地球の未来

地球の生物学的、地質学的将来は、いくつかの長期的な影響の推定効果に基づいて推定することができます。これには、地球表面の化学、惑星内部の冷却速度、太陽系の他の物体との重力相互作用、太陽の光度の着実な増加が含まれます。不確実な要素は、気候工学など、人間が導入した技術の広範な影響であり、^[2]惑星に大きな変化をもたらす可能性があります。^{[3] [4]}たとえば、現在の完新世の絶滅^[5]は技術によって引き起こされており、^[6]その影響は最大500万年続く可能性があります。^[7]次に、技術は人類の絶滅をもたらし、惑星は長期的な自然プロセスのみに起因するより遅い進化のペースに徐々に戻る可能性があります。^{[8] [9]}

数億年の時間間隔で、ランダムな天体イベントが生物圏に地球規模のリスクをもたらし、大量絶滅につながる可能性があります。これらには、彗星や小惑星の衝突、地球近傍超新星（太陽から100光年（31パーセク）の半径内での大規模な恒星の爆発）の可能性が含まれます。他の大規模な地質学的イベントはより予測可能です。ミランコビッチの理論では、地球は少なくとも第四紀の氷河期が終わるまで氷河期を経験し続けると予測されています。これらの期間は、地球の軌道の離心率、軸の傾き、歳差運動の変化によって引き起こされます。 ^{[10]進行中の}超大陸サイクルの一環として、プレートテクトニクスはおそらく2億5000万〜3億5000万年後に超大陸をもたらすでしょう。今後15億～45億年の間に、地球の軸の傾きは最大90°変化する混沌とした変動を起こし始める可能性がある。^[11]

太陽の光度は着実に増加し、地球に到達する太陽​​放射が増加し、ケイ酸塩鉱物の風化速度が速まる。これは炭酸塩-ケイ酸塩サイクルに影響を与え、大気中の二酸化炭素濃度の低下を引き起こす。今から約6億年後には、二酸化炭素濃度は樹木が使用するC ₃炭素固定光合成を維持するために必要なレベルを下回る。一部の植物はC ₄炭素固定法を使用して、10 ppmという低い二酸化炭素濃度でも生き延びる。しかし、長期的には植物は完全に死滅する傾向にある。植物は地球上の動物の食物連鎖の多くを支えているため、植物の絶滅はほぼすべての動物の死を意味する。 ^{[12] [13]}

約 10 億年後には太陽の光度が 10% 上昇し、大気が「湿潤温室」となり、海洋の蒸発が暴走する。その結果、プレートテクトニクスと炭素循環全体が終わる可能性が高い。^[14]この出来事の後、約 20 億～ 30 億年後には、惑星の磁気ダイナモが停止し、磁気圏が崩壊して外気圏からの揮発性物質の損失が加速する可能性がある。今から 40 億年後には、地球の表面温度の上昇により暴走温室効果が発生し、現在の金星よりも極端な条件が生まれ、地球の表面が溶けるほど加熱される。その時点で、地球上のすべての生命は絶滅しているだろう。^{[15] [16]}最後に、惑星の最も可能性の高い運命は、恒星が赤色巨星段階に入り、惑星の現在の軌道を超えて膨張した後、約 75 億年後に太陽に吸収されることです。^[17]

人間は生物圏において重要な役割を果たしており、その膨大な人口が地球上の多くの生態系を支配している。^{[3] [18]}その結果、現地質時代において他の種の広範囲にわたる継続的な大量絶滅が起こり、現在では完新世絶滅として知られている。1950年代以降に人間の影響によって引き起こされた種の大規模な喪失は、生物学的危機と呼ばれ、2007年の時点で全種の約10％が失われたと推定されている。 ^[6]現在の速度で進むと、約30％の種が今後100年で絶滅の危機に瀕している。 ^[19]完新世絶滅は、生息地の破壊、外来種の広範な分布、密猟、気候変動の結果である。^{[20] [21] [22]}現在、人間の活動は地球の表面に大きな影響を与えている。陸地表面の3分の1以上が人間の活動によって改変されており、人間は世界の一次生産の約20％を使用しています。^{[4]大気中の}二酸化炭素濃度は、産業革命の開始以来50％近く増加しています。^{[3] [23]}

持続的な生物的危機の影響は、少なくとも500万年は続くと予測されている。^{[7]その結果、}生物多様性の減少と生物相の均質化が起こり、害虫や雑草などの日和見的な種の増殖が伴う可能性がある。新種の出現も考えられ、特に人間が支配する生態系で繁栄する分類群は、急速に多くの新種に多様化する可能性がある。微生物は、栄養豊富な環境ニッチの増加から恩恵を受ける可能性が高い。既存の大型脊椎動物の新種は出現せず、食物連鎖はおそらく短縮されるだろう。^{[5] [24]}

