Какие концы света грядут и каких из них не миновать
Жить на Земле так спокойно и легко, как сейчас, человек едва ли сможет всегда: даже если не случится мировой войны, то природа все сделает сама. Современные климатические, геологические и космологические модели говорят, что конец света неизбежен: глобальное потепление, смерть Солнца, шальные астероиды. И если с последним еще может повезти, то гибель нашей звезды уж точно не остановить, не говоря уже об остывании галактик и тепловой смерти Вселенной. Умирать не хочется — ни сейчас, ни через тысячу лет, ни даже через сотни миллиардов. Сможет ли человечество, хотя бы теоретически, предотвратить концы света — или от них сбежать? Мы выделили три сценария апокалипсиса разных масштабов и спросили у ученых, как с ними быть.
Первый апокалипсис. Смерть Земли
Как это: условия на планете становятся абсолютно непригодны для жизни человека.
Когда наступит: завтра — через 109 лет.
Можно ли предотвратить: да.
Можно ли пережить: да.
Современный человек — очень чувствительное существо, и диапазон условий, в которых он может нормально функционировать, довольно узок. Температура, давление, состав и плотность атмосферы, магнитное поле, количество доступной пресной воды — все эти показатели не должны выходить за пределы нужной области значений.
Катастрофическое для нашего вида изменение условий на Земле — самый осязаемый и самый понятный нам сейчас потенциальный конец света. Поэтому и возможных его вариаций мы себе можем представить довольно много. Это может быть извержение супервулкана, столкновение с астероидом, заметное повышение солнечной активности, критическое повышение уровня океана или учащение засух. Не стоит забывать и про движение литосферных плит, переворот магнитных полюсов или изменение состава атмосферы. Наша планета совсем не так стабильна, как может показаться.
Нельзя исключать и возможных антропогенных апокалипсисов. Сегодня человечество старается следить за уровнем атмосферных выбросов и снижает уровень ядерного вооружения — наши успехи в этом фиксируют Часы Судного дня, стрелки которых с 2020 года как никогда близки к «полуночи» (в 2021 их просто оставили на месте). В прошлом Часы уже двигались вспять, но что будет, скажем, через десять тысяч лет, сейчас предсказать невозможно.
Что происходит
Временной разброс у этого конца света довольно широкий: может случиться завтра, а может — лишь когда Земля покинет зону обитаемости в Солнечной системе (тогда нам будет уже не до климата). Точность современных моделей и неопределенность условий на Земле пока не позволяют нам точно предсказать, когда может случиться та или иная катастрофа, но по крайней мере мы можем примерно очертить их разнообразие и опасность.
Ближайшая из возможных катастроф, вписывающихся в такой сценарий, — извержение супервулкана. Из других геологических факторов опасность представляет разве что инверсия магнитных полюсов — даже за последние пять миллионов лет такой переворот происходил больше десяти раз. Последний раз северный и южный магнитные полюса менялись местами примерно 780 тысяч лет назад, то есть еще до появления человека. Поэтому сложно предсказать, как мы перенесем такое событие.
Как двигался северный магнитный полюс в 1965-2020 годах. NOAA
Остальные геологические процессы достаточно медленные, чтобы человек успел адаптироваться к изменениям.
Валерий Трубицын, главный научный сотрудник Института физики Земли РАН: [С точки зрения геологии] самую большую опасность представляет вулкан Йеллоустоун. Его самые сильные извержения были 2100, 1300 и 650 тысяч лет назад — то есть с интервалом около 650 тысяч лет. Сейчас как раз прошло 650 тысяч лет с последнего извержения, и пришло время для нового. Но точно предсказать момент извержения невозможно: он равновероятен в течение тысячи лет, начиная с ближайшего десятилетия. По силе это извержение может быть сравнимо с извержением вулкана Тоба на Суматре 74 тысячи лет назад. Тогда [в атмосферу] было выброшено около тысячи кубических километров вещества, и по оценкам на планете выжило всего несколько тысяч человек.
