Osud Země a Sluneční soustavy: Co nás čeká v daleké budoucnosti?

V předchozí části rozhovoru s Tomášem Petráskem z Fyziologického ústavu Akademie věd jsme se zabývali osudem zemské biosféry a tím, jak by mohla naše planeta vypadat bez kyslíku a vody. Ve druhé části se podíváme, co by mohlo v daleké budoucnosti čekat Zemi i naši Galaxii…

Jak se bude pro nejbližší desítky milionů let vyvíjet naše planeta po geologické stránce? Bude nadále pokračovat pohyb kontinentů, jak jej známe z učebnic?

Pro takovou dobu je předpověď poměrně snadná. Kontinenty se budou jednoduše pohybovat v podobných směrech jako dnes, takže například Atlantický oceán se bude dál rozšiřovat, dojde k uzavření Beringovy úžiny, k propojení Severní a Jižní Ameriky, Austrálie se připojí k jihovýchodní Asii. Afrika bude putovat dál na sever, až nakonec vytlačí celé Středozemní moře za vzniku nového horského pásma – zřejmě srovnatelně mohutného jako Himálaj – a v dnešních přímořských letoviscích bude možné lyžovat.

Život na superkontinentech

Mohl by pohyb světadílů vyústit až ve vznik jediného superkontinentu, jakým byla v minulosti Pangea?

Předpovídat další putování světadílů už je poněkud zrádnější, stejně jako u počasí. Nemáme tu sice oblačné systémy poháněné prouděním vzduchu, ale princip se dost podobá – jen se jedná o tektonické desky poháněné konvektivními pohyby v zemském plášti, jejichž přesné proměny se těžko odhadují. Například rozšiřování Atlantiku by se mohlo postupně zvrátit a přejít v uzavírání. 

Kontinenty by se pak poskládaly zase zhruba do podoby Pangey z počátku prvohor, i když v poněkud jiné geometrii. Hypotetický budoucí světadíl nyní označujeme Pangea Ultima, tedy „konečná Pangea“, což je mírně zavádějící, protože rozhodně konečná nebude. Kdyby se Atlantik dál rozšiřoval, superkontinent vznikne stejně, jenom jinak – protože Země je kulatá a světadíly se nakonec potkají na opačné straně. Mohla by se tak zformovat takzvaná Amasie.

Co by vznik superkontinentu znamenal pro biosféru na Zemi, pokud by na ní ještě nějaký život existoval?

Pro biosféru by situace nebyla úplně nejlepší, alespoň pokud se dá použít paralela s minulostí. V době existence Pangey zavládlo na Zemi velmi horké a suché klima, protože do nitra superkontinentu pronikalo jen minimum dešťových srážek a rozkládala se tam poušť. Velká plocha souše se tak stala neobyvatelnou. Po spojení světadílů se navíc zmenšila celková délka pobřeží i rozloha mělkých moří, která jsou velmi bohatá na živočišné druhy. S ubýváním životního prostoru logicky ubude i druhové bohatství. Na přelomu triasu a permu zmizelo téměř devadesát procent živočišných druhů a je dost možné, že také budoucí Pangeu potká podobné masové vymírání.

Jako zadrhnutý stroj

Formování superkontinentů se často pojí s vulkanickou aktivitou. Jak by dokázala ovlivnit pozemský život, pokud by se na naší planetě ještě vyskytoval?

V období existence superkontinentu lze očekávat mohutné sopečné výlevy. Víme, že v dobách Pangey došlo k masivním výlevům čediče v oblasti dnešní Sibiře a pro biosféru to znamenalo katastrofu. Vymírání dinosaurů se zas pojilo se zvýšeným vulkanismem v oblasti Indie. Takže pokud nějaká podobná událost v budoucnu nastane, velmi pravděpodobně může opět rozpoutat masové vymírání nebo k němu vydatně přispět.

Mohl by vulkanismus vzplanout na tak velké části naší planety, že by se celá přetavila?

Pokud by systém deskové tektoniky úplně selhal a zastavil se, mohly by nastat ještě mnohem rozsáhlejší výlevy, jaké se předpokládají třeba na Venuši. K úplnému přetavení povrchu Země naráz by asi nedošlo, ale z hlediska libovolného myslitelného života by se jednalo o absolutní katastrofu. Podobně dramatická situace by nastala, kdyby na Zemi s nehybnou krustou vznikly obří vulkány, jako třeba Olympus Mons na Marsu.

A může se desková tektonika úplně zastavit?

Mohlo by k tomu dojít, třeba pokud by Země příliš vychladla a jednoduše už by jí k posouvání kontinentů nezbyl dostatek energie. Aby se mohla zemská kůra pohybovat, musí ji také promazávat voda, nebo lépe řečeno hydratované minerály prostupující zemskou kůrou. Jakmile by zmizely oceány, mohla by se desková tektonika zadrhnout jako stroj, do kterého přestaneme přidávat olej.

