L'avenir biologique et géologique de la Terre peut être extrapolé à partir de plusieurs données scientifiques, incluant la chimie de la surface de la Terre, la vitesse de refroidissement de l'intérieur de la Terre, les interactions gravitationnelles avec les autres objets du Système solaire et une augmentation constante de la luminosité solaire. Un facteur d'incertitude dans cette extrapolation est l'influence des technologies introduites par les êtres humains comme la géoingénierie., qui peuvent causer des changements significatifs sur la planète... Actuellement, l'extinction de l'Holocène. est provoquée par la technologie. et ses effets peuvent durer cinq millions d'années.. À son tour, la technologie peut provoquer l'extinction de l'humanité, laissant la Terre revenir graduellement à un rythme d'évolution plus lent résultant uniquement de processus naturels à long terme...

Au cours d'intervalles de plusieurs millions d'années, des événements célestes aléatoires présentent un risque global pour la biosphère, pouvant aboutir à des extinctions massives. Ceci inclut les impacts provoqués par des comètes et des astéroïdes avec des diamètres de 5 à ou plus et les supernovas proches de la Terre. D'autres événements géologiques à grandes échelles sont plus facilement prédictibles. Si les effets du changement climatique à long terme ne sont pas pris en compte, les paramètres de Milanković prédisent que la planète continuera à subir des périodes glaciaires au moins jusqu'à la fin des glaciations quaternaires. Ces périodes sont issues de l'excentricité, l'obliquité et la précession de l'orbite terrestre.. Suivant le cycle de Wilson, les mouvements des plaques tectoniques amèneront probablement à la formation d'un supercontinent, dans 250 à 350 millions d'années. Également, dans 1,5 à 4,5 milliards années, l'inclinaison axiale de la Terre devrait subir des variations chaotiques avec des changements d'obliquité supérieurs à 90°.

Durant les prochains milliards d'années sur sa séquence principale, la luminosité du Soleil s'élèvera constamment, augmentant l'irradiation solaire de la Terre. Le taux d'altération des silicates sera alors plus élevé, induisant une capture du dioxyde de carbone et donc une réduction de sa quantité dans l'atmosphère. Dans environ 600 millions d'années, le niveau de dioxyde de carbone sera inférieur à celui nécessaire pour maintenir la fixation du carbone en C3 par photosynthèse, utilisée par les arbres. Certaines plantes utilisant la fixation du carbone en C4 peuvent survivre à des concentrations en dioxyde de carbone aussi faibles que . Cependant, la tendance à long terme pour la vie végétale est de s'éteindre entièrement. L'extinction des plantes précédera celle de presque toute la vie animale puisque les plantes sont à la base des réseaux trophiques sur Terre..

Dans environ 1,1 milliard d'années, la luminosité solaire sera 10 % plus intense qu'actuellement, poussant l'atmosphère à devenir une à cause de l'évaporation des océans. Une des conséquences probables est la fin de la tectonique des plaques sous sa forme actuelle. et avec elle celle du cycle du carbone.. À la suite de cet événement, l'effet dynamo de la planète devrait disparaître, causant la désagrégation de la magnétosphère terrestre et conduisant à une accélération de la perte des substances volatiles de l'atmosphère. Dans quatre milliards d'années, l'augmentation des températures de la surface terrestre provoquera un emballement de l'effet de serre. À partir de ce moment, la majeure partie, si ce n'est la totalité, de la vie en surface s'éteindra... Le destin le plus probable pour la planète consiste en son absorption par le Soleil dans environ 7,5 milliards d'années, après que l'étoile sera devenue une géante rouge et que son rayon aura dépassé celui de l'orbite terrestre actuelle.

Place et influence de l'être humain

Les êtres humains jouent un rôle clé sur la biosphère, avec une population mondiale importante dominant beaucoup d'écosystèmes terrestres. Les humains sont à l'origine d'une extinction massive étendue et continue d'autres espèces durant l'époque géologique actuelle, connue sous le nom d'extinction de l'Holocène. De nombreux scientifiques proposent la création d'une nouvelle époque géologique, l'Anthropocène. La disparition d'espèces à grande échelle causée par l'influence humaine depuis les années 1950 est appelée crise biologique. Au rythme actuel, 30 % des espèces risquent de s'éteindre dans les cent prochaines années., bien que cette estimation soit probablement sous-estimée à cause de données lacunaires concernant les espèces non découvertes.. Pour exemple, entre 1970 et 2012, soit en 42 ans, les populations de vertébrés ont diminué de 81 % en milieux d'eau douce et, de manière globale, de 58 % dans tous les milieux confondus sur la même période... L'extinction de l'Holocène est le résultat de perturbations écologiques, la distribution généralisée d'espèces envahissantes, la chasse et les changements climatiques... De nos jours, les activités humaines ont un impact significatif sur la surface de la planète incluant les fonds maritimes. Plus d'un tiers de la surface terrestre a été modifié par les activités humaines et les hommes utilisent environ 20 % de la productivité primaire mondiale. La concentration en dioxyde de carbone () de l'atmosphère et celle de méthane (), deux gaz à effet de serre, ont augmenté respectivement de 40 % et de plus de 150 % de 1750 à 2011... Ainsi, l'impact de l'être humain sur le climat pourrait décaler la prochaine glaciation d'une durée similaire à celles des âges glaciaires précédents (plusieurs dizaines de milliers d'années).. Même après un hypothétique arrêt des émissions anthropiques de gaz à effet de serre, son influence sur le climat demeurerait perceptible pendant plusieurs siècles, notamment sur le niveau de la mer.. L'emploi de la géoingénierie est envisagée pour tenter de stabiliser le climat dans le futur sans garantie de réussite ni certitudes sur les effets collatéraux indésirables.

