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地球の未?

出典: フリ?百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』
現在から約70億年後、 赤色巨星 段階に突入した太陽に?かれる 地球 の予想イラスト [1]

本項では、推定される 地球の未? について記述する。

?要 [ 編集 ]

生物?的?地質?的な地球の未?の推定は、長期的に存在するいくつかの影響因子が、??的にもたらす結果の予想に基づいて行われる。長期的な影響因子には、 地球 表面の化?的性質、地球?部の冷却速度、 太陽系 のほかの物?による 重力作用 、絶え間なく?加する 太陽光度 などが?げられる。地球の未?の推定における不確定要素のひとつは、人類がもたらしたテクノロジ?による現在進行中の影響である。そのようなテクノロジ?の一例である 地球工? は [2] 、この惑星に重大な?化をもたらす可能性がある [3] [4] 。現在進行中の 完新世絶滅 （ 英語版 ） [5] はテクノロジ?によって引き起こされており [6] 、その影響は最長で500万年間にわたって??する可能性がある [7] 。一方で、テクノロジ?は人類の絶滅を招く可能性もある。人類絶滅後の地球は、長期的で自然なプロセスのみに由?する、より緩慢な?化のペ?スを徐?に取りもどしていく [8] [9] 。

何億年もの?月の間には、偶?的な 天文現象 が地球全?の 生物? にリスクをもたらし、 大量絶滅 を招く可能性がある。例として、直?5?10 km (3.1?6.2 mi)以上の 彗星 または 小惑星 の衝突、 近地球超新星 と呼ばれる大規模な爆?（太陽から半?100 光年 の範?で起きる 超新星 爆?）などの天文現象が?げられる。 その他の大規模な地質?的現象は、より簡?に予測できる。地球?暖化の長期的影響を無視した場合、 ミランコビッチ? により、少なくとも 第四紀氷河時代 （ 英語版 ） が終わりを迎えるまでの間、地球は 氷期 を??し?けると予測される。氷期は地球の 軌道離心率 、 赤道傾斜角 、および ?差 運動における?化によって引き起こされる [10] 。 プレ?トテクトニクス においては、現在進行中の ウィルソンサイクル の一環として、2億5000万 - 3億5000万年後にひとつの 超大陸 が形成される可能性が高いと考えられている。現在から15億 - 45億年後の間のどこかの時点で、地球の赤道傾斜角はカオス的な?動を??する可能性があり、その場合の赤道傾斜角は最大で90度に達する。

今後の40億年間、 太陽 の光度は絶えず?加を?け、地球にとどく 太陽放射 の?大をもたらす。太陽放射の?大は ケイ酸??物 の 風化 を加速させて炭酸?-ケイ酸?サイクルに影響し、大?中の 二酸化炭素 濃度を低下させる。今から6億年後には、地球の二酸化炭素濃度は C 3 型光合成を??するための水準を下回り、樹木の生存は不可能になる。一方で、一部の植物は C 4 型光合成を利用しており、10ppmという低い二酸化炭素濃度でも存?することができる。しかしながら、長期的な傾向は陸上の植物をすべて死滅させることになる。地球の食物連鎖の基礎である植物の絶滅は、ほとんどすべての動物の死も意味する [11] 。

約10億年後には、太陽の光度は現在よりも10パ?セント?加する。これにより地球の大?は「?潤?室?態」に入り、 正のフィ?ドバック によって海洋の 蒸? が急激に進行する。海洋が消滅すると、プレ?トの運動は終わりを迎える可能性が高く、同?に 炭素循環 のメカニズムも失われる [12] 。20億 - 30億年後には、地球の 磁?ダイナモ が停止する可能性があり、それは 磁?? の崩?をもたらし、外??から宇宙空間への?元素の流出を?加させる。現在から40億年後、地表?度の上昇により 暴走?室?果 が引き起こされ、地球表面は高?によって融解する。この時点で地球のすべての生命が絶滅することになる [13] [14] 。もっとも可能性の高い地球の最期は、およそ75億年後、 赤色巨星 段階に入り、現在の地球軌道を超えるほどに膨張した太陽によって?み?まれるというものである。ただし、太陽がどうやって膨張し地球にどのような影響を?えるのか正確に予測するのは困難とされる場合もある [15] 。

人類の影響 [ 編集 ]

詳細は「 保全生態? 」、「 地球?暖化 」、および「 人新世 」を?照

生物? において人類は重要な役割を演じており、 膨大な 世界人口 は地球上の 生態系 の多くを左右している [3] 。人類の影響は、 完新世絶滅 （ 英語版 ） として知られる、現在進行中の?範?におよぶ他 種 の 大量絶滅 を引き起こしている（現代は 地質時代 ?分では 完新世 に含まれる）。1950年代からの人類の影響による大規模な種の絶滅は、 生物危機 （ 英語版 ） と呼ばれており、2007年時点で種全?の10パ?セントが失われたと推定されている [6] 。現在のペ?スでは、今後の100年間で種全?の約30パ?セントが絶滅の危機に瀕することになる [16] 。完新世絶滅を引き起こしている要因としては、 生息地破? （ 英語版 ） 、 外?種 の?散、狩?、そして ?候?動 が?げられる [17] [18] 。現代において、人類の活動は地球表面に重大な影響をもたらしている。地表面積の3分の1以上が人類によって改造されており、地球上の 基礎生産 の20パ?セントを人類が使用している [4] 。 産業革命 開始以?、大?中の 二酸化炭素 濃度は30パ?セント近く上昇した [3] 。

