地球の未来
地球-月系の潮汐加速によって地球の自転速度は減速されており、地球 - 月の距離は増加している。さらに、核とマントルとの間、および大気と地表との間で発生する摩擦効果は地球の自転エネルギーを散逸させる。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度増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地球半径増加する。
コンピュータモデルでは、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。月によるこの効果は、地球が劇的な気候変動を回避する助けになっている可能性がある。赤道傾斜角の安定は、月によって地球自転軸の歳差運動が加速され、自転軸の歳差周期と、地球の公転軌道面(黄道面)変動周期の共鳴が回避されることでもたらされる。しかしながら、月の軌道の軌道長半径は増加し続けており、それに合わせて赤道傾斜角の安定作用も減少していく。未来のどこかの時点で、摂動効果が地球の赤道傾斜角にカオス的な変動をもたらす可能性が高い。その場合、軌道面に対する赤道傾斜角は最大で90度に達する。この大変動は、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。
地軸が大きく傾いた状態は、地球の居住可能性を崩壊させる可能性が高い。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度の状態を維持する可能性がある。
一方で、一部の植物はC4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続することができる。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。
約10億年後には、太陽の光度は現在よりも10パーセント増加する。これにより地球の大気は「湿潤温室状態」に入り、正のフィードバックによって海洋の蒸発が急激に進行する。海洋が消滅すると、プレートの運動は終わりを迎える可能性が高く、同様に炭素循環のメカニズムも失われる。20億 - 30億年後には、地球の磁気ダイナモが停止する可能性があり、それは磁気圏の崩壊をもたらし、外気圏から宇宙空間への軽元素の流出を増加させる。現在から40億年後、地表温度の上昇により暴走温室効果が引き起こされ、地球表面は高温によって融解する。この時点で地球のすべての生命が絶滅することになる。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飲み込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与えるのか正確に予測するのは困難とされる場合もある。
その他の大規模な地質学的現象は、より簡単に予測できる。地球温暖化の長期的影響を無視した場合、ミランコビッチ説により、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、地球は氷期を経験し続けると予測される。氷期は地球の軌道離心率、赤道傾斜角、および歳差運動における変化によって引き起こされる。プレー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変動を経験する可能性があり、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増加を続け、地球にとどく太陽放射の増大をもたらす。太陽放射の増大はケイ酸塩鉱物の風化を加速させて炭酸塩-ケイ酸塩サイクルに影響し、大気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C3型光合成を継続するための水準を下回り、樹木の生存は不可能になる。
外転型モデルでは、古く、外側の太平洋が引き続き優先的に沈み込みこまれることで、南北アメリカ大陸は東アジアに向けて移動する。
地球力学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年に実施されたコンピュータシミュレーションは、マントル対流の再構成が今後の1億年において発生し、南極大陸を取り囲むようにアフリカ・ユーラシア・オーストラリア・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。
大陸移動がもたらす結果とは関係なく、継続的なプレートの沈み込みプロセスは海水をマントルに輸送し続ける。地球物理学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パーセントが沈み込まれる。この沈み込みプロセスが妨げられることなく続いた場合、地球表層に存在する水量は、現在の海洋質量の65パーセントの水準に減少するまで安定化しない。
現在の大陸の動きを最初に推定した科学者は、カナダの地質学者でハーバード大学名誉教授を務めるポール・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横断を続け、シベリアを軸に旋回した後、アジアとの合体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。その後、1990年代にはロイ・リバモア(英語版)も同様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横切ってアジアと衝突するとされた。
ある外転型モデルでは、大陸の合体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。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。 超大陸の形成後には、沈み込みの速度が1桁分も減少するため、プレートの動きは長期的に不活発になる可能性がある。こうしてプレートの動きが安定期を迎えると、マントルの温度は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。マントル温度の上昇は火山活動の活発化をもたらす可能性がある。
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、多細胞生物が存続している可能性も否定できない。それらの微生物の大半は好塩菌であると考えられるが、金星における生命の仮説のなかで主張されるように、大気中で生存できるよう進化している可能性もある。しかしながら、過酷さを増す環境により、現在から16億年後から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・高高度の場所に残る池の中や、氷が取り残された洞窟内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続する可能性がある。その後の変化の予測は、地殻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、地球の大気を金星の大気と同様の「超温室」状態に変える可能性があるが、既にプレー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塩は埋没したままで残される。赤色巨星と化して光度を増した太陽が、埋没した岩石を加熱し、二酸化炭素を放出させるまでその状態は続く。
未来における海洋の消滅は、地球の大気圧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。より低い大気圧は温室効果の減少をもたらし、地表温度の上昇を抑える。この作用は、自然のプロセスによって窒素が大気から除去されることで発生する。
植物(延長して考えるならば動物も)は、その生存戦略を進化させることで存続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、食虫植物に進化する、乾燥に適応する、菌類の従属栄養植物に進化するなどが挙げられる。これらの適応現象は、地球が湿潤温室状態に入る直前の時期に出現する可能性が高い。
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、大気中で起こる化学反応、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、両生類、大型魚類、爬虫類と小型魚類、そして最後に無脊椎動物という順で発生することになる。絶滅が実際に起こる前に、動物は高地のような低温のレフュジア(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、個体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、低温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。
ピーター・D・ウォード(英語版)とドナルド・ブラウンリー(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続ける可能性があると主張した。