Mohly by změny tektonického režimu či chladnutí zemského nitra vést k zastavení magnetického dynama v jádře planety?

Procesům, které generují magnetické pole Země, nikdo zcela nerozumí. Čas od času se například přepóluje, takže si póly prohodí místa – a přesně nevíme, jak a proč. Dokážeme tudíž jen těžko odhadnout, kdy a z jakých příčin by se geomagnetické dynamo mohlo úplně zastavit. Pokud by se Země opravdu ocitla bez ochrany magnetosféry a plně by čelila slunečnímu větru, mohla by skončit v podobném stavu jako dnešní Mars, prakticky se zanedbatelnou atmosférou nezpůsobilou k existenci kapalné vody.

Hrozba z kosmu

Budou Zemi ohrožovat i nebezpečí přicházející z kosmu?

Vesmírných hrozeb existuje bezpočet – od slunečních megaerupcí přes asteroidy, průlety cizích hvězd až třeba po výbuch supernovy či nebezpečí v podobě černé díry přímo v srdci naší Galaxie.

Máme nějakého kandidáta na supernovu, která by mohla vybuchnout v blízkosti naší soustavy?

V nejbližší budoucnosti k tomu patrně nedojde, protože o žádném vhodném kandidátovi nevíme. Nicméně jak Sluneční soustava putuje Galaxií, může se dostat do různých končin, kde podobné riziko hrozí. Kolem galaktického centra oběhne jednou za 220–230 milionů let, a navíc se s periodou asi šedesáti milionů roků pohybuje rovněž nahoru a dolů. Existují určité pokusy srovnat daný interval s periodicitou masových vymírání druhů. Každopádně můžeme říct, že některá galaktická sousedství jsou rizikovější než jiná. Například při průchodu skrz ramena Galaxie se náš solární systém může dostat blízko k hvězdotvorným oblastem, kde také často vybuchují mladé hvězdy coby supernovy.

Co by pro Zemi znamenal například vstup do prachoplynného oblaku?

Hustá mezihvězdná hmota by zřejmě zmenšila rozsah heliosféry, tedy sluneční magnetosféry, která naši planetu chrání před energetickým galaktickým zářením. Intenzita zmíněných paprsků by pak mohla ovlivnit třeba planetární klima.

Záchrana civilizace

Hovořil jste o riziku přiblížení cizí stálice ke Slunci. Jak těsný by musel její průlet být, aby Zemi zásadně ohrozil?

Je extrémně nepravděpodobné, že by prolétající hvězda přímo zasáhla Zemi či změnila její dráhu, ale mohla by vyvolat impaktní bouři. Dejme tomu, že by prošla Oortovým oblakem nebo Kuiperovým pásem: S určitým odstupem by pak následovalo období několika milionů let, kdy by do Sluneční soustavy pronikalo mnohonásobně víc komet, planetek a dalších těles, čímž by zásadně vzrostlo i riziko srážky se Zemí. Až se podaří zpracovat data z družice Gaia mapující polohu a pohyby sousedních hvězd, dost možná se dozvíme o některých hvězdných sousedech, kteří by mohli v budoucnu „zaskočit na návštěvu“.

Jak velká planetka by měla potenciál Zemi zničit?

Planetka by Zemi zničila jen stěží, ale mohla by ji zcela sterilizovat. Muselo by se ovšem jednat alespoň o stokilometrové těleso, a takových se v naší blízkosti naštěstí příliš mnoho nevyskytuje. Známe však podobně velké objekty na relativně nestálých drahách: Například ledový Chiron ze skupiny takzvaných kentaurů se pohybuje v oblasti vnějších planet, a kdyby ho ve vzdálené budoucnosti nějaké orbitální perturbace nasměrovaly do vnitřní Sluneční soustavy, mohl by na Zemi dopadnout a vyhubit vše živé. Stejně tak by se nicméně mohl srazit s jakoukoliv jinou planetou.

A co by se stalo, kdyby se „probudila“ černá díra v nitru naší Galaxie?

Začala by pohlcovat hmotu – například hvězdy, nebo ještě pravděpodobněji mezihvězdný plyn – a přitom by produkovala tvrdé záření, které by mohlo narušit zemskou ozonosféru. V tom případě by velmi záleželo, v jaké části Galaxie by se Země nacházela a nakolik by danému záření čelila.

Mohla by se budoucí civilizace pokusit o záchranu? Zajímavý způsob skýtá třeba terraformace…

Terraformace představuje přeměnu jiných planet tak, aby se podobaly Zemi, z dnešního pohledu je však nepředstavitelně obtížná. V naší soustavě by mohl na nějakou dobu posloužit Mars, protože leží od Slunce dál. Až se ovšem naše hvězda zvětší ještě víc, zbudou jako vhodné cíle jen měsíce Jupitera a Saturnu. Jde o docela malé objekty, které svým složením Zemi většinou příliš nepřipomínají. Zůstává tedy otázkou, zda by se daly nějak prakticky terraformovat. V úvahu připadá snad jen Titan, s vlastní hustou atmosférou.