長期化した生物危機がもたらす影響は、最低でも500万年にわたって持?すると予測されている [7] 。その結果として、 生物多?性 の減少や 生物群系 の均一化、?化によく??する日和見種（害???草など）の?散がもたらされる可能性がある。一方で、新種の出現も予想される。特に、人類の影響が大きい生態系において繁?する タクソン（分類群） は急速に多?化して、多くの新種を生み出す可能性がある。微生物は、?養豊富な ニッチ （生態的地位）の?加により恩?を受ける可能性が高い。現存する大型 脊椎動物 の新種が出現する可能性は低く、一方で 食物連鎖 の短縮が起きる可能性は高い [5] [19] 。

地球規模の影響をもたらし得る?知のリスクについては、多?のシナリオが存在している（ 地球滅亡のリスク （ 英語版 ） を?照）。人類が自ら引き起こすリスクには、?候?動、 ナノテクノロジ?の?用 、核兵器による大量殺戮、プログラムされた 超知能 による??、 遺?子工? が生み出す?染病、物理?的??が引き起こす災害などが含まれる。同?に、いくつかの自然現象も人類の存?を危?に?す可能性がある。?い病毒性をもつ疾病、 隕石衝突 、 暴走?室?果 、資源の枯?などがそこに含まれる。これらのシナリオが?際に起こる確率を推定することは、ほとんど不可能と言えるほどに困難である [8] [9] 。

人類が絶滅すると?定した場合、絶滅後には人類によるさまざまな建造物も朽ちて崩?していく。最大級の建造物でも約1000年でその?が半減すると推定される。もっとも長く?存すると考えられる建造物は、 露天掘り の採?場、大規模な 埋め立て?分場 、主要な 幹線道路 、大規模な 運河 、 ア?スダム などである。 ギザのピラミッド群 、 ラシュモア山 の彫刻などいくつかの石造りの巨大モニュメントは、100万年後でも何らかの形で?存する可能性がある [9] 。

偶?的事象 [ 編集 ]

アリゾナ州 フラッグスタッフ にある バリンジャ??クレ?タ? は、地球への他の天?の衝突の??を示している。

太陽系が 銀河系 を公?する過程において、ほかの恒星が偶?的に接近し、太陽系に破?的な影響をもたらす可能性がある [20] 。ほかの恒星との近接遭遇は、 オ?ルトの雲 に?する彗星の 近日点距離 を著しく減少させる（オ?ルトの雲は太陽の0.5 光年 以?の軌道を回る、氷の天?群による球??の領域） [21] 。その結果、恒星の接近によって ?太陽系 に到達する彗星の?が40倍に?加する可能性がある。彗星の地球への衝突は、地球上の生命が大量絶滅する引き金になり得る。破?的な影響をもたらす恒星の接近は、4500万年に1回の平均頻度で?生する [22] 。太陽と、太陽近傍に存在するほかの恒星との衝突が?生する平均間隔は、およそ 3 × 10 13 年 （30兆年）であるが、これは天の川銀河の推定年?（1.3 × 10 10 ?）よりもはるかに長く、そのような事象が地球の一生において起こる確率の低さを示している [23] 。

直?5?10 km (3.1?6.2 mi)以上の 小惑星 または彗星の衝突によるエネルギ?は、地球規模の 環境災害 （ 英語版 ） を引き起こすのに十分であり、種の絶滅に統計?的に 有意 な?加をもたらす。大規模な衝突により散?する細かいちりの雲は、地球を覆い?し、1週間のうちに地表?度を約15 °C (27 °F)低下させ、 光合成 も?ヶ月にわたって中?される。大規模な天?の衝突が?生する平均間隔は、最低でも推定1億年である。シミュレ?ションでは、このような衝突頻度は過去5億4000万年間において5 - 6回の大量絶滅と、それよりも深刻度の低い20 - 30の事象を引き起こしたとされる。この?字は、 ?生代 における大規模絶滅の地質記?と一致する。天?の衝突による災害は未?においても??すると見られている [24] 。

超新星 は恒星の劇的な爆?であり、天の川銀河においては超新星爆?が40年に1度の平均頻度で?生している [25] 。地球史上では、多?の超新星爆?が100光年以?の距離で?生してきた可能性が高い。地球から100光年以?での超新星爆?は、 放射性同位? で地球を汚染し、生物?に影響を?える場合がある [26] 。超新星が?する ガンマ線 は大?中の窒素と反?し、 ?酸化窒素 を生成する。?酸化窒素の?生は、太陽の 紫外線 から地上を保護している オゾン層 の破?を引き起こす。UV-B紫外線が10 - 30パ?セント?加するだけで、地球上の生命（特に、海洋 食物連鎖 の土台をなす 植物プランクトン ）は甚大な影響を受けることとなる。地球から26光年の距離での超新星爆?はオゾンの 柱密度 を半減させる。地球から32光年以?の距離での超新星爆?は、?億年に1度の平均頻度で?生しており、?世紀にわたって持?するオゾン層の減少が引き起こされている [27] 。今後の20億年間で、地球の生物?へ大きな影響を?えるような超新星爆?は約20回、 ガンマ線バ?スト は1回?生することが予測される [28] 。