Les conséquences d'une crise biologique persistante ont été prédites pour s'étendre sur au moins cinq millions d'années. Elles pourraient se traduire par un effondrement de la biodiversité et une homogénéisation des biotes, accompagnés par une prolifération d'espèces opportunistes. De nouvelles espèces peuvent également émerger ; en particulier les taxons qui prolifèrent dans les écosystèmes dominés par les humains peuvent rapidement évoluer en de nombreuses nouvelles espèces. Les microbes sont susceptibles de bénéficier de l'augmentation des niches environnementales riches en éléments nutritifs. Cependant, aucune nouvelle espèce de grand vertébré n'est susceptible d'apparaître à court terme et les chaînes alimentaires seront probablement raccourcies..

Il existe plusieurs scénarios concernant les risques connus qui peuvent avoir un impact planétaire. Du point de vue de l'humanité, ils peuvent entraîner son extinction. Les risques que l'humanité fait courir à elle-même incluent la précipitation du dérèglement climatique, l' (aussi bien les ressources fossiles que les matières premières minérales critiques), le mauvais usage de la nanotechnologie, un holocauste nucléaire ou une maladie issue du génie génétique.

D'autre part, de nombreux événements naturels peuvent provoquer une apocalypse, incluant une maladie hautement virulente et l'impact d'une comète ou d'un astéroïde. Il y a également la possibilité de l'infestation par une vie extraterrestre.. Autant les scénarios d'origine anthropique ont de fortes probabilités de se réaliser, autant les risques réels de ces derniers scénarios sont difficilement prédictibles, voire impossibles à prédire.

Si l'espèce humaine devait s'éteindre, alors les différentes structures assemblées par l'humanité commenceraient à se désagréger. Les plus grandes structures ont une demi-vie estimée d'environ . Les structures aux plus grandes durées de vie devraient être, entre autres, les mines à ciel ouvert, les grandes décharges, les routes majeures et les grands canaux. Certains grands monuments faits de pierres comme la nécropole de Gizeh ou les sculptures du Mont Rushmore pourraient subsister un million d'années.

Évènements aléatoires

Le Soleil orbitant dans la Voie lactée, des étoiles errantes peuvent s'approcher suffisamment pour avoir une influence perturbatrice sur le Système solaire.. Une étoile passant à proximité peut provoquer une réduction significative du périhélie du nuage d'Oort, une région sphérique de corps glacés orbitant à environ la moitié d'une année-lumière autour du Soleil.. Ainsi, une rencontre peut augmenter de quarante fois le nombre de comètes traversant le Système solaire interne. Les impacts de ces comètes peuvent déclencher une extinction massive sur Terre. Ces rencontres perturbatrices se produisent une fois toutes les 45 millions d'années en moyenne.. Le temps moyen pour le Soleil d'entrer en collision avec une autre étoile dans le voisinage solaire est d'environ , ce qui est beaucoup plus long que l'âge estimé de la Voie lactée, d'environ , et peut être considéré comme un évènement peu probable pendant la durée de vie de la Terre..

L'énergie dégagée par l'impact d'un astéroïde ou d'une comète avec un diamètre de est suffisante pour créer une catastrophe environnementale globale et provoquer une augmentation statistiquement significative du nombre d'extinctions d'espèces. Parmi les effets délétères résultant d'un impact majeur, le nuage de fines poussières éjectées obscurcit la planète, abaisse la température de la surface terrestre d'environ en une semaine et stoppe le processus de photosynthèse pendant plusieurs mois. Le temps séparant deux impacts majeurs est estimé à au moins cent millions d'années. Durant les 540 derniers millions d'années, des simulations ont montré qu'un tel taux d'impacts était suffisant pour causer cinq à six extinctions massives et 20 à 30 évènements de plus faible sévérité, ce qui correspond aux signalements géologiques des extinctions significatives du Phanérozoïque. De tels évènements devraient continuer à se produire dans le futur..

Une supernova désigne l'explosion cataclysmique d'une étoile. Au sein de la Voie lactée, une supernova se produit en moyenne une fois tous les quarante ans.. Au cours de l'histoire de la Terre, plusieurs évènements de ce type se sont probablement produits à moins de 100 années-lumière de la planète. Des explosions à ces distances peuvent contaminer la planète avec des radioisotopes et éventuellement altérer la biosphère.. Les rayons gamma émis par une supernova réagissent avec l'oxygène et l'azote de l'atmosphère, formant des oxydes d'azote. Ces molécules provoquent un appauvrissement de la couche d'ozone, qui protège la surface du rayonnement ultraviolet du Soleil. Une augmentation de seulement 10 à 30 % des UV-B est suffisante pour avoir un impact significatif sur la vie terrestre, notamment le phytoplancton qui forme la base des réseaux trophiques océaniques. Une supernova se formant à une distance de 26 années-lumière réduira la densité de colonne de l'ozone de moitié. En moyenne, une supernova se produit à moins de 32 années-lumière toutes les quelques centaines de millions d'années, entraînant un appauvrissement de la couche d'ozone pendant quelques siècles.. Au cours des deux prochains milliards d'années, il devrait y avoir une vingtaine de supernovas et un sursaut gamma ayant un impact significatif sur la biosphère de la planète..