Konec měsíců?

Mohly by některé planety časem úplně zaniknout?

Sluneční soustava by mohla v budoucnu zažít éru chaotického vývoje i naprosté destabilizace, kdy by hrozilo, že se jednotlivé planety srazí, pohltí je Slunce nebo budou vyvrženy mimo systém. Nejrizikovější se zdá být Merkur, jehož dráha může v některých obdobích nabývat vysoké výstřednosti a pak by mu skutečně mohl hrozit pád do Slunce či srážka s Venuší. Ale pravděpodobnost, že k tomu v příštích několika miliardách let opravdu dojde, se pohybuje pouze ve zlomcích procenta.

A co menší objekty jako třeba měsíce planet?

Tak například Phobos se dnes už velmi rychle přibližuje k Marsu a během desítek milionů let dopadne na jeho povrch, kde nejspíš zanechá nádherný eliptický kráter. Při důkladném pohledu bychom si všimli, že už se několik takových útvarů na planetě nachází. Je tedy docela možné, že Phobos takto nezanikne jako první z jejích měsíců. Také by ho mohly roztrhat slapové síly Marsu, který by tak na pár milionů let získal krásný prstenec podobný ozdobě Saturnu. Úlomky by potom stejně časem skončily na povrchu planety.

Může tentýž osud potenciálně potkat ještě nějaký měsíc ve Sluneční soustavě?

Největší těleso, kterému hrozí zánik, představuje Triton. Podle předpovědi by měl během 3,6 miliardy let do Neptunu narazit, případně skončit roztrhaný do velké soustavy prstenců. Uvedené číslo ovšem pochází z doby, kdy se o Neptunu a jeho průvodci moc nevědělo, a bohužel si nejsem vědom, že by se někdo pokoušel danou hodnotu revidovat. Možná tedy popsaná událost nastane o „nějaký ten pátek“ později nebo naopak dřív, ale každopádně půjde o skutečné kataklyzma, protože Triton je jen o málo menší než Měsíc.

A našeho souputníka podobný scénář nečeká?

Naštěstí ne. Bude se od Země dál pomalu vzdalovat, takže bude slábnout i jeho slapové působení na naši planetu. Zároveň poklesne stabilizující vliv Měsíce na zemskou rotační osu a zhruba za jeden a půl miliardy let začne docházet k jejím prvním výkyvům. Za dvě miliardy roků už zřejmě zavládne totální chaos, kdy se rotační osa možná i úplně překlopí, jako v případě Uranu. Opačnou stranou téže mince bude zpomalování zemské rotace, takže za čtvrt miliardy let bude den asi o hodinu a půl delší než dnes.

Srážka s Andromedou

Jaká největší kolize by se mohla v budoucnu v naší Galaxii odehrát?

Jedná se o srážku s jiným hvězdným ostrovem, a už se k ní postupně schyluje. Nejbližší velká galaxie, M31 v Andromedě, je o něco větší než ta naše. Odečteme-li běžný pohyb Slunce, vyjde nám, že se k sobě jejich jádra přibližují rychlostí asi sto kilometrů za sekundu a jednoho dne se nepochybně srazí. Očekává se, že k prvnímu kontaktu dojde zhruba za čtyři miliardy let. O něco později, asi za šest miliard roků, pak obě galaxie úplně splynou a vytvoří jednu obří.

Lze si vůbec představit podobu výsledného hvězdného ostrova?

Ani při něčem tak kolosálním, jako je galaktická srážka, se zřejmě vůbec neodehrají fyzické kolize stálic či planet. Obě galaxie jsou totiž natolik řídké, že se pouze prolnou a splynou v jeden celek – který pravděpodobně zahrne i to, co zbude ze Sluneční soustavy. Dojde však ke srážkám oblaků mezihvězdného prachu a plynu, z nichž pak budou hojně vznikat hvězdy. Výsledkem se stane rovněž zvýšená frekvence supernov či záblesků gama, a možná se dokonce aktivují centrální černé díry. Nakonec se ovšem situace uklidní a zformuje se poměrně fádní velká eliptická galaxie.

RNDr. Tomáš Petrásek, Ph.D. (*1984)

Vystudoval Přírodovědeckou fakultu Univerzity Karlovy. Od roku 2006 pracuje ve Fyziologickém ústavu Akademie věd a od roku 2014 také v Národním ústavu duševního zdraví v Klecanech. Doktorský titul získal v tomtéž roce. Profesionálně se věnuje studiu mozku i chování a modelům duševních poruch. Vedle toho popularizuje astronomii a astrobiologii v rámci přednášek či knižní série Vzdálené světy a od roku 2015 přednáší základy astrobiologie na své alma mater. Loni také publikoval sci-fi román Azhareida.