徐?に?加する惑星間の 重力?動 の影響は、長期間にわたる ?太陽系 全?の カオス的 振る舞いを引き起こす。?百万年以下の期間においては、この現象が 太陽系の安定性 （ 英語版 ） に大きな影響をおよぼすことはないが、?十億年という期間においては太陽系の惑星軌道が予測不可能になる。太陽系の進化のコンピュ?タシミュレ?ションでは、今後の50億年間で地球とほかの惑星（水星、金星または火星）の衝突が起こる確率は小さい（1パ?セント未?）ことが示唆されている [29] [30] 。同じ期間において、通過する恒星の重力によって地球が太陽系から投げ出される確率は約10万分の1である。それが?際に起こった場合、海洋は?百万年以?に凍結し、わずかな液?の水が地下14 km (8.7 mi)に?されることとなる。凍結するかわりに、地球が通過する 連星 系の軌道に?り、生物?が無傷で保たれる可能性もわずかながら存在する。その確率は約300万分の1である [31] 。

軌道と自? [ 編集 ]

太陽系の地球以外の惑星による重力?動は、地球の軌道と 地軸 の傾きに?化を?える。これらの?化は地球の?候に影響をおよぼす可能性がある [10] [32] [33] [34] 。

氷河作用 [ 編集 ]

地球には周期的な 氷河時代 が存在しており、氷河時代においては大陸の高緯度地域が一定期間ごとに氷床で覆われる。氷河時代は、 プレ?トの動き に起因する 海流 または?候の?化によって引き起こされている可能性がある [35] 。 ミランコビッチ? では、氷河時代における 氷期 は、天文?的な現象と ?候のフィ?ドバック機構 が合わさって作用することで起こるとされる。主な天文?的要因には、通常より高い 軌道離心率 、 赤道傾斜角 の減少、 夏至 と遠日点の一致が?げられる [10] 。これらの現象はすべて周期的に?生する。例として、軌道離心率は10万年周期または40万年周期で?化しており、その値は 0.01未? - 0.05 の範?で?動する [36] [37] 。この?値は地球の 軌道短半? が、 軌道長半? の99.95パ?セントから軌道長半?の99.88パ?セントの間で?動することに相?する [38] 。

現代の地球は 第四紀氷河時代 （ 英語版 ） として知られる氷河時代を??している?態であり、現在は 完新世 の 間氷期 にあたる。通常、この間氷期は約2万5000年後に終了すると予想されている [34] 。しかしながら、人類による 大?? への二酸化炭素の放出量の?加により、次の氷期は最低でも現在から5万 - 13万年後になるまで到?しない可能性がある。一方で、限定された期間（2200年までに 化石燃料 の使用が停止すると?定した場合）の 地球?暖化 が氷期に?える影響は5000年程度しか持?しないと予想される。したがって、?世紀分の ?室?果ガス を排出したことによる短期間の地球?暖化は、長期的に見れば限定的な影響をもたらすにとどまる可能性が高い [10] 。

赤道傾斜角 [ 編集 ]

A small gray circle at the top represents the Moon. A green circle centered in a blue ellipse represents the Earth and its oceans. A curved arrow shows the counterclockwise direction of the Earth's rotation, resulting in the long axis of the ellipse being slightly out of alignment with the Moon.
潮汐 バルジ によって生じる潮汐 トルク は地球の自?速度を減速し、同時に月の公?速度を 加速 する。（?の縮尺は正しくない）

地球-月系の 潮汐加速 によって地球の自?速度は減速されており、 地球 - 月の距離 は?加している。さらに、核と マントル との間、および大?と地表との間で?生する摩擦?果は地球の自?エネルギ?を散逸させる。これらの作用により、1日の長さは今後の2億5000万年で1.5時間以上延長され、 赤道傾斜角 も0.5度?加すると予測されている。同じ期間では、月までの距離が約1.5 地球半? ?加する [39] 。

コンピュ?タモデルでは、月の存在が地球の赤道傾斜角を一定に保っていることが示されている。月によるこの?果は、地球が劇的な?候?動を回避する助けになっている可能性がある [40] 。赤道傾斜角の安定は、月によって地球自?軸の ?差 運動が加速され、自?軸の?差周期と、地球の公?軌道面（ ?道 面）?動周期の共鳴が回避されることでもたらされる [41] 。しかしながら、 月の軌道 の 軌道長半? は?加し?けており、それに合わせて赤道傾斜角の安定作用も減少していく。未?のどこかの時点で、?動?果が地球の赤道傾斜角にカオス的な?動をもたらす可能性が高い。その場合、軌道面に?する赤道傾斜角は最大で90度に達する。この大?動は、現在から15億年後 - 45億年後の間に起こると予想されている [42] 。

地軸が大きく傾いた?態は、地球の 居住可能性 を崩?させる可能性が高い [33] 。地球の赤道傾斜角が54度を超えると、赤道上の年間 日射量 は極地よりも少なくなる。地球は最長で1000万年間にわたって、赤道傾斜角が60度 - 90度の?態を維持する可能性がある [43] 。