地球全体に影響を及ぼす可能性のある既知のリスクには、複数のシナリオがあります。人類の観点から見ると、これらは生き残れるリスクと致命的なリスクに分けられます。人類が自らにもたらすリスクには、気候変動、ナノテクノロジーの誤用、核戦争、プログラムされた超知能との戦争、遺伝子組み換え疾患、物理学実験によって引き起こされる災害などがあります。同様に、非常に毒性の強い疾患、小惑星や彗星の衝突、暴走する温室効果、資源の枯渇など、いくつかの自然現象が終末の脅威となる可能性があります。地球外生命体による侵略の可能性もあります。^[25]これらのシナリオが発生する実際の確率を推測することは、不可能ではないにしても困難です。^{[8] [9]}

人類が絶滅した場合、人類が築き上げた様々な建造物は崩壊し始める。最も大きな建造物の崩壊半減期はおよそ 1,000 年と推定される。最後に残る建造物は、露天掘りの鉱山、大規模な埋立地、主要幹線道路、広い運河の掘削、土砂で埋め立てた側面ダムなどである可能性が高い。ギザのネクロポリスのピラミッドやラシュモア山の彫刻のような巨大な石造建造物は、100 万年後も何らかの形で残っている可能性がある。^{[9] [a]}

太陽が天の川銀河を周回するにつれ、さまよう恒星が太陽系に破壊的な影響を及ぼすほど接近することがある。^[26]恒星同士の接近遭遇は、オールトの雲（太陽から半光年以内を周回する球状の氷天体領域）内の彗星の近日点距離を大幅に短縮する可能性がある。 ^[27]このような遭遇は、太陽系内に到達する彗星の数を40倍に増やす可能性がある。これらの彗星の衝突は、地球上の生命の大量絶滅を引き起こす可能性がある。これらの破壊的な遭遇は、平均して4500万年に1回発生する。^[28]恒星が太陽系内を通過する確率は10億年に1％である。太陽から100AUのところまで接近し、太陽系を混乱させる可能性がある。 ^[29]太陽が太陽系内の他の恒星と衝突する平均時間は約30兆秒（3 × 10 ¹³）年であり、これは宇宙の推定年齢である約138億年よりもはるかに長い。これは、地球の寿命の間にこのようなイベントが発生する可能性が低いことを示していると見なすことができます。^[30]

直径 5～10 km (3～6 マイル) 以上の小惑星や彗星の衝突によって放出されるエネルギーは、地球規模の環境災害を引き起こし、種の絶滅数を統計的に有意に増加させるのに十分である。大規模な衝突イベントによって生じる有害な影響の中には、地球を覆う微細な塵の噴出物の雲があり、直射日光が地表に届くのを妨げ、1 週間以内に陸地温度が約 15 °C (27 °F) 低下し、数か月間光合成が停止する (核の冬に類似) ことがある。大規模な衝突の平均間隔は、少なくとも 1 億年と推定されている。過去 5 億 4000 万年間のシミュレーションでは、このような衝突率は 5 ～ 6 回の大量絶滅と 20 ～ 30 回のより軽度のイベントを引き起こすのに十分であることが実証されている。これは顕生代における大規模な絶滅の地質学的記録と一致している。このようなイベントは今後も続くと予想される。^[31]

超新星は恒星の大爆発である。天の川銀河内では、平均して40年に1回の頻度で超新星爆発が起きている。^[32]地球の歴史の中で、100光年以内の距離でこのような現象が複数回起きた可能性があり、地球近傍超新星と呼ばれている。この距離以内で爆発が起きると、放射性同位元素で惑星を汚染し、生物圏に影響を及ぼす可能性がある。^[33] 超新星から放出されるガンマ線は大気中の窒素と反応して亜酸化窒素を生成する。これらの分子は、太陽からの紫外線（UV）から地表を保護するオゾン層の破壊を引き起こす。UV -B放射がわずか10～30%増加するだけでも、生命、特に海洋食物連鎖の基盤を形成する植物プランクトンに大きな影響を与えるには十分である。26光年の距離で超新星爆発が起きると、オゾン柱の密度が半減する。平均すると、超新星爆発は32光年以内で数億年に1回発生し、数世紀にわたってオゾン層の破壊を引き起こします。^{[34]今後20億年の間に、約20回の超新星爆発と1回の}ガンマ線バーストが発生し、地球の生物圏に大きな影響を与えるでしょう。^[35]