[Что касается других возможных причин, то] перестройки движения больших литосферных плит, особенно континентальных, очень медленны (это сотни миллионов лет) и вряд ли опасны, а вот опасность переворота магнитных полюсов очень высокая. Время, когда это может произойти, пока непредсказуемо, но последствия могут быть максимально серьезными, вплоть до умирания части человечества.
Другой возможный вариант — не внезапное, а медленное (но настолько же неотвратимое) изменение климата в результате естественных или антропогенных причин. Критических для человечества последствий у этих изменений может быть немало: значительное увеличение средней температуры атмосферы и океана, затопление городов на побережье из-за повышения уровня моря, учащение тайфунов, удлинение продолжительности «волн жары» (подробнее о том, как уже меняются условия в России, читайте в материале «Кому на Руси климатически комфортно»). Но скорее всего, к медленным изменениям человек успеет приспособиться.
Александр Чернокульский, старший научный сотрудник Института физики атмосферы РАН: [С точки зрения климатических изменений,] основными негативными факторами являются рост уровня океана (под водой человек пока жить не научился) и учащение аномально жарких режимов, при которых перестает работать терморегуляция человеческого организма. Но есть и другие негативные факторы, например, длительные засухи и лесные пожары в районах со средиземноморским климатом, учащение особенно интенсивных тропических ураганов и тайфунов, учащение ливневых осадков и шкваловых событий, таяние «вечной мерзлоты» и т.д. Но в принципе, таких изменений, при которых жить человеку будет невозможно во всех регионах Земли, не ожидается.
Из-за ограничений по вычислительными мощностями расчеты изменений климата в подавляющем случае заканчиваются в конце XXI века, и до этого момента катастрофических глобальных изменений не произойдет. Однако на региональном/локальном уровне климатические изменения, которые приводят к неблагоприятным для человека последствиям, уже происходят.
Еще один сценарий описывает фильм «Армагеддон». К Земле приближается огромный астероид, столкновение с которым неизбежно приведет к гибели человечества. Именно такое столкновение, вероятнее всего, привело к массовому вымиранию динозавров на границе мела и палеогена. А всего на Земле обнаружены четыре ударных кратера диаметром более 100 километров, образованные подобными «большими» ударами: кроме кратера Чикшулуб, который остался после «убийцы динозавров», это кратеры Вредефорт, Попигай и Садбери. Немного успокаивает не только то, что такие события очень редки, но и что мы можем их довольно точно предсказывать.
Крупнейшие ударные кратеры на поверхности Земли. wikimedia commons
Валерий Шувалов, заведующий лабораторией математического моделирования геофизических процессов Института динамики геосфер РАН: Крупные астероиды, такие как погубивший динозавров, сталкиваются с Землей примерно раз в 100 миллионов лет. Почти все астероиды такого размера известны, и их траектории могут быть рассчитаны с хорошей точностью. Столкновение может быть предсказано за десятки лет, может быть даже больше. С этой точки зрения сценарий «Армагеддона» вероятен. Однако еще есть внегалактические тела, которые появляются более неожиданно. Их можно обнаружить [всего лишь] за дни или месяцы до возможного удара. Зато один даже очень болшой астероид точно не уничтожит нашу планету. Даже гипотетическое столкновение с Тейей — планетой размером с Марс — которое по одной из гипотез привело к образованию Луны, не уничтожило Землю.
Зато смерти от солнечных вспышек, скорее всего, можно не опасаться. Судя по имеющимся на сегодня данным, их мощности не хватит, чтобы как-то заметно повлиять на жизнь человека на Земле (о сильнейших из известных вспышек читайте в материале «События Мияке»).
Сергей Богачев, главный научный сотрудник лаборатории рентгеновской астрономии Солнца ФИАН: Конец света в привязке к солнечной активности пока выглядит довольно надуманным, хотя и входит в число очень распространенных страшилок.