地球力? [ 編集 ]

An irregular green shape against a blue background represents Pangaea.
パンゲア大陸 は現時点では最後に形成された超大陸である。

テクトニクス（岩石?の動き） に起因する現象は遠い未?にわたって??し、地球表面は 構造隆起 （ 英語版 ） ? 噴出 （ 英語版 ） ? 侵食 によって絶えず?形を?ける。今後の1000年間で ヴェスヴィオ 山は約40回にわたって噴火すると予測されている。同じ期間では、 サンアンドレアス?層 においてマグニチュ?ド8以上の地震が5 - 7回?生し、全世界ではマグニチュ?ド9の地震が約50回?生すると考えられる。同?に、今後の1000年間には マウナ?ロア山 が約200回の噴火を起こし、 オ?ルド?フェイスフル?ガイザ? の噴出は停止する可能性が高い。 ナイアガラの? は上流への移動を??し、およそ3万 - 5万年後にはニュ?ヨ?ク州 バッファロ? に到達する [9] 。

今後の1万年で、 後氷期隆起現象 （ 英語版 ） により バルト海 の水深は約90 m (300 ft)減少し、同?に ハドソン? の水深も100 m減少する [30] 。10万年後には ハワイ島 は北西におよそ9 km (5.6 mi)移動する。その頃には地球は新たな氷期に突入している可能性がある [9] 。

大陸移動 [ 編集 ]

プレ?トテクトニクス理論により、地球上の大陸が、年間?センチメ?トルの速度で地球表面上を移動することが?明されている。この現象は未?においても??していくと予想され、プレ?トの移動と衝突が引き起こされる。 大陸移動 はふたつの要因（地球?部のエネルギ??生と 水? の存在）によって促進される。そのどちらかが失われた場合、大陸移動は停止する [44] 。地球?部で?生する 崩?熱 は、 マントルの?流 およびプレ?トの 沈み?み を、最低でも今後の11億年間にわたって維持するのに十分である [45] 。

現時点で、 北アメリカ大陸 と 南アメリカ大陸 は アフリカ ? ヨ?ロッパ から遠ざかるように西に移動している。?究者は、この現象が未?においてどのように??するかについて、いくつかのシナリオを提示している [46] 。それらの 地球力? 的モデルは、 海洋地? が大陸の下に?る際の沈み?みによって2種類に分類できる。??型モデルでは、新しく、?側の 大西洋 が優先的に沈み?みこまれ始めることで、南北アメリカ大陸の移動方向が現在とは逆になる。外?型モデルでは、古く、外側の 太平洋 が引き?き優先的に沈み?みこまれることで、南北アメリカ大陸は東アジアに向けて移動する [47] [48] 。　

地球力?における理解が深まることにより、これらのモデルも修正されることになる。例として、2008年に?施されたコンピュ?タシミュレ?ションは、マントル?流の再構成が今後の1億年において?生し、 南極大陸 を取り?むようにアフリカ?ユ?ラシア?オ?ストラリア?南極?南アメリカの各大陸による 超大陸 が形成されることを予測した [49] 。

大陸移動がもたらす結果とは?係なく、??的なプレ?トの沈み?みプロセスは海水をマントルに輸送し?ける。地球物理?的モデルによる予測では、現在から10億年後には、海洋質量の27パ?セントが沈み?まれる。この沈み?みプロセスが妨げられることなく?いた場合、地球表層に存在する水量は、現在の海洋質量の65パ?セントの水準に減少するまで安定化しない [50] 。

?? [ 編集 ]

パンゲア?ウルティマ大陸 （未?の超大陸として想定される三つのモデルのうちのひとつ）のおおまかな形?

クリストファ??スコティ?ズ （ 英語版 ） とその同僚は、 パレオマップ?プロジェクト （ 英語版 ） の一環として、?億年先の未?までの大陸の動きを精密に示した [46] 。スコティ?ズらのシナリオでは、現在から5000万年後には 地中海 が消失し、ヨ?ロッパとアフリカの衝突によって現在の ペルシャ? の位置までのびる山脈が誕生する。 オ?ストラリア は インドネシア と合?し、 バハ?カリフォルニア 半島は海岸に沿って北上する。新たな沈み?み?が南北アメリカ大陸の東の沖に出現し、東の海岸線に沿って山脈が形成される。南方では、南極の北上によって 南極氷床 はすべて溶解し、同?に グリ?ンランド氷床 （ 英語版 ） も溶解するため、海洋平均水位は90 m (300 ft)上昇する。大陸の集中は地球の?候に?動をもたらす [46] 。

このシナリオでは、大陸の?がりは現在から1億年後に最高潮に達し、その後すべての大陸の合?が始まる。2億5000万年後には北アメリカがアフリカと衝突し、時を同じくして南アメリカはアフリカの南端を包み?むように合?する。大陸の合?により、新たにひとつの超大陸（ パンゲア?ウルティマ大陸 として知られる）が形成され、一方で?大した太平洋は地球の半分の領域にわたって?がることになる。南極大陸は方向を180度?換して 南極点 に舞いもどり、新たに 氷帽 を形成する [51] 。

外? [ 編集 ]