惑星間の重力摂動の増分効果により、太陽系内部全体が長期間にわたって無秩序に動作する。これは、数百万年以下の期間では太陽系の安定性に大きな影響を与えないが、数十億年にわたって、惑星の軌道は予測不可能になる。今後50億年間の太陽系の進化に関するコンピュータシミュレーションでは、地球と水星、金星、火星のいずれかとの衝突が発生する可能性がわずかながら（1％未満）あることが示唆されている。^{[36] [37]}同じ期間に、地球が通過する恒星によって太陽系から追い出される確率は、10万分の1（0.001％）程度である。このようなシナリオでは、数百万年以内に海洋は完全に凍結し、地下約14km（9マイル）に液体の水の溜まりがいくつか残るのみとなる。地球が通過する連星系に捕らえられ、惑星の生物圏がそのまま残る可能性はわずかながらある。その確率は300万分の1程度である。^[38]

太陽系の他の惑星の重力摂動が組み合わさって、地球の軌道と自転軸の向きが変化する。これらの変化は惑星の気候に影響を及ぼす可能性がある。^{[10] [39] [40] [41]}このような相互作用にもかかわらず、非常に正確なシミュレーションでは、地球の軌道は今後数十億年にわたって動的に安定したままである可​​能性が高いことが示されています。1,600回のシミュレーションすべてで、惑星の半長径、離心率、傾斜角はほぼ一定のままでした。^[42]

歴史的に、周期的な氷河期があり、その際には氷河床が大陸の高緯度地域を周期的に覆っていた。氷河期は、プレートテクトニクスによって引き起こされる海洋循環と大陸性の変化によって発生する可能性がある。^[43]ミランコビッチ理論は、天文学的要因と気候フィードバック機構の組み合わせにより、氷河期中に氷河期が発生すると予測している。主な天文学的要因は、通常よりも高い軌道離心率、低い軸傾斜（または黄道傾斜）、および北半球の夏至と遠日点の整合である。これらの影響はそれぞれ周期的に発生する。たとえば、離心率は約10万年と40万年の時間周期で変化し、その値は0.01未満から0.05までの範囲である。^{[44] [45]}これは、惑星の軌道の半短軸が半長軸の99.95%から99.88%に変化することに相当する。^[46]

地球は第四紀氷河期と呼ばれる氷河期を経ており、現在は完新世間 氷期にある。この期間は、通常、約 25,000 年で終了すると予想されている。^{[41]しかし、人間が}大気中に排出する二酸化炭素の増加により、次の氷河期の開始は少なくとも今から 50,000 ～ 130,000 年後まで遅れる可能性がある。一方、有限期間の地球温暖化期間 (化石燃料の使用が 2200 年までに停止するという仮定に基づく) は、氷河期に約 5,000 年間しか影響を与えない可能性が高い。したがって、数世紀分の温室効果ガス排出によって引き起こされる短期間の地球温暖化は、長期的には限定的な影響しか及ぼさないだろう。^[10]

月の潮汐力の加速により地球の自転速度が遅くなり、地球と月の距離が離れる。核とマントル、大気と地表の間の摩擦効果により、地球の自転エネルギーが消散する。これらの複合効果により、今後2億5000万年で1日の長さが1.5時間以上長くなり、黄道傾斜角が約0.5度増加すると予想される。同じ期間に月までの距離は地球半径の約1.5倍増加する。^[47]

コンピュータモデルに基づくと、月の存在は地球の傾斜角を安定させ、地球が劇的な気候変動を回避するのに役立つ可能性がある。^[48]この安定性は、月が地球の自転軸の歳差運動率を高め、それによって自転の歳差運動と惑星の軌道面の歳差運動（つまり、黄道の歳差運動）との間の共鳴を回避することによって達成される。 [ ^49]しかし、月の軌道の長半径が引き続き増加すると、この安定化効果は減少する。ある時点で、摂動効果により地球の傾斜角に無秩序な変動が生じる可能性があり、軸の傾きが軌道面から最大90°の角度で変化する可能性がある。これは、今から15億年から45億年の間に発生すると予想されている。^[11]

地球の自転軸傾斜角が高ければ、気候は劇的に変化し、惑星の居住可能性は失われる可能性がある。^[40]地球の自転軸傾斜角が54°を超えると、赤道での年間日射量は両極よりも少なくなる。地球は1000万年もの間、自転軸傾斜角60°から90°に留まる可能性がある。^[50]

テクトニクスに基づくイベントは今後も発生し続け、地表は地殻隆起、押し出し、浸食によって着実に再形成されます。ベスビオ山は、今後 1,000 年間で約 40 回噴火すると予想されています。同じ期間に、サンアンドレアス断層沿いでマグニチュード 8 以上の地震が約 5 ～ 7 回発生する一方、マグニチュード 9 の地震は世界中で約 50 回発生すると予想されます。マウナロアは、今後 1,000 年間で約 200 回の噴火を経験し、オールドフェイスフルガイザーはおそらく停止するでしょう。ナイアガラの滝は上流に後退し続け、約 30,000 ～ 50,000 年でバッファローに到達します。 ^[9] 超巨大火山イベントは最も影響力のある地質学的災害であり、1000 万年以上にわたって ...1,000 km ³の破片が堆積し、数千平方キロメートルを灰の堆積物で覆う。しかし、これは比較的まれな現象で、平均して10万年に1回発生する。^[51]