Те вспышки, которые мы наблюдаем, неспособны пробить своей жесткой радиацией атмосферу Земли с очень большим запасом. Вероятность вспышки-гиганта можно прикинуть по тем вспышкам, которые мы видим. Эти вспышки примерно распределены по степенному закону: в 10 раз более мощные вспышки происходят в 10 раз реже. Если это закон соблюдается, то раз в 100 лет на Солнце должна происходить вспышка в 10 раз более крупная, чем известные нам рекордные события, раз в 1000 лет — в 100 раз более крупная, а раз в 10 тысяч лет — в 1000 раз более крупная. Такое событие уже могло бы своей радиацией достичь земной поверхности.
Но корректно ли строить такие расчеты — непонятно. Возможно, это все равно что изучать разброс размеров муравьев и оценивать вероятность рождения муравья размером со слона. Никаких экспериментальных свидетельств событий такой мощности в прошлом пока не существует. Скорее в этом контексте опасаться следует взрывов звезд, расположенных или пролетающих рядом.
Как его предотвратить
Как планете, Земле в ближайший миллиард вроде бы ничто не угрожает: она все так же будет вращаться вокруг Солнца и находиться при этом на достаточном от него расстоянии. Поэтому если «климатического» конца света удастся избежать — мы еще надолго в безопасности.
Конечно, далеко не все тут зависит от человека: едва ли в ближайшую тысячу лет человек научится управлять плазмой Солнца или как-то воздействовать на геологическую эволюцию самой Земли. Но в силах человека или скомпенсировать, или защититься от потенциально смертоносного влияния. Искусственные землетрясения и методы геоинженерии — уже обозримое будущее. Корректировка состава атмосферы, генерация пресной воды или экраны, защищающие от солнечной радиации, — чуть подальше, но тоже уже не выглядят фантастикой. Технологический прогресс непреклонен, но следить за собой человеку все равно придется: вредные для атмосферы выбросы и ядерная война на пользу климату точно не пойдут. Но если все эти условия будут выполняться, то жизнь на Земле продолжится.
Александр Чернокульский: С одной стороны, человек может адаптироваться — посчитать честно все негативные последствия, которые несет изменение климата, и внедрять различные практики по минимизации этих последствий. Например, волна жары в Европе в 2003 году унесла жизни около 70 тысяч человек, из них почти 15 тысяч во Франции. Но во время более сильных волн жары 2018 и 2019 годов погибло уже менее 1000 человек: европейцы усилили информированность населения, оснастили кондиционерами многие социальные объекты, создали зеленую и водную инфраструктуру и так далее.
С другой стороны, люди могут снижать свою нагрузку на климатическую систему (чтобы минимизировать дальнейшее потепление): для этого надо декарбонизировать экономику — уходить от углеводородного топлива и переходить на другие источники энергии, в первую очередь возобновляемые, снижать энергопотребление, потери энергии и тепла, менять практики в сельском и лесном хозяйстве. Также ученые разрабатывают методики улавливания углерода из атмосферы (в том числе прямого) — так называемый «углеродный геоинжиниринг», но пока эти технологии дороги и далеки от нужных масштабов. Есть и футуристические предположения о создании аэрозольного экрана в стратосфере, разворачивания зеркала в космосе, или направленного воздействия на облака с целью снижения количества тепла, которое приходит от Солнца. Но это все же лекарство не от болезни, а от симптомов.
Как его пережить
При выполнении условий из предыдущего пункта можно вообще обойтись без этого. Но за миллион лет может произойти многое. Возможно, в какой-то момент предотвращать совсем экстремальные изменения станет либо нецелесообразно, либо просто невозможно. Тогда придется задуматься о терраформировании Луны, Марса и Венеры, о создании и запуске искусственных космических станций. При этом естественная биологическая эволюция человека, скорее всего, не спасет: даже если изменения климата будут довольно медленными, то адаптироваться к ним человечество будет не с помощью медленного и случайного естественного отбора, а только благодаря техническому прогрессу.
Александр Марков, заведующий кафедрой эволюционной биологии МГУ: Человек, в отличие от очень многих других животных, к климатическим изменениям уже давно практически не приспосабливается за счет биологической эволюции. Мы приспосабливаемся с помощью культуры. И человек далеко превзошел всех млекопитающих по способности адаптироваться к самому разному климату.