現在の大陸の動きを最初に推定した科?者は、カナダの地質?者でハ?バ?ド大?名??授を務める ポ?ル?F?ホフマン （ 英語版 ） だった。1992年、ホフマンは南北アメリカ大陸が太平洋の??を?け、 シベリア を軸に旋回した後、アジアとの合?を始めると予測した。ホフマンは、この結果として生まれる超大陸を アメイジア大陸 と名づけた [52] [53] 。その後、1990年代には ロイ?リバモア （ 英語版 ） も同?のシナリオを予測した。リバモアの予測では、南極大陸が北上し、東アフリカと マダガスカル が インド洋 を?切ってアジアと衝突するとされた [54] 。

ある外?型モデルでは、大陸の合?によって太平洋が完全に閉じられるのは現在から約3億5000万年後になる [55] 。太平洋の閉鎖は、現在進行中の ウィルソン?サイクル （大陸が分裂と集合を約4億 - 5億年周期で繰り返すとする理論）の完了を示すことになる [56] 。 超大陸の形成後には、沈み?みの速度が1桁分も減少するため、プレ?トの動きは長期的に不活?になる可能性がある。こうしてプレ?トの動きが安定期を迎えると、マントルの?度は1億年（過去存在した超大陸の最短存在期間）ごとに 30?100 °C (54?180 °F) の速度で上昇する。マントル?度の上昇は 火山活動 の活?化をもたらす可能性がある [48] [55] 。

超大陸 [ 編集 ]

超大陸の形成は地球環境に劇的な影響をもたらす。プレ?ト同士の衝突は 造山運動 を引き起こし、それにより天候パタ?ンが?化する。氷河?氷床の?加により、海洋水位は低下する可能性がある [57] 。超大陸の出現は、 地? 表層の風化速度を上昇させる可能性があり、それは有機物埋?率の?加（ 二酸化炭素 濃度の低下）をもたらす。地球の??は低下し、大?中の酸素濃度は上昇する。酸素濃度の?加は?候に影響を?え、さらなる??の低下を引き起こす。これらの?化はすべて、新たな ニッチ （生態的地位）の出現につながり、生物の 進化 を加速する可能性がある [58] 。

超大陸はマントルを覆い、マントルからの熱移動を抑制する。閉じ?められた熱の集中により火山活動が引き起こされ、噴出した 玄武岩 質の溶岩が洪水のように?範?を覆う。 リフト (地質) が形成され、超大陸は再び分裂することになる [59] 。超大陸の分裂が開始されると、（ 白?紀 での例と同?に）地球は?候の?暖化を??する可能性がある [58] 。

外核の凝固 [ 編集 ]

地球の核領域は?を主成分としており、半?1,220 km (760 mi)の ?核 （固?）と、半?3,480 km (2,160 mi)の 外核 （液?）に分かれている [60] 。外核領域では地球の自?によって?流渦が起こり、 ダイナモ として機能することで磁場が生まれる [61] 。これにより形成される地球の 磁?? は、 太陽風 の粒子を偏向し、 スパッタリング によって大??が著しく浸食されることを防ぐ。核からの熱がマントルに向けて外側に?達されると、最終的な熱の流れは外核（液?）?側の境界を凝固させ、熱エネルギ?が放出され、?核（固?）が?大する [62] 。この?の結晶化プロセスは 10億年間にわたって??しており、現代でも?核の半?は平均年間0.5 mm (0.02 in)の速度で?大し、それに合わせて外核は失われる [63] 。この?核の成長プロセスは、ダイナモを?動するためのエネルギ?のほぼすべてを供給している [64] 。

?核の成長により、現在から30億 - 40億年後には外核のほとんどが消費され得ると予測されている。その後には、?とその他の重元素による、ほぼ固?の中心核が形成される。?存する液?の外層は、比較的?い元素を主成分とすることになり、もはや混合はあまり起こらない [65] 。別の可能性として、どこかの時点でプレ?トの運動が終了することで地球?部の冷却?率が低下し、?核の成長が停止することが考えられる。いずれの場合も、?核の成長は磁?ダイナモの消失をもたらす可能性がある。ダイナモ機能の喪失は、地球の磁場をおよそ1万年で崩?させる [66] 。磁??の消失は、地球の 外?? から宇宙空間への?元素（特に水素）の散逸を?長し、生命の存在に適した環境は損なわれる [67] 。

太陽の進化 [ 編集 ]

「 恒星進化論 」および「 太陽系の形成と進化 」も?照

太陽 は、 水素 を ヘリウム に?換する熱核融合反?をエネルギ?源としている。この核反?プロセス（ 陽子-陽子連鎖反? ）は太陽の中心核領域で起こっている。 太陽核 では ?流 は起こらず、核融合で生じたヘリウムは太陽全?に?散することなく、中心核に蓄積される。太陽核の?度は、 トリプルアルファ反? と呼ばれるヘリウム原子による核融合反?が起こるには低?すぎるため、これらのヘリウム原子は太陽の ?水?平衡 を維持するのに必要なエネルギ???生量に寄?しない [68] 。