1万年後には、バルト海の氷河期後の隆起により、水深は約90メートル（300フィート）減少する。ハドソン湾も同じ期間に水深が100メートル減少する。^{[37] 10万年後には、}ハワイ島は北西に約9キロ（5.6マイル）移動する。この頃には、地球は新たな氷河期に入っているかもしれない。^[9]

プレートテクトニクスの理論によれば、地球の大陸は年間数センチメートルの速度で地表を移動している。この動きは今後も続くと予想され、プレートの移動や衝突を引き起こす。大陸移動は、地球内部で生成されるエネルギーと水圏の存在という2つの要因によって促進される。どちらかが失われると、大陸移動は停止する。^[52]放射性プロセスによる熱生成は、少なくとも今後11億年間はマントル対流とプレート沈み込みを維持するのに十分である。 ^[53]

現在、南北アメリカ大陸はアフリカとヨーロッパから西に移動している。研究者らは、この動きが将来どのように続くかについていくつかのシナリオを作成した。^[54]これらの地球力学モデルは、海洋地殻が大陸の下に移動する沈み込みフラックスによって区別できる。内向モデルでは、より若い内陸の大西洋が優先的に沈み込み、南北アメリカの現在の移動が逆転する。外向モデルでは、より古い外洋の太平洋が優先的に沈み込み、南北アメリカは東アジアに向かって移動する。^{[55] [56]}

地球力学の理解が深まるにつれ、これらのモデルは改訂されることになる。例えば、2008年には、コンピューターシミュレーションによって、今後1億年の間にマントル対流の再編成が起こり、南極の周囲にアフリカ、ユーラシア、オーストラリア、南極、南アメリカからなる新しい超大陸が形成されると予測された。 ^[57]

大陸移​​動の結果にかかわらず、沈み込みのプロセスが続くと、水はマントルに運ばれる。地球物理学的モデルによれば、現在から10億年後には、現在の海洋質量の27％が沈み込むと推定される。このプロセスが将来もそのまま続くと、沈み込みと放出は、現在の海洋質量の65％が沈み込んだ後に均衡に達するだろう。^[58]

クリストファー・スコテーゼと彼の同僚は、パレオマッププロジェクトの一環として、数億年後の予測される動きを地図に描き出した。^[54]彼らのシナリオでは、今から5000万年後には地中海は消滅し、ヨーロッパとアフリカの衝突によって現在のペルシャ湾の位置まで伸びる長い山脈が形成される。オーストラリアはインドネシアと合併し、バハカリフォルニアは海岸に沿って北に移動する。北米と南米の東海岸沖に新しい沈み込み帯が出現し、それらの海岸線に沿って山脈が形成される。南極大陸が北に移動すると、その氷床がすべて溶ける。これは、グリーンランドの氷床の融解と相まって、平均海面を90メートル（300フィート）上昇させる。大陸の内陸部が洪水に見舞われ、気候変動を引き起こす。^[54]

このシナリオが続くと、現在から1億年後には大陸の拡大が最大限に達し、大陸同士が合体し始める。2億5千万年後には、北アメリカがアフリカと衝突する。南アメリカはアフリカの南端を囲むようになる。その結果、太平洋が地球の半分に広がる新しい超大陸（パンゲア・ウルティマと呼ばれることもある）が形成される。南極は方向を逆転して南極に戻り、新しい氷床を形成する。^[59]

現在の大陸の動きを最初に推定した科学者は、ハーバード大学のカナダ人地質学者ポール・F・ホフマンでした。1992年、ホフマンは、南北アメリカ大陸がシベリアを中心に回転しながら太平洋を横切って前進し続け、アジアと融合し始めると予測しました。彼はその結果生じる超大陸をアマシアと名付けました。^{[60] [61]}その後、1990年代にロイ・リバモアが同様のシナリオを計算しました。彼は、南極大陸が北に移動し始め、東アフリカとマダガスカルがインド洋を横切ってアジアと衝突すると予測しました。^[62]

外転モデルでは、太平洋の閉鎖は約3億5000万年で完了する。^[63]これは現在の超大陸サイクルの完了を示しており、大陸は約4億～5億年ごとに分裂し、その後再び結合する。^{[64]超大陸が形成されると、沈み込み速度が}1桁低下するため、プレートテクトニクスは不活性期に入る可能性がある。この安定期は、過去の超大陸の最小寿命である1億年ごとに30～100℃（54～180℉）の割合でマントル温度の上昇を引き起こす可能性がある。その結果、火山活動が増加する可能性がある。^{[56] [63]}

