongeveer om de paar 100 miljoen jaar plaats. Dit kan leiden tot een volledige verdwijning van de ozonlaag, welke pas na enkele eeuwen hersteld zal worden.

Overig[bewerken]

Over miljarden jaren zal de aantrekkingskracht tussen planeten ervoor zorgen dat hun baan om de zon zal veranderen en minder voorspelbaar wordt. Computersimulaties tonen aan dat er een kans van 1% is dat de baan van Mercurius binnen 5 miljard jaar zodanig excentriek wordt, dat het dan heel goed mogelijk wordt dat de aarde in botsing komt met Mercurius, Venus of Mars.[10]

Gevolgen van rotatie en omloop rond de zon[bewerken]

IJstijd[bewerken]

In het verleden heeft de aarde al meerdere ijstijden en bijbehorende glacialen gekend, waarin de noordelijke helft van de aarde grotendeels met ijs was bedekt.

IJstijden kunnen ontstaan door veranderingen in zeestromingen en veranderingen van de continenten door platentektoniek.[11] Volgens de Milankovićtheorie vinden ijstijden plaats door een combinatie van astronomische factoren en aardse factoren. De primaire astronomische factoren die een ijstijd tot gevolg hebben zijn een toename van de excentriciteit van de omloopbaan van de aarde, een lage obliquiteit, en een samenval van de langste dag met de apofocus.[12] Deze gebeurtenissen vinden allemaal periodiek plaats. Zo verandert de excentriciteit bijvoorbeeld gemiddeld om de 100.000 tot 400.000 jaar.[13]

De aarde bevindt zich momenteel in de kwartaire ijstijd, in een interglaciale periode. Deze periode zal naar verwachting over 25.000 jaar aflopen, maar de stijging van de temperatuur op aarde kan de komst van de volgende glaciaal vertragen met 50.000 tot 130.000 jaar.

Obliquiteit en rotatie[bewerken]

De door de maan veroorzaakte getijden op aarde zorgen ervoor dat de rotatie van de aarde langzaam afneemt, met als gevolg een steeds langer wordende siderische dag, en dat de afstand tussen de aarde en de maan toeneemt. Wrijving tussen de aardmantel en de kern, alsmede tussen de atmosfeer en het aardoppervlak, beïnvloeden de rotatie eveneens. Deze verschijnselen zullen ertoe leiden dat in de komende 250 miljoen jaar de lengte van een siderische aardse dag met meer dan 1,5 uur zal toenemen en dat de obliquiteit van de aarde met een halve graad toeneemt.[14]

De maan zal naar verwachting de obliquiteit van de aarde op den duur stabiliseren, waardoor drastische klimaatveranderingen zullen uitblijven.[15] Dit omdat de maan de precessie van de draaias van de aarde vergroot. Maar naarmate de maan verder van de aarde komt te staan, zal deze stabiliserende factor steeds kleiner worden. Over 1,5 tot 4,5 miljard jaar kan de obliquiteit van de aarde zelfs met 90 graden veranderd zijn, met grote klimaatveranderingen en mogelijk zelfs het verlies van alle leven op aarde tot gevolg.[16]

Geodynamica[bewerken]

Pangaea was het laatste supercontinent op aarde

Platentektoniek en de gevolgen daarvan zullen tot ver in de toekomst blijven plaatsvinden. Hierdoor zal het aardoppervlak alsmaar blijven veranderen. Ook tektonische opheffing, erosie en vulkaanuitbarstingen zullen blijven plaatsvinden. Zo wordt verwacht dat de Vesuvius de komende 1000 jaar ongeveer 40 keer zal uitbarsten. In diezelfde periode zullen vijf tot zeven aardbevingen met een kracht van 8 of hoger op de schaal van Richter plaatsvinden langs de San Andreasbreuk. De Hudsonbaai zal 100 meter minder diep worden gedurende de komende 10.000 jaar, en de eilanden van Hawaï zullen 9 kilometer naar het noordwesten verschuiven.[6]

Op lange termijn heeft de platentektoniek continentverschuiving tot gevolg. Dit wordt door twee factoren in de hand gewerkt; de energiegeneratie binnen in de planeet, en de aanwezigheid van een hydrosfeer. Mocht een van die twee verloren gaan, dan zal de contentale drift stoppen.