現在までに太陽の中心核にある水素のほぼ半分が消費されており、?った原子は主としてヘリウムで占められている。?位質量あたりの水素原子?が減少すると、水素の核融合反?で?生するエネルギ?出力も減少する。これにより中心核の?力が減少し、中心核の?縮が始まる。密度と?度の上昇により、中心核の?力が、より上層の物質からの重力と平衡するまで?縮は?く。?度の上昇は?存する水素の核融合反??率を?加させ、この平衡を維持するのに必要なエネルギ?が?生する [68] 。

現在との比較における太陽の 光度 ? 半? ? 有??度 の進化。Ribas (2010)より [69]

この一連のプロセスは、太陽のエネルギ?出力を絶え間なく?加させる。 主系列星 になった?初、太陽の光度は現在の70パ?セントに過ぎなかった。 太陽光度 は1億1000万年につき1パ?セントのペ?スで、ほぼ直線的に?加してきている [70] 。同?に、30億年後の太陽光度は現在よりも33パ?セント?加することが予想される。50億年後には中心核の水素が遂に使い果たされ、太陽光度は現在よりも67パ?セント?加する。その後は中心核の周?の?で水素の核融合プロセスが??される。このプロセスは太陽が現在よりも121パ?セント光度を?すまで?き、その時点で太陽は主系列星としての一生を終える。太陽はその後、 準巨星 段階を?て 赤色巨星 に 進化 することになる [1] 。

中心核の水素がなくなる時期には、 天の川銀河とアンドロメダ銀河の衝突 が始まっている可能性が高い。銀河同士の衝突は、太陽系を新しく形成される銀河からはじき出す可能性があるものの、太陽と太陽系の惑星に?影響を?える可能性は低いと考えられている [71] [72] 。

?候への影響 [ 編集 ]

??の上昇は化?反?プロセスを加速し、 ケイ酸??物 の 風化 速度は上昇する。ケイ酸??物の風化プロセスは、二酸化炭素ガスを固?の 炭酸? に?換する。現在から6億年以?に、大?中の二酸化炭素濃度は C 3 型光合成を??するためのしきい値（50ppm）を下回る。この時点で、現在の形態の樹木?森林は存?することができなくなる [73] 。最後に生き?る樹木は常?針葉樹となる [74] 。一方で C 4 型光合成は、はるかに低い二酸化炭素濃度（10ppm超）でも??することができる。C 4 型光合成を利用する植物（C 4 植物）は、最短でも現在から8億年後、長ければ12億年後まで生存する可能性がある。現在から12億年後には、上昇する??により生物?の維持は不可能になる [75] [76] [77] 。目下、C 4 植物は地球上の植物 バイオマス の約5パ?セントに相?し、?知の植物種の1パ?セントを占めている [78] 。例として、 イネ科 の植物の約50パ?セントがC 4 型光合成 ?路 を利用しており [79] 、同?に ヒユ科 の植物の多くがC 4 型光合成?路を利用する [80] 。

二酸化炭素濃度がかろうじて光合成を??できる限界の水準まで低下すると、大?中の二酸化炭素の比率は?れ動き、上昇と下降を繰り返すと予想される。これにより、二酸化炭素濃度が（地?活動と動物の影響によって）上昇するたびに陸上の植物は繁?することができる。しかしながら、長期的な傾向においては?存する二酸化炭素も、その大半が大?中から失われることになり、最終的に陸上の植物はすべて死滅することになる [81] 。一部の微生物はわずかな二酸化炭素濃度（?ppm）でも光合成を行うことが可能であり、このような生命?は??の上昇や生物?の喪失によってのみ絶滅を迎えると考えられる [75] 。

植物（延長して考えるならば動物も）は、その生存?略を進化させることで存?期間を延長できる可能性がある。例としては、光合成プロセスに要する二酸化炭素濃度を減少させる、 食?植物 に進化する、乾燥に適?する、 菌類 の???養植物に進化するなどが?げられる。これらの適?現象は、地球が?潤?室?態に入る直前の時期に出現する可能性が高い [74] 。

植物の死は、最終的には酸素（およびオゾン）の減少をもたらす。酸素?オゾンは動物の 呼吸 、大?中で起こる化?反?、火山の噴火などによって失われ、それは DNA を損傷する紫外線への減衰作用を低下させる [74] だけでなく、動物の生存を不可能にする。動物の絶滅は、最初に大型 哺乳類 、次に小型哺乳類、鳥類、 ?生類 、大型魚類、 爬?類 と小型魚類、そして最後に 無脊椎動物 という順で?生することになる。絶滅が?際に起こる前に、動物は高地のような低?のレフュジア（refugia、退避地）に集中すると予想される。そのような場所では陸地の表面積が減少するため、個?群のサイズは制限される。小型の動物は大型のものに比べて必要な酸素量が少ないため、より長く生存すると考えられる。一方、長距離を移動することができる鳥類は、低?の場所を探す能力に長けており、哺乳類よりも生存に有利である [11] 。