Естественный отбор в этом плане действует на нас гораздо слабее. Потому что если у вас есть теплая одежда и ваша популяция живет в прохладном климате, то отбор на холодоустойчивость либо совсем, либо почти не будет работать.
Такие процессы — даже в случае быстрого и сильного отбора — занимают несколько тысяч лет, чтобы в популяции стали заметны морфологические изменения.
Насколько это сложно
Здесь и сейчас ни один из тех методов, которые потенциально могут понадобиться для спасения Земли, по тем или иным причинам недоступен. Но для некоторых из них уже не только сформулированы идеи и базовые принципы, но даже разработаны технологии. Например, методы солнечной геоинженерии можно внедрять уже сейчас (о них читайте в материале «Я тучи разведу руками»). Эти технологии реализуемы — просто пока не проработаны схемы запуска и не до конца ясны их последствия. Для многих технологий, связанных с управлением климата на планете, прорывы ожидаются в самом ближайшем будущем.
Александр Чернокульский: Что касается технологий по адаптации, то в них нет ничего нового, это чаще всего даже не технологические решения, а управленческие — на уровне координаций различных ведомств. Дамбы люди тоже уже научились строить, да и помещения кондиционировать. Возможно, в странах Ближнего Востока в ближайшем будущем появятся какие-нибудь стеклянные купола, где можно будет находиться даже в экстремально жаркую погоду. Очень далеко шагнули и технологии по электрогенерации, передаче и сохранению энергии, полученной с помощью возобновляемых источников энергии — Солнца и ветра. У генераторов энергии уже достаточно высокий КПД и низкая стоимость. По-видимому, в ближайшее время ожидается бум водородного топлива.
Проблема в том, что только этих технологий не хватит для удержания температуры в комфортных пределах. Нужны технологии по улавливанию углерода из атмосферы: здесь пока работают простые практики по выращиванию леса. Есть предложения по производству древесного угля, который потом можно добавлять в почву в качестве удобрения, но его производство завязано на пиролизе, у которого достаточно высокие требования к ресурсам. Прямые технологии по улавливанию углерода, основанные на различных химических реакциях, пока очень дороги и не масштабируются на нужные объемы (нужно улавливать порядка 10 гигатонн СО2 в год, а сейчас улавливают порядка килотонны). Здесь, конечно, ожидается технологический прорыв.
Что касается технологий солнечной геоинженерии, то в принципе они развиты для того, чтобы их начать внедрять. Но как раз здесь, учитывая возможные негативные последствия, на первый план выходит политика.
Сделать защитный экран от опасного излучения во время максимальных вспышек на солнце — пока нельзя, но возможные принципы его работы вполне понятны. В зависимости от типа излучения, от которого мы будем защищаться, таким экраном может быть, например, магнитное поле вокруг планеты, или газ или взвесь частиц в атмосфере, поглощающих в нужном диапазоне частот.
По прогнозам геологов, в течение сотни лет, вероятно, научатся предсказывать землетрясения, а закачивая под землю воду (например с помощью гидроразрыва пластов) можно будет генерировать искусственные микроземлетрясения. Правда, поможет ли это как-то справиться с геологическими катастрофами — непонятно. Управление траекториями астероидов — тоже не запредельная фантастика, хотя пока теории для этого существуют только на уровне идей.
Валерий Шувалов: Траектории астероидов размером более километра мы можем предсказывать на сотни лет вперед (за исключением внегалактических объектов). Но вот технологии изменения траекторий существуют пока на уровне идей и грубых оценок. Серьезной теории нет, до практической реализации далеко. Если бы в ближайшие годы наступила опасность столкновения, человечество было бы бессильно.
Похоже, что сегодня и даже в течение ближайшей сотни лет мы вряд ли переживем внезапное извержение супервулкана или падение на Землю крупного астероида. Но все-таки оснований для оптимизма намного больше: большинство идей, нужных человеку для спасения, уже сформулировано, а методы прогнозирования позволят в случае внезапной опасности довести эти технологии до реальности. И даже в некритических условиях их реализация — исключительно вопрос времени.