Er bestaan verschillende voorspellingen en simulaties van hoe dit in de toekomst verder zal gaan. Vrijwel vast staat in ieder geval dat er een nieuw supercontinent zal ontstaan.[17] [18] Er zijn twee scenario’s:

  • Indien de huidige verplaatsing zich voortzet zal Amerika uiteindelijk op Europa en Afrika botsen.[bron?] Op de plaats van de botsing zal een bergketen ontstaan. Ook zal dan over ongeveer 50 miljoen jaar de Middellandse Zee verdwijnen. Dit supercontinent wordt door aanhangers van deze theorie Pangea Ultima genoemd.
  • Het is ook mogelijk dat de huidige verplaatsing niet verder zal gaan maar juist zal omkeren, en Amerika uiteindelijk op Azië botst.[bron?] Dit zal het supercontinent Amazië tot gevolg hebben. Ditzelfde scenario gaat er ook vanuit dat Antarctica zich noordwaarts richting Afrika zal verplaatsen. Over 350 miljoen jaar zal de Grote Oceaan dan niet meer bestaan.

Welk van deze scenario’s het uiteindelijk ook wordt, wat vast staat is dat de formatie van het nieuwe supercontinent ervoor zal zorgen dat 27% van de oceaanmassa zal verdwijnen.[bron?] De formatie van een supercontinent zal ook het milieu sterk beïnvloeden. De bergen die zullen ontstaan als gevolg van de botsingen tussen de continenten zullen het weer op aarde veranderen, en de opwarming van het aardoppervlak zal toenemen, waarna de planeet een periode van opwarming kent gelijk aan die in het Krijt. Aangenomen wordt dat dit, net als bij de formatie van het eerdere supercontinent Pangea, massa-extinctie tot gevolg zal hebben. Uiteindelijk zal ook het nieuwe supercontinent zich weer gaan opsplitsen.

Een ander geodynamisch gevolg in de verre toekomst is dat de buitenkern van de aarde langzaam af zal koelen en zal stollen. Hierdoor zal de solide binnenkern groeien en de buitenkern afnemen.[19] De groeiende binnenkern zal binnen 3 tot 4 miljard jaar de buitenkern grotendeels verzwelgen. Het resultaat zal zijn dat de kern een solide massa van ijzer en andere zware elementen wordt. Hierdoor zal onder andere de platentektoniek tot een einde komen en zal het aardmagnetisch veld sterk afnemen tot zelfs verdwijnen.

Evolutie van de zon[bewerken]

Evolutie van de lichtkracht, radius en temperatuur van de zon.

Hoe de zon zich in de toekomst ontwikkelt is van directe invloed op het leven op aarde.

De zon genereert energie door middel van kernfusie, waarbij voortdurend waterstof in helium wordt omgezet. Momenteel is naar schatting ongeveer de helft van de waterstof in de kern van de zon opgebruikt. Naarmate de zon ouder wordt en er meer waterstof omgezet zal worden, nemen de lichtkracht en hitte die de zon uitstraalt toe. Toen de zon een hoofdreeksster werd, was zijn lichtkracht maar 70% van wat hij nu is. Gemiddeld neemt zijn lichtkracht per 110 miljoen jaar met 1% toe.[20] Over 3 miljard jaar zal naar verwachting de lichtkracht van de zon met 33% zijn toegenomen ten opzichte van het heden. Wanneer over 4,8 miljard jaar de waterstof in de kern geheel opgebruikt zal zijn, zal de lichtkracht zijn toegenomen met 67%.

Wanneer de temperatuur op aarde stijgt door de toenemende lichtkracht van de zon, zal de verwering van silicaatmineralen sneller verlopen. Dit zal de hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer doen afnemen. Binnen 600 miljoen jaar zal de hoeveelheid koolstofdioxide te laag worden voor fotosynthese, waarna planten en bossen in hun huidige vorm niet meer zullen kunnen bestaan.[21] C4-planten zullen het nog ongeveer 0,8 tot 1,2 miljard jaar langer volhouden. Daarna zal de atmosfeer ook voor hen ongunstig worden.[22][23] Wanneer het koolstofdioxideniveau zodanig laag is geworden dat fotosynthese nauwelijks nog mogelijk is, zal het niveau afwisselend dalen en stijgen, waarbij het plantenleven tijdelijk weer opleeft als het koolstofdioxidegehalte toeneemt om vervolgens weer af te nemen wanneer de koolstofdioxideconcentratie daalt. Uiteindelijk zal echter aan al het plantenleven een einde komen.

De toenemende lichtkracht van de zon en de bijbehorende temperatuurstijging zullen er ook voor zorgen dat er meer water verdampt, totdat over 3 tot 4 miljard jaar mogelijk alle oceanen geheel zullen verdampen. In deze toestand kan de aarde nog wel microscopisch leven bevatten, maar complexere levensvormen zullen uitsterven. De atmosfeer van de aarde zal uiteindelijk sterk gaan lijken op die van Venus nu.