ピ?タ??D?ウォ?ド （ 英語版 ） と ドナルド?ブラウンリ? （ 英語版 ） は、その著作『 The Life and Death of Planet Earth 』のなかで、地球上の植物のほとんどが死滅したとしても、一部の動物は生存し?ける可能性があると主張した。 ウォ?ドとブラウンリ?は、 バ?ジェス頁岩 （カナダ、ブリティッシュコロンビア州）の化石資料を利用して カンブリア爆? 時の?候を推定し、それを活用して太陽光度の?加と酸素濃度の減少による??の上昇が、動物の最終的な絶滅をもたらすであろう未?の?候を予測した。ウォ?ドらの予想では、一部の昆?、トカゲ類、鳥類、小型哺乳類および海洋動物は、植物の大量絶滅後でも存?する可能性がある。しかしながら、植物による酸素の補充が得られない?況では、生き?った動物も?百万年以?に窒息により絶滅する可能性が高い。ある種の光合成が??されることにより、十分な酸素が大?中に?されると?定した場合でも、上昇し?ける地球の??は徐?に生物多?性の減少をもたらすと考えられる [81] 。

地球の??が上昇し?けるなか、生き?った動物は極地（および地下）に追いやられる。それらの動物は主として 極夜 に活動し、酷暑の 白夜 は 夏眠 ?態で過ごすことになる。地表のほとんどは不毛な砂漠になっており、ほとんどの生命は海洋に存在している [81] 。しかしながら、陸上から海洋に流入する有機物の量が減ると、水中の酸素量も減少していく [74] 。そして陸上の生命と同?の過程を?て、水中の生命も絶滅に追いやられる。この絶滅プロセスは、淡水種の消滅から始まり、無脊椎動物の消滅で締めくくられる [11] 。もっとも長く生存する無脊椎動物は、生きた植物に依存しない生物（ シロアリ など）や、 熱水噴出孔 に生息する生物（ガラパゴスハオリムシ?の 環形動物 など）であると考えられる [74] 。これらの絶滅プロセスの結果、多細胞生物は約8億年後に絶滅を迎える可能性がある。同?に、13億年後には ?核生物 が絶滅する可能性があり、その後には 原核生物 だけが?される [82] 。

海洋の消失 [ 編集 ]

Light brown clouds wrap around a planet, as seen from space.
現在の 金星の大? は「超?室」?態にある

10億年後には、現在の海洋の約27パ?セントがマントルに沈み?まれる [50] 。一方、太陽光度が現在よりも10パ?セント?加すると、地球表面の平均?度は320 K (47 °C; 116 °F)まで上昇する。その場合、地球の大?は「?潤?室?態」に入り、海洋の 蒸? が急激に進行する [83] [84] 。未?の地球環境を予想したモデルによると、?潤?室?態では 成層? に含まれる水蒸?が?加していく。それらの水蒸?が太陽からの紫外線を受け、水分子が 光解離 によって分解されると、水素が地球の大??から流出する。このプロセスの最終的な結果として、現在から約11億年後には地球から海水が消滅する可能性がある [85] [86] 。

海洋が消滅した後も、深層地?とマントルから絶えず水が放出されるため、地球表層には水が存在し?ける [50] 。深層地?とマントルには、現在の海洋に存在する量の?倍の水が存在することになると予想される [87] 。水は極地にも一定量?ることが考えられ、時には暴風雨が?生する可能性もある。しかしながら、地球は基本的に乾燥した砂漠の惑星となり、赤道には大規模な 砂丘 地?が?がっており、かつて海底だった場所に存在するいくつかの?原は、チリの アタカマ?原 によく似た景?をもつことになる [12] 。

プレ?トは潤滑?としての海水を失い、その運動は停止する可能性が高い。もっとも?著な地質?的活動のサインは、マントルの ホットスポット 上に位置する 楯?火山 がもたらすことになる [74] 。こうした不毛な環境においても、地球上には微生物が生存している可能性があり、多細胞生物が存?している可能性も否定できない [84] 。それらの微生物の大半は 好?菌 であると考えられるが、金星における生命の??のなかで主張されるように、大?中で生存できるよう進化している可能性もある [74] 。しかしながら、過酷さを?す環境により、現在から16億年後 [82] から28億年後の間にはそれらの原核生物も絶滅に追いやられる可能性が高い。そのなかでも最後まで生存する原核生物は、高 緯度 ?高高度の場所に?る池の中や、氷が取り?された洞窟?に生息するものだと考えられる。一方、地下の生命はより長く存?する可能性がある [11] 。その後の?化の予測は、地?活動のレベルに依存する。火山の噴火による絶え間ない二酸化炭素の放出は、地球の大?を 金星の大? と同?の「超?室」?態に?える可能性があるが、?にプレ?トの運動が失われている可能性も高く、その場合ほとんどの炭酸?は埋?したままで?される [12] 。赤色巨星と化して光度を?した太陽が、埋?した岩石を加熱し、二酸化炭素を放出させるまでその?態は?く [87] 。

未?における海洋の消滅は、地球の大??が低下していく場合、20億年にわたって先延ばしにされる可能性がある。より低い大??は?室?果の減少をもたらし、地表?度の上昇を抑える。この作用は、自然のプロセスによって 窒素 が大?から除去されることで?生する。有機堆積物の?究は、過去40億年間で最低でも100 キロパスカル (0.99  atm )の窒素が大?中から取り除かれたことを明らかにしている。現在この100 キロパスカル (0.99  atm )の窒素が大?中に解き放たれたと?定すると、?質的に大??は2倍となる。このようなペ?スで起こる窒素の除去作用は、?加する太陽光度の影響を、今後の20億年間にわたって無?化することができる [88] 。