超大陸の形成は環境に劇的な影響を及ぼす可能性がある。プレートの衝突により山脈が形成され、気象パターンが変化する。氷河作用の増加により海面が下がる可能性がある。 ^{[65]表面の}風化速度が上昇し、有機物が埋没する速度が速まる可能性がある。超大陸は地球の気温を低下させ、大気中の酸素を増加させる可能性がある。これは今度は気候に影響を与え、気温をさらに下げる可能性がある。これらの変化はすべて、新しいニッチが出現するにつれて、より急速な生物進化をもたらす可能性がある。^[66]

超大陸の形成によりマントルが絶縁される。熱の流れが集中し、火山活動と玄武岩による広大な地域の洪水が発生する。地溝が形成され、超大陸は再び分裂する。^[67]その後、地球は白亜紀に起こった温暖化期を経験する可能性があり、^{[66]以前の}パンゲア超大陸の分裂を特徴づけた。

地球の鉄分が豊富な核領域は、直径2,440 km（1,520マイル）の固体の内核と、直径6,960 km（4,320マイル）の液体の外核に分かれています。^{[68]地球の自転により、外核領域に対流渦が生成され、}ダイナモとして機能します。^[69]これにより、地球の周りに磁気圏が生成され、太陽風からの粒子を偏向させ、スパッタリングによる大気の大幅な浸食を防止します。 核からの熱がマントルに向かって外側に伝達されると、全体的な傾向として、液体の外核領域の内側境界が凍結し、それによって熱エネルギーが放出され、固体の内核が成長します。^[70]この鉄の結晶化プロセスは約10億年にわたって続いています。現代では、内核の半径は外核を犠牲にして、平均して年間約0.5 mm（0.02インチ）の割合で拡大しています。^[71]ダイナモを動かすために必要なエネルギーのほぼ全ては、この内核形成のプロセスによって供給されています。^[72]

内核は、今から30～40億年後には外核の大部分または全てを消費し、鉄やその他の重元素からなるほぼ完全に固化した核になると予想されている。生き残った液体の外殻は、混合の少ない軽い元素が主となる。^[73]あるいは、ある時点でプレートテクトニクスが停止すると、内部の冷却効率が低下し、内核の成長が遅くなるか、停止することもある。いずれの場合も、磁気ダイナモの喪失につながる可能性がある。機能するダイナモがなければ、地球の磁場は地質学的に短い期間、およそ1万年で衰退する。^[74]磁気圏の喪失により、地球の外気圏から宇宙への軽元素、特に水素の浸食が増加し、生命にとって好ましくない条件となる。^[75]

太陽のエネルギー生成は、水素からヘリウムへの熱核融合に基づいている。これは、陽子-陽子連鎖反応プロセスを使用して、恒星の中心部で発生する。太陽の中心部には対流がないため、ヘリウム濃度は恒星全体に行き渡ることなく、その領域に蓄積される。太陽の中心部の温度は、トリプルアルファプロセスによるヘリウム原子の核融合には低すぎるため、これらの原子は太陽の静水力平衡を維持するために必要な正味のエネルギー生成には寄与しない。^[76]

現在、核の水素のほぼ半分が消費されており、残りの原子は主にヘリウムで構成されています。単位質量あたりの水素原子の数が減少すると、核融合によって供給されるエネルギー出力も減少します。これにより圧力サポートが減少し、密度と温度の上昇により核の圧力が上の層と平衡になるまで、核は収縮します。温度が上昇すると、残りの水素はより速い速度で核融合を起こし、平衡を維持するために必要なエネルギーを生成します。^[76]

このプロセスの結果、太陽のエネルギー出力は着実に増加しています。太陽が主系列星になったとき、現在の光度の 70% しか放射していませんでした。光度は現在までほぼ直線的に増加しており、1 億 1 千万年ごとに 1% 増加しています。^[17]同様に、30 億年後には太陽の明るさは 33% 増加すると予想されています。中心核の水素燃料は 50 億年後に最終的に枯渇し、太陽の明るさは現在よりも 67% 増加します。その後、太陽は中心核を囲む殻の中で水素を燃焼し続け、明るさが現在の値の 121% を超えます。これが太陽の主系列寿命の終わりを示し、その後は準巨星段階を経て赤色巨星に進化します。^[1]

この時までに、天の川銀河とアンドロメダ銀河の衝突が進行しているはずである。この衝突により太陽系が新たに合体した銀河から放出される可能性はあるが、太陽やその惑星に悪影響を与える可能性は低いと考えられている。^{[78] [79]}