Tenslotte zal de zon alle waterstof in zijn kern opgebruikt hebben en overgaan op het verbranden van de waterstof in de buitenste lagen. In dit stadium verandert de zon in een rode reus. Hij verliest hierbij 33% van zijn totale massa, maar de lichtkracht wordt naar verwachting 2730 keer groter dan nu. De verminderde massa zal tot gevolg hebben dat de meeste planeten zich verder van de zon af zullen bewegen, maar de planeten Mercurius en Venus zullen door de opzwellende zon worden verzwolgen. Het lot van de aarde is onzeker; als hij niet zelf mee verzwolgen wordt, zal hij in ieder geval totaal onleefbaar worden door de toenemende temperatuur.[20]

Zie ook[bewerken]

Verder lezen[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties
  1. Keith, David W. (November 2000). Geoengineering the Environment: History and Prospect. Annual Review of Energy and the Environment 25: 245–284 . DOI:10.1146/annurev.energy.25.1.245.
  2. a b (July 25, 1997). Human Domination of Earth's Ecosystems. Science 277 (5325): 494–499 . DOI:10.1126/science.277.5325.494.
  3. (May 2001). The current biodiversity extinction event: scenarios for mitigation and recovery. Proceedings of the National Academy of Science, U.S.A. 98 (10): 5466–70 . PMID:11344295. PMC:33235. DOI:10.1073/pnas.091093698.
  4. Bostrom, Nick (2002). Existential Risks: Analyzing Human Extinction Scenarios and Related Hazards. Journal of Evolution and Technology 9 (1) . Geraadpleegd op 2011-08-09.
  5. artikel Stellar engineering in de engelse wikipedia
  6. a b Dutch, Steven Ian. The Earth Has a Future. Geosphere 2 (3): 113–124 . DOI:10.1130/GES00012.1.
  7. (March 1994). The Close Approach of Stars in the Solar Neighborhood. Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society 35 (1): 1–9 .
  8. (June 1998). No Death Star--For Now. Astrophysical Journal Letters 499 . DOI:10.1086/311367.
  9. (February 2004). Live radioisotopes as signatures of nearby supernovae. New Astronomy Reviews 48 (1–4): 119–123 . DOI:10.1016/j.newar.2003.11.017.
  10. (June 11, 2009). Existence of collisional trajectories of Mercury, Mars and Venus with the Earth. Nature 459 (7248): 817–819 . PMID:19516336. DOI:10.1038/nature08096.
  11. (1999). Earth: evolution of a habitable world (Cambridge University Press).
  12. (December 2006). Simulation of long-term future climate changes with the green McGill paleoclimate model: the next glacial inception. Climatic Change 79 (3–4): 381 . DOI:10.1007/s10584-006-9099-1.
  13. (1991). Insolation values for the climate of the last 10 million years. Quaternary Science Reviews 10 (4): 297–317 . DOI:10.1016/0277-3791(91)90033-Q.
  14. (2004). A long-term numerical solution for the insolation quantities of the Earth. Astronomy & Astrophysics 428 (1): 261–285 . DOI:10.1051/0004-6361:20041335.
  15. (February 18, 1993). Stabilization of the Earth's obliquity by the Moon. Nature 361 (6413): 615–617 . DOI:10.1038/361615a0.
  16. (2002). Is high obliquity a plausible cause for Neoproterozoic glaciations?. Geophysical Research Letters 29 (23): 42–1 . DOI:10.1029/2002GL015902.
  17. (en) http://io9.com/5738492/a-portrait-of-earths-future-supercontinent
  18. (en) http://www.scotese.com/futanima.htm
  19. (May 19, 2011). Melting of the Earth’s inner core. Nature 473: 361–363 . DOI:10.1038/nature10068.
  20. a b (2008). Distant future of the Sun and Earth revisited. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 386 (1): 155–163 . DOI:10.1111/j.1365-2966.2008.13022.x.
  21. Circumstellar Habitable Zones to Ecodynamic Domains: A Preliminary Review and Suggested Future Directions door Heath, Martin J.; Doyle, Laurance R.
  22. Caldeira, Ken; Kasting, James F. (December 1992). The life span of the biosphere revisited. Nature 360 (6406): 721–723 . PMID:11536510. DOI:10.1038/360721a0.
  23. (2000). Reduction of biosphere life span as a consequence of geodynamics. Tellus B 52 (1): 94–107 . DOI:10.1034/j.1600-0889.2000.00898.x.