Dotaz

Než se pokusíme jedním takovým scénářem projít, bude vhodné mírné připomenutí jak (zjednodušeně) funguje dynamika Země. Struktura a vlastnosti planety Země se totiž mění v závislosti na vzdáleností od jejího středu, a lze vyčlenit několik soustředných sfér, ve kterých se materiál chová různými způsoby.

Nejvnitřnější oblastí je pevné železo-niklové jádro, které je obklopeno vnějším, kapalným jádrem (rovněž dominantně železo a nikl). V této kapalné části dochází k vířivé rotaci materiálu kolem vnitřní, pevné části jádra. Rotace je způsobena setrvačností materiálu vůči rotaci Země a zároveň pohybem materiálu vlivem přenosu tepla mezi jádrem a zemským pláštěm (konvekcí). Vlivem tohoto proudění vzniká elektromagnetické pole, které dosahuje až do vzdálenosti přibližně 65 000 km od Země a chrání biosféru Země před sluneční radiací.

Další částí Země je plášť (dominantně silikáty), který přijímá teplo od jádra, ale ve kterém také dochází k jeho vzniku pomocí rozpadu radioaktivních izotopů. Na rozdíl od vnějšího jádra není hmota pláště kapalná, ale v geologickém čase se chová spíše plasticky. Rozdíl v teplotě mezi spodní a svrchní hranicí pláště je příčinou konvekčního proudění a efektivnějšího přenosu tepla směrem k povrchu. Plášť sám o sobě se dělí na spodní a svrchní, kde hranice je přibližně v hloubce 550 km pod povrchem, a obě části se liší chemicky i fázově.

Nad pláštěm se nachází litosféra, která zahrnuje pevnou nejsvrchnější část pláště a zemskou kůru, a tvoří tzv. litosférické desky, které vzájemně interagují vlivem tahu plášťových konvekčních proudů. Je zde ještě potřeba podotknout, že jednotlivé vrstvy Země nejsou odděleny přesně ostrými hranicemi, ale spíše oblastmi přechodu mezi fází, chemickým složením a dalšími fyzikálními vlastnostmi – jedná se o tzv. diskontinuity. 

Tak jako v každém neizolovaném termodynamickém systému i v případě Země dochází k postupnému úniku energie, a to v podobě vyzářené tepelné energie do okolního vesmíru. Zdroje energie přitom nejsou nevyčerpatelné, ale jsou tvořeny:

1. zbytkovým teplem po vzniku planety
2. rozpadem radioaktivních prvků (dominantně plášť a kůra)
3. teplem přijatým od Slunce (minoritně)
4. disipací mechanické energie na tepelnou při vnitřní deformaci materiálu v Zemi

Bod 4 je způsoben nejen výměnou materiálu (např. konvekce), ale i vlivem rotace Země a setrvačností pohybu materiálu při hlavních fázových rozhraních vůči sobě, radiálně ve směru do středu Země, či vlivem Coriolisovy síly (např. právě pohyb kapalného vnějšího jádra mezi vnitřním jádrem a spodním pláštěm).

Tato vnitřní deformace je i důsledkem slapových efektů způsobených rotací Měsíce kolem Země a oběhem kolem Slunce (podobně jako příliv a odliv je vlastně deformací vodního obalu Země, tak i horniny jsou ve velkém měřítku deformovány stejným efektem). Tento jev je například velmi významný v případě Jupiterova měsíce Io, kde silné gravitační působení mezi oběma tělesy způsobuje velmi silné deformace a vznik velkého množství tepla – dokonce se jedná o těleso Sluneční soustavy s nejsilnější vulkanickou aktivitou.

V případě Země dojde ve velmi vzdálené budoucnosti ke ztrátě všech zdrojů tepla. Nejenže budu vyčerpány všechny izotopy podléhající radioaktivnímu rozpadu, ale také postupně dojde ke ztrátě rotační energie Země, či rovnou soustavy Země-Měsíc. Rotační energie a vzájemné gravitační ovlivňování těchto těles jsou totiž pomalu přeměňovány na tepelnou energii právě snahou vyrovnat všechny nehomogenity v obou tělesech při tomto pohybu.

Pokud by Země i Měsíc byly perfektně sféricky symetrická tělesa s absolutně homogenně rozloženým materiálem, který by zároveň nepodléhal deformaci, pak by teoreticky ke změně v rychlosti oběhu a tvaru orbity nedocházelo. Taková ovšem příroda není, a právě díky těmto slapovým deformacím dochází k brždění rotace Země i oběžné rychlosti Měsíce. V minulosti Měsíc dokonce pravděpodobně rotoval kolem své osy a bylo teoreticky možné vidět i jeho odvrácenou stranu. Postupem času však slapový efekt způsobil tzv. vázanou rotaci obou těles a pokračoval by dále, dokud by Měsíc neobíhal ve dvojitě vázané rotaci se Zemí – bude stále nad stejným místem povrchu Země (podobně jako např. soustava Pluto-Charon). Nicméně dříve než by k tomuto úplnému navázání došlo, Slunce dávno zanikne. Takže úplná ztráta slapy způsobeného tepla nenastane před koncem Země.

Pokud by však teoreticky došlo k takovému zpomalení rotace Země, dvojitě vázané rotaci s Měsícem, nebo dokonce k úplnému zastavení rotace Země a oddálení Měsíce mimo významný gravitační vliv Země, pak by se vyčerpal i poslední zdroj tepla. Již v dřívější etapě tohoto procesu by se však proudění ve vnějším jádře rozpadlo v chaotický konvekční systém, který by rychle odvedl teplo do pláště, kůry a pryč ze Země. Přestalo by být generováno elektromagnetické pole Země a vysokoenergetické částice ze Slunce by pravděpodobně zahubily většinu pozemského života.

Postupně by došlo k tepelnému vyrovnání v jádře, pohyb by zde ustal a roztavený materiál by se změnil v pevnou fázi. Při ztrátě tepla z jádra by stejný osud potkal i zemský plášť, kde by podobným způsobem došlo k tepelnému vyrovnání, rozpadu a zániku konvekčního systému. Postupně by se tedy zcela zastavila desková tektonika i vulkanická činnost a Země by se stala mrtvým a zcela pevným tělesem bez magnetického pole. To by znamenalo i ztrátu atmosféry a později, v hodně dlouhém horizontu, i zmrzlé vody vlivem sublimace.

Samozřejmě, že vzájemný vztah jednotlivých jevů by byl mnohem komplikovaněji, než je zde nastíněno, ale časová posloupnost by mohla vypadat zhruba takto. Např. vyrovnání tepla v jádře či plášti a rozpad konvekčního proudění by byl nejspíš cyklický (střídání konvekce a vedení tepla), rozpad proudění v plášti by mohl nastat už po vyčerpání radioaktivních prvků a urychlit vychladnutí jádra atd.

Veškeré tyto úvahy jsou ovšem teoretické a k opravdovým extrémům by nejspíš docházelo až v čase větším, než je životnost naší Sluneční soustavy.