現在から28億年後までには、地球の表面?度は極地においても422 K (149 °C; 300 °F)に達する。この時点で、環境の?化により生命はどのような形であっても存在できなくなる。地球表層の水がこの時点ですべて失われると?定した場合、以降太陽が赤色巨星になるまで地球の環境は?動しない [84] 。約30億 - 40億年後には太陽光度が現在の値から35 - 40パ?セント?加し、 暴走?室?果 が開始される [85] 。暴走?室?果により、大??度は上昇し地表?度は約1,600 K (1,330 °C; 2,420 °F)に達する。この高??態は地球表面を融解させる [86] [84] 。一方で、太陽が赤色巨星段階に入るまでの間、地球はその大?のほとんどを維持する [89] 。

現在から28億年後に生命が絶滅すると、 生命の痕跡 （ 英語版 ） は最終的には消滅し、非生物的なプロセスが?す痕跡に置き換えられると予想される [74] 。ただし、太陽が死滅した後も地球上に生命が存在すると考える科?者は少?ながら存在する [90] 。

赤色巨星段階 [ 編集 ]

A large red disk represents the Sun as a red giant. An inset box shows the current Sun as a yellow dot.
今の太陽 (主系列星段階) の大きさと赤色巨星段階の太陽の大きさの比較

太陽の中心核における水素の融合が終わり、中心核の?の周?の水素が融合され始めると、中心核は?縮を始め、一方で中心核より外側の層は膨張していく。その後の10億年間、太陽光度は絶え間なく?加していき、太陽が121億6700万?になった時点での光度は、現在の 光度 の2730倍にも達する。この頃には地球の大?のほとんどが宇宙空間に散逸している。地球表面には溶岩の海が?がり、そのなかを金??金?酸化物の大陸と 耐火物 の塊が漂っており、地表の?度は2,400 K (2,130 °C; 3,860 °F)を超える [91] 。一方、赤色巨星になった太陽の質量は、 太陽風 によって急激に失われていく。太陽風は太陽の質量の約33パ?セントを流出させると予想される。太陽質量の減少は重力的な影響を弱め、太陽系の惑星が描く公?軌道は大きくなる。地球の軌道半?は最大で、現在の値の150パ?セントまで?加する [70] 。

赤色巨星に向かう太陽の膨張は、その最終期においてもっとも激しくなる。太陽がおよそ120億?になったとき、 水星 と金星は膨張する太陽に?み?まれる可能性が高い。その時点での太陽の半?は最大1.2  AU (180,000,000  km )に達する。地球と太陽の外?大?の間には潮汐作用が?生し、地球の公?軌道半?は減少する。太陽の 彩層 からの引力も軌道半?の減少に寄?する。これらの作用が太陽質量の?化による重力の減少を相殺するため、地球は太陽に?み?まれていく可能性が高い [70] 。

地球の軌道が減衰され、地球が太陽に接近していくと、 アブレ?ション と蒸?作用により 地? とマントルは失われる。その場合、最大でも200年ほどで地球は最終的に破?されることになる [92] [93] 。地球が消滅した後、その唯一の名?として、太陽の 金?量 の極わずかな?加（0.01パ?セント）がもたらされる [94] §IIC 。

別の可能性として、地球が太陽に吸?される事態を免れた場合でも、太陽の大?からの引力は月の軌道を減衰する可能性がある。月の軌道半?が18,470 km (11,480 mi)まで減少すると、月は地球の ロッシュ限界 を超える。ロッシュ限界を超えた月は、地球との潮汐作用によって破?され、崩れた月は 環 (天?) に?化する。地球を周回する環のほとんどが減衰され、破片が地球に衝突し始める。したがって、太陽に地球が?み?まれない場合でも、この惑星は月を失う可能性がある [95] 。

赤色巨星段階後 [ 編集 ]

惑星?星雲である らせん星雲 の姿は、太陽が80億年後につくりだすものによく似ている

中心核のヘリウムが核融合によって 炭素 に?換された後、太陽の中心核は再び?縮を始め、外層のガスを 惑星?星雲 として流出させた後、小さな 白色矮星 へと 進化 する。現在から500億年後、地球と月が太陽に?み?まれず?っていた場合、?者に 潮汐ロック が起こり、地球と月は互いに常に同じ面で向かい合うことになる [96] [97] 。その後、太陽の潮汐作用が 地球?月系 （ 英語版 ） の 角運動量 を奪い、月の軌道は減衰され、一方で地球の自?は加速される [98] 。

地球?月系への太陽の干?により、月は地球に向かって緩慢な速度で近づいていき、現在から約650億年後には地球と衝突すると予測されている [99] 。

今後の30兆年という?月の間には、太陽はほかの恒星との近接遭遇を??することになる。結果として、太陽を公?する惑星の軌道は?され、太陽系から放り出される可能性もある [100] 。地球がここまでに?げた全ての事象を回避すると?定した場合、地球の最終的な消滅は、10 20 年（1垓年）後、 重力放射 による軌道の減衰の結果、 ?色矮星 と化した太陽と衝突することによってもたらされる [101] 。

?連項目 [ 編集 ]

脚注 [ 編集 ]

[ 脚注の使い方 ]
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