気温上昇で化学反応が加速するにつれ、ケイ酸塩鉱物の風化速度は速まる。その結果、大気中の二酸化炭素濃度は低下する。ケイ酸塩鉱物との反応で二酸化炭素ガスが固体炭酸塩に変わるためだ。現在から6億年以内に、二酸化炭素濃度はC ₃光合成の維持に必要な臨界閾値である約50 ppmを下回る。この時点で、現在の形の樹木や森林はもはや生存できないだろう。 ^[80]この植物の減少は、急激な減少というよりは長期的な減少となる可能性が高い。植物群は、50 ppmのレベルに達するずっと前に、次々に死滅するだろう。最初に消滅する植物はC ₃ 草本植物で、続いて落葉樹林、常緑広葉樹林、最後に常緑針葉樹が消滅するだろう。^[81]しかし、C ₄炭素固定は10 ppmを超えるはるかに低い濃度でも継続できる。したがって、C ₄光合成を行う植物は、少なくとも 8 億年、おそらくは 12 億年後まで生き残ることができるかもしれないが、それ以降は気温上昇により生物圏は持続不可能となる。^{[82] [83] [84]}カリフォルニア工科大学の研究者は、C ₃植物が死滅すると、酸素と窒素の生物学的生成が不足するため地球の大気圧が低下し、気温上昇が相殺され、光合成を継続するのに十分な二酸化炭素が残ると示唆している。これにより、生命は今から最大 20 億年後まで生き残ることができるが、その時点では水が制限要因となる。^[85] 現在、C ₄植物は地球上の植物バイオマスの約 5% を占め、既知の植物種の 1% を占めている。^[86]たとえば、すべてのイネ科植物 ( Poaceae ) の約 50% は C ₄光合成経路を使用しており、^{[87]草本科の}ヒユ科の多くの種も同様である。^[88]

二酸化炭素濃度が光合成がほとんど持続できない限界まで下がると、大気中の二酸化炭素の割合は上下に振動することが予想される。これにより、地殻活動や動物の呼吸によって二酸化炭素濃度が上昇するたびに陸上植物が繁茂することになる。しかし、長期的には、大気中に残っている炭素のほとんどが地球に隔離されるため、陸上の植物は完全に死滅する傾向にある。^{[13]植物、ひいては動物は、光合成に必要な二酸化炭素を}減らす、肉食になる、乾燥に適応する、菌類と共生するなどの他の戦略を進化させることで、より長く生き延びることができるかもしれない。これらの適応は、湿潤温室の始まり近くに現れる可能性が高い（後述）。^[81]

高等植物の減少は、動物の呼吸、大気中の化学反応、火山の噴火による酸素とオゾンの減少につながります。酸素化の低下をモデル化すると、10億年後には現在の大気レベルの1％にまで低下する可能性があると予測されています。^[89]この低下により、DNAを損傷する紫外線の減衰が減少し、 ^[81]動物が死滅します。最初に姿を消す動物は大型哺乳類で、次に小型哺乳類、鳥類、両生類、大型魚類、爬虫類、小型魚類、最後に無脊椎動物が姿を消すでしょう。^[12]

これが起こる前に、生命は陸地面積の少ない高地などの低温の避難場所に集中し、個体数を制限すると予想されます。小型動物は酸素の必要量が少ないため大型動物よりも生き残りやすく、鳥類はより涼しい気温を求めて長距離を移動できるため哺乳類よりも生き残りやすいでしょう。大気中の酸素の半減期に基づくと、高等植物が消滅した後、動物の生命は最大で1億年しか生き残れません。^[12]一部のシアノバクテリアと植物プランクトンは、1 ppmという低い二酸化炭素レベルにも耐えられるため植物よりも長生きし、二酸化炭素が枯渇して光合成ができなくなるまで動物とほぼ同じ期間生き残る可能性があります。^[12]

ピーター・D・ワードとドナルド・ブラウンリーは、著書『地球の生と死』の中で、地球上の植物のほとんどが消滅した後でも、何らかの動物が存続する可能性があると主張している。ワードとブラウンリーは、カナダのブリティッシュコロンビア州バージェス頁岩の化石証拠を使用して、カンブリア爆発の気候を判定し、太陽の温暖化と酸素レベルの低下によって引き起こされる地球温度の上昇が動物の最終的な絶滅につながる将来の気候を予測している。当初、彼らは、一部の昆虫、トカゲ、鳥、小型哺乳類、および海洋生物が存続する可能性があると予想しているが、植物による酸素の補充がなければ、動物はおそらく数百万年以内に窒息死するだろうと考えている。何らかの形の光合成が存続して十分な酸素が大気中に残ったとしても、地球温度の着実な上昇は、生物多様性の緩やかな喪失につながるだろう。^[13]

