Πώς να επιβιώσετε την Ημέρα της Κρίσης
Ας είμαστε αισιόδοξοι και ας υποθέσουμε ότι καταφέρνουμε να αποφύγουμε ένα πυρηνικό ολοκαύτωμα που προκλήθηκε από τον εαυτό μας, έναν αστεροειδή μεγέθους εξαφάνισης ή θανατηφόρα ακτινοβολία από μια κοντινή σουπερνόβα. Αυτό αφήνει περίπου 6 δισεκατομμύρια χρόνια έως ότου ο ήλιος μετατραπεί σε κόκκινο γίγαντα, που διογκώνεται στην τροχιά της Γης και λιώνει τον πλανήτη μας. Ακούγεται πολύς χρόνος.
Αλλά μην χαλαρώνετε πολύ. Το Doomsday έρχεται πολύ νωρίτερα από αυτό.
Η Γη βρίσκεται, κατά κάποιο τρόπο, σε ένα επισφαλές σημείο στο ηλιακό σύστημα. Υπάρχει ένα εύρος τροχιακών αποστάσεων μέσα στις οποίες ένας πλανήτης μπορεί να έχει τόσο υγρό επιφανειακό νερό (το οποίο πιστεύεται ότι είναι απαραίτητο για τη ζωή) όσο και αρκετό ατμοσφαιρικό CO2 να συνεχίσει τη φωτοσύνθεση. Αυτή η περιοχή ονομάζεται κατοικήσιμη ζώνη φωτοσύνθεσης. Η Γη περιφέρεται ελάχιστα εντός της ζώνης του ήλιου. Μερικοί επιστήμονες εκτιμούν ότι η εσωτερική άκρη βρίσκεται μόλις 7,5 εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά, που είναι μόνο το 5 τοις εκατό της απόστασης μεταξύ της Γης και του Ήλιου.
Και αυτή η εσωτερική άκρη απομακρύνεται. Ο ήλιος μας είναι μια τεράστια μπάλα αερίου που συγκρατείται από τη δική του βαρύτητα. Στο κέντρο του, η έντονη πίεση και η θερμότητα συγχωνεύουν πυρήνες υδρογόνου μαζί για να σχηματίσουν ήλιο. Χρειάζονται τέσσερα υδρογόνα για να δημιουργηθεί ένας πυρήνας ηλίου. Καθώς ο αριθμός των πυρήνων στον πυρήνα του ήλιου μειώνεται κατά τρεις με κάθε σχηματισμό πυρήνα ηλίου, μειώνεται και η εξωτερική πίεση του πυρήνα (επειδή η πίεση είναι ανάλογη με τον αριθμό των πυρήνων ανά όγκο). Ως απόκριση, τα εξωτερικά στρώματα του ήλιου συμπιέζουν τον πυρήνα πιο δυνατά, αυξάνοντας την πίεση, τη θερμοκρασία και τον ρυθμό σύντηξής του, οδηγώντας σε 10 τοις εκατό αύξηση της φωτεινότητας κάθε δισεκατομμύριο χρόνια.
Η Γη ανταποκρίνεται σε αυτήν την αυξανόμενη φωτεινότητα, εν μέρει, μειώνοντας το πάχος της θερμαντικής της κουβέρτας, η οποία παρέχεται από το ατμοσφαιρικό CO2 . Οι αυξανόμενες θερμοκρασίες στη Γη επιταχύνουν τις αντιδράσεις μεταξύ του νερού και των πυριτικών πετρωμάτων, που με τη σειρά τους αντλούν CO2 έξω από την ατμόσφαιρα. Κάπως σαν να αλλάζετε το χειμερινό σας πουπουλένιο πάπλωμα για ένα βαμβακερό σεντόνι το καλοκαίρι, αυτό βοηθά στη διατήρηση της θερμοκρασίας της επιφάνειας του πλανήτη κατοικήσιμη.
Τελικά, όμως, ο θερμαινόμενος ήλιος θα προκαλέσει CO2 τα επίπεδα να πέσουν τόσο χαμηλά που τα φυτά θα αρχίσουν να πεθαίνουν. Το πρώτο που θα πάει θα είναι το C3 φυτά, ονομάζονται έτσι επειδή η διαδικασία φωτοσύνθεσής τους περιλαμβάνει ένα μόριο που περιέχει τρία άτομα άνθρακα. Τα περισσότερα φυτά είναι του C3 τύπου, συμπεριλαμβανομένων σιταριού, ρυζιού, κριθαριού, βρώμης, σόγιας, φιστίκια, καρύδες, μπανάνες, πατάτες, βαμβάκι και τα περισσότερα δέντρα. Σε περίπου 200 εκατομμύρια χρόνια, όταν το CO2 η συγκέντρωση πέφτει κάτω από 150 μέρη ανά εκατομμύριο (σήμερα είναι στα 400), C3 τα φυτά θα εξαφανιστούν.
Ο πολιτισμός βασίζεται κυρίως στο C3 φυτά, τα οποία αποτελούν περίπου το 85 τοις εκατό της παγκόσμιας γεωργικής παραγωγής σε αξία σε δολάρια. Μια άλλη κατηγορία φυτών είναι το C4 φυτά, τα οποία χρησιμοποιούν μια μορφή φωτοσύνθεσης που περιλαμβάνει τέσσερα άτομα άνθρακα και είναι πιο αποτελεσματική υπό πολλές συνθήκες. Αν και C4 Τα φυτά αποτελούν μόνο περίπου το 3 τοις εκατό των φυτικών ειδών, αντιπροσωπεύουν περίπου το 25 τοις εκατό της συνολικής φωτοσύνθεσης στη Γη. Προκειμένου να επιβιώσει από την καταστροφή του C3 φυτά, πιθανότατα θα στραφούμε στη γενετική μηχανική για να επεκτείνουμε τη λίστα των C4 φυτά. Σήμερα, C4 Τα φυτά περιλαμβάνουν καλαμπόκι, σόργο, κεχρί και ζαχαροκάλαμο, καθώς και μερικά χόρτα και ζιζάνια.
Γίνονται ήδη προσπάθειες για τη μετατροπή του ρυζιού από C3 φυτέψτε σε ένα C4 , γεγονός που θα είχε ως αποτέλεσμα περίπου 50 τοις εκατό μεγαλύτερες συγκομιδές υπό τις σημερινές συνθήκες. Στα 100 ppm CO2 , το μόνο ρύζι στη Γη θα ήταν το C4 ρύζι. C4 Τα φυτά πιστεύεται ότι έχουν εξελιχθεί ως απάντηση στη συνεχιζόμενη εξάντληση του CO2 . Είναι πιθανό ότι ως C3 τα φυτά πεθαίνουν, C4 τα είδη θα συνεχίσουν να επεκτείνονται φυσικά για να γεμίσουν τις νέες θέσεις στο οικοσύστημα.
Δυστυχώς, περίπου 300 εκατομμύρια χρόνια μετά το C3 τα φυτά εξαφανίζονται, C4 και τα φυτά θα πεθάνουν. Όταν το CO2 Η συγκέντρωση πέφτει κάτω από 10 ppm, κανένας τύπος φυτού δεν θα παραμείνει.
Μόλις εξαφανιστούν τα φυτά και σταματήσουν να αναπληρώνουν το ατμοσφαιρικό οξυγόνο, τα ζώα θα αρχίσουν να πεθαίνουν. Επί του παρόντος, δεν υπάρχουν γνωστές σημαντικές μη βιολογικές πηγές οξυγόνου στη Γη. Μόλις φύγουν τα φυτά, το οξυγόνο θα είναι ένας μη ανανεώσιμος πόρος. Τα μεγάλα ζώα πιθανότατα θα ασφυκτιούσαν μέσα σε λίγα εκατομμύρια χρόνια. Τα μικρότερα και πιο ανθεκτικά πλάσματα μπορεί να διαρκέσουν περισσότερο. Ορισμένοι τύποι μικροβίων πιθανότατα θα επιβιώσουν χρησιμοποιώντας μεταβολικές αντιδράσεις που δεν βασίζονται σε διοξείδιο του άνθρακα ή οξυγόνο, αλλά αντίθετα χρησιμοποιούν υλικά όπως θειικά άλατα ή σίδηρο.
Αυτός είναι λοιπόν ο αριθμός:Σε ασήμαντα 500 εκατομμύρια χρόνια περίπου, κανένας άνθρωπος δεν θα παραμείνει στην επιφάνεια της Γης – τουλάχιστον, όχι έξω από κάποιο υποθετικό ελεγχόμενο περιβάλλον. Και από εκεί τα πράγματα γίνονται χειρότερα. Μετά το ατμοσφαιρικό CO2 έχει φύγει και δεν είναι πλέον σε θέση να ρυθμίσει τη θερμοκρασία της επιφάνειας της Γης, τα πράγματα θα αρχίσουν να ζεσταίνονται πολύ. Σε περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια, η μέση θερμοκρασία της επιφάνειας θα αυξηθεί σε πάνω από 45 βαθμούς Κελσίου από 17 βαθμούς Κελσίου που είναι σήμερα. Σημαντικές βιοχημικές διεργασίες απενεργοποιούνται σε θερμοκρασίες άνω των 45 βαθμών Κελσίου, αφήνοντας το μεγαλύτερο μέρος της πλανητικής επιφάνειας ακατοίκητο. Η ζωή των ζώων θα χρειαστεί να μεταναστεύσει στους ψυχρότερους πόλους για να επιβιώσει. αλλά σε 1,5 δισεκατομμύριο χρόνια από τώρα, ακόμη και οι πόλοι θα είναι πολύ ζεστοί. Ούτε κατσαρίδες δεν θα επιβιώσουν.