気温が上昇するにつれ、最後の動物たちは極地、おそらくは地下へと追いやられるだろう。動物たちは主に極夜に活動し、極昼間は猛暑のため夏眠する。地表の大部分は不毛の砂漠となり、生命は主に海に生息するようになる。 ^[13]しかし、陸地から海に流入する有機物の減少と溶存酸素の減少により、^[81]海の生物も地球表面と同様の道をたどって姿を消すだろう。このプロセスは淡水生物の減少から始まり、無脊椎動物^{[12]で終わるだろう。特に}シロアリなどの生きた植物に依存しない生物や、 Riftia属の虫などの熱水噴出孔付近の生物が絶滅する。^[81]これらのプロセスの結果、多細胞生物は約 8 億年で、真核生物は13 億年で絶滅し、原核生物だけが残る可能性がある。^[90]

10億年後には、現代の海洋の約27％がマントルに沈み込むだろう。このプロセスが中断されずに続くと、現在の表面貯留層の65％が表面に残る平衡状態に達するだろう。^[58]太陽の光度が現在の値より10％高くなると、地球の平均表面温度は320 K（47 °C、116 °F）に上昇する。大気は「湿潤温室」となり、海洋の蒸発が暴走する。 ^{[91] [92]この時点で、地球の将来の環境モデルは、}成層圏に含まれる水のレベルが増加することを示しています。これらの水分子は、太陽の紫外線による光分解によって分解され、水素が大気から逃げ出します。最終的な結果は、モデルに応じて、現在から約10億年から15億年後に世界の海水が失われることになります。^{[93] [94] [95]}

この将来の温暖化フィードバックには、2 つのバリエーションのいずれかがあります。「湿潤温室」では、水蒸気が対流圏を支配し、成層圏に水蒸気が蓄積し始めます (海洋の蒸発が非常に速い場合)。「暴走温室」では、水蒸気が大気の主要な構成要素になります (海洋の蒸発が遅すぎる場合)。この海洋のない時代には、深部地殻とマントルから水が着実に放出されるため、地表の貯水池は存在し続けるでしょう。^[58]そこには、現在地球の海洋に存在する量の数倍に相当する量の水があると推定されています。^[96]極地にはいくらかの水が保持され、時折暴風雨が発生するかもしれませんが、大部分は、赤道を覆う広大な砂丘地帯と、かつて海底だった場所にチリのアタカマ砂漠に似た塩原がいくつかある砂漠になるでしょう。^[14]

潤滑油となる水がなければ、プレートテクトニクスはおそらく停止し、地質活動の最も目に見える兆候はマントルホットスポットの上にあるシールド火山であろう。^{[92] [81]}このような乾燥した条件では、惑星にはいくらかの微生物、さらには多細胞生物が残っている可能性がある。^{[92]これらの微生物のほとんどは}好塩菌であり、生命は金星で起こったと提案されているように大気中に避難所を見つける可能性がある。^[81]しかし、ますます極端になる条件により、今から16億年後^{[90]から28億年後の間に}原核生物が絶滅する可能性が高く、残った原核生物は高緯度と高高度の残留水の池か、氷が閉じ込められた洞窟で暮らすことになる。しかし、地下の生命はより長く続く可能性がある。^[12]

その後の展開は地殻変動の程度によって異なる。火山噴火による二酸化炭素の着実な放出は、大気を金星のような「超温室」状態に陥らせる可能性がある。しかし、前述のように、地表水がなければ、プレートテクトニクスはおそらく停止し、炭酸塩のほとんどは、太陽が赤色巨星となり、その明るさの増加によって岩石が二酸化炭素を放出するほどに熱せられるまで、しっかりと埋もれたままになるだろう。^{[14]しかし}、ピーター・ワードとドナルド・ブラウンリーが著書『惑星地球の生と死』で指摘しているように、NASAエイムズ研究所の科学者ケビン・ザーンレによると、地球の核が徐々に冷却されるため、海洋が失われるずっと前にプレートテクトニクスが停止する可能性が非常に高い。これは、わずか5億年で起こる可能性がある。これにより、地球は再び水の世界に戻り、おそらく残りの陸上生物はすべて溺死する可能性がある。^[97]

大気圧が下がれば、海洋の消失は20億年後まで延期される可能性がある。大気圧が下がれば温室効果が減り、地表温度が下がる。これは、自然の作用で大気から窒素が除去された場合に起こる可能性がある。有機堆積物の研究では、過去40億年間に少なくとも100キロパスカル（0.99 気圧）の窒素が大気から除去されたことが示されており、放出された場合、現在の大気圧を実質的に2倍にするには十分な量である。この除去率は、今後20億年間の太陽の光度増加の影響を打ち消すのに十分である。^[85]

今から 28 億年後には、地球の表面温度は両極でも 422 K (149 °C、300 °F) に達します。この時点で、極限状態のため、残りの生命は絶滅します。その後何が起こるかは、表面にどれだけの水が残っているかによって異なります。この時点で地球上のすべての水が蒸発した場合 (今から約 10 億年後の「湿潤温室」により)、太陽が赤色巨星になるまで、地球は表面温度が着実に上昇する同じ状態のままになります。^[92]そうでない場合、まだ水たまりが残っていて、蒸発が遅すぎると、約30億～40億年後に下層大気の水蒸気量が40%に上昇し、太陽からの光度が現在の値より35～40%高くなると、^[93]「暴走温室効果」が発生し、大気が温まり、表面温度が約1,600 K（1,330 °C、2,420 °F）に上昇します。これは、惑星の表面を溶かすのに十分です。^{[94] [92]}しかし、大気の大部分は、太陽が赤色巨星段階に入るまで保持されると予想されています。^[98]

28億年後の生命の絶滅により、地球上の生物学的特徴は消え、非生物学的プロセスによって引き起こされる特徴に置き換わると予想されている。^[81]

太陽が中心核内で水素を燃焼する状態から中心核の周りの殻内で水素を燃焼する状態に変化すると、中心核は収縮し始め、外殻は膨張する。総光度はその後の10億年で着実に増加し、121億6700万歳で現在の2730倍の光度に達する。地球の大気の大部分は宇宙に失われる。表面は金属と金属酸化物の浮遊大陸と耐火物氷山のある溶岩の海で構成され、表面温度は2400 K（2130 °C、3860 °F）以上に達する。^{[99]太陽はより急速な質量損失を経験し、全質量の約33%が}太陽風とともに失われる。質量損失は、惑星の軌道が拡大することを意味する。地球の軌道距離は、現在の値（つまり1.5AU（2億2000万km、1億4000万マイル））の最大150％まで増加する。^[17]

太陽が膨張して赤色巨星になる過程の最も急速な部分は、太陽の年齢が約 120 億歳になる最終段階で発生します。太陽は膨張して水星と金星を飲み込み、最大半径 1.2  AU (1 億 8000 万 km、1 億 1000 万 マイル) に達する可能性があります。地球は太陽の外層大気と潮汐力の相互作用を起こし、地球の軌道半径が減少するでしょう。太陽の彩層からの抗力により、地球の軌道は縮小します。これらの効果は、太陽の質量損失の影響を相殺し、今から約 75 億 9000 万年後には太陽が地球を飲み込む可能性があります。^[17]

太陽大気の抗力により、月の軌道は崩壊する可能性がある。月の軌道が18,470 km (11,480 mi) の距離に近づくと、地球のロッシュ限界を超え、地球との潮汐相互作用により月がバラバラになり、環系に変わる。軌道上の環のほとんどは崩壊し始め、その破片が地球に衝突する。したがって、太陽が地球を飲み込まなくても、惑星は月のない状態になる可能性がある。^[100]さらに、太陽に向かって崩壊軌道で落下することによって引き起こされるアブレーションと蒸発により、地球のマントルが除去され、コアだけが残り、最大200年後に最終的に破壊される可能性がある。^{[101] [102]このイベントの後、地球に残る唯一の遺産は、太陽の}金属量の非常にわずかな増加 (0.01%) です。^{[103] : IIC}

太陽は中心部のヘリウムを炭素に融合させた後、再び収縮し始め、惑星状星雲として外層大気を放出した後、コンパクトな白色矮星へと進化します。予測される最終質量は現在の値の54%で、主に炭素と酸素で構成されると考えられます。^[1]

現在、月は地球から年間4cm（1.6インチ）の速度で遠ざかっています。500億年後、地球と月が太陽に飲み込まれなければ、両者は潮汐力によってより大きく安定した軌道に閉じ込められ、それぞれがもう一方に片面だけを向けるようになります。^{[104] [105] [106]}その後、太陽の潮汐作用によってシステムから角運動量が抽出され、月の軌道は衰退し、地球の自転は加速します。^[107]約650億年後には、地球-月システムの残りのエネルギーが残りの太陽によって奪われ、月がゆっくりと地球に向かって内側に移動するため、月が地球に衝突する可能性があると推定されています。^[108]

この点を超えると、地球の最終的な運命は（もし生き残れるなら）何が起こるかによって決まる。10 15 ⁽ 1 京) 年のタイムスケールで、太陽系の残りの惑星は他の恒星の残骸との接近遭遇によって太陽系から放出され、地球は放出されるか超大質量ブラックホールに落ちるまで約 10 ¹⁹ (10 京) 年間銀河を周回し続ける。恒星との遭遇時に地球が放出されなければ、その軌道は重力放射によって減衰し、10 ²⁰ (100 京) 年で太陽に衝突する。 ^[109]陽子​​崩壊が起こり、地球が銀河間空間に放出された場合、地球は約 10 ³⁸ (100 厘) 年存続し、その後放射に蒸発する。^[110]