Τώρα, υπάρχουν μερικά πράγματα που μπορούμε να κάνουμε για να διατηρήσουμε την εκτέλεσή μας. Θα μπορούσαμε, για παράδειγμα, να μετακινήσουμε την τροχιά της Γης. Εάν εκτοξεύαμε έναν αστεροειδή πλάτους 100 km σε μια ελλειπτική τροχιά που περνούσε κοντά στη Γη κάθε 5.000 χρόνια, θα μπορούσαμε σιγά-σιγά να ωθήσουμε βαρυτικά την τροχιά του πλανήτη πιο μακριά από τον ήλιο, με την προϋπόθεση ότι δεν χτυπήσουμε κατά λάθος τη Γη. Ως μια λιγότερο επισφαλής εναλλακτική, θα μπορούσαμε να φτιάξουμε ένα γιγάντιο ηλιακό πανί πίσω από τη Γη με αρκετή μάζα για να σύρουμε τον πλανήτη μακριά από τον ήλιο. Ένα τέτοιο πανί λειτουργεί σαν χαρταετός, όπου τα φωτόνια από τον ήλιο είναι ο άνεμος και η βαρύτητα μεταξύ του ηλιακού πανιού και της Γης λειτουργεί ως χορδή. Το πανί θα έπρεπε να έχει διάμετρο 20 φορές μεγαλύτερη από αυτή της Γης, αλλά μάζα μόνο περίπου 2 τοις εκατό από αυτή του Έβερεστ, ένα τρισεκατομμύριο μετρικούς τόνους. Στρατηγικές σαν αυτές θα μπορούσαν, κατ' αρχήν, να κρατήσουν τη Γη στην κατοικήσιμη ζώνη μέχρι ο ήλιος να επεκταθεί σε έναν κόκκινο γίγαντα. (Εάν κάποιος άλλος πολιτισμός έχει ήδη κατασκευάσει ένα τόσο μεγάλο ηλιακό πανί, θα μπορούσαμε να το εντοπίσουμε χρησιμοποιώντας τις ίδιες φωτομετρικές τεχνικές που χρησιμοποιούνται σήμερα για την εύρεση εξωπλανητών.)
Μια άλλη επιλογή επιβίωσης είναι πιο περίπλοκη - ή πιο απλή, ανάλογα με την προοπτική σας. Η μελλοντική Γη θα είναι στην πραγματικότητα ένα ευχάριστο σπίτι για μη βιολογική ζωή—καλύτερη από ό,τι είναι σήμερα. Πρώτον, ο φωτεινότερος ήλιος θα παρέχει περισσότερη άφθονη ηλιακή ενέργεια. Ο καιρός στο διάστημα θα είναι επίσης καλύτερος. Ο ήλιος είναι ένα δυναμό που περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του περίπου κάθε 24 ημέρες, δημιουργώντας γιγαντιαίες μαγνητικές καταιγίδες που διακόπτουν τα δίκτυα επικοινωνίας, υπερφορτώνουν τα δίκτυα ισχύος και βλάπτουν τους δορυφόρους σε τροχιά. Τα ρομπότ σήμερα χρειάζονται φόβο ότι τα κυκλώματά τους θα μπορούσαν να τηγανιστούν από μια ηλιακή καταιγίδα, όπως η μεγάλη ηλιακή καταιγίδα το 1989 που προκάλεσε διακοπή ρεύματος στο μεγαλύτερο μέρος του Κεμπέκ. Επί του παρόντος, τέτοιες καταιγίδες εκτιμάται ότι συμβαίνουν περίπου μία ή δύο φορές ανά αιώνα. Αλλά καθώς ο ήλιος γερνά, αυτή η περιστροφή επιβραδύνεται και οι μαγνητικές καταιγίδες θα υποχωρήσουν.
Δεδομένων αυτών των γεγονότων, εμείς οι άνθρωποι μπορεί απλώς να αποφασίσουμε να ανεβάσουμε τους εαυτούς μας σε μηχανές, οι οποίες θα ήταν σχετικά άνετα στη δυστοπική μελλοντική Γη. Αυτό θα απαιτούσε προηγμένους υπολογιστικούς πόρους και μια βαθύτερη κατανόηση της νευροεπιστήμης από ό,τι είναι σήμερα διαθέσιμη, αλλά δεν υπάρχει γνωστός θεμελιώδης λόγος για τον οποίο δεν θα μπορούσαμε να ανταλλάξουμε το βιολογικό μας υλικό με ρομποτικές αντικαταστάσεις. Θα μπορούσαμε πιθανώς να το καταλάβουμε στα επόμενα εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια.
Ο Michael Hahn και ο Daniel Wolf Savin είναι αστροφυσικοί στο Πανεπιστήμιο Columbia.
