地球的未来
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地球的生物史和地质史未来是怎样的，可以根据几种长期性影响预期会造成的效应进行外推。这些长期性影响包括：地球表面的化学过程，地球内部的冷却速率， 地球同太阳系内其他天体的引力交互作用，以及太阳光度的稳步增大。影响这种外推的不确定因素包括人类发明的技术正在发挥着的持续影响（如地理工程学（geoengineering），它可以较大规模的影响整个地球）。目前的正在由技术所造成的生态危机，其效应可持续5百万年。反过来看，技术也有可能使人类灭绝，如果不再有其他类似于人类的、有技术的生物进化出来或从外星到访地球的话，地球将会逐渐恢复到仅由长期的自然过程所导致的较慢的进化节奏上去。
在以百万年计的时间间隔上，偶发的天文事件可能会对全球生物圈造成威胁，这会造成大规模灭绝事件。这些天文事件包括直径5～10千米乃至更大的小行星或彗星撞击地球，距太阳100光年内可能出现大质量恒星爆炸（这种现象称为近地超新星）。其他大规模的地质事件更容易预测：如果我们不考虑长期性的全球变暖，那么根据米兰科维奇理论的预言，地球将会持续经历冰川周期，这件事至少会一直持续到第四季冰川期的结束。冰川周期是由地球轨道偏心率、地轴倾角、地球轨道进动造成的。作为正在进展中的超大陆循环的一部分，板块构造运动可能会在2.5～3.5亿年后产生一块的超大陆。在今后15～45亿年之后的某个时间，地轴倾角可能会出现混乱的变化，倾角有可能会达到90°。
在接下来的40亿年里，太阳的光度还将稳步增大，使得到达地球的太阳辐射量越来越大，这会加速硅酸盐矿物的风化，进而减少大气中二氧化碳的含量。在6亿年后，二氧化碳的含量将会低到无法支持C3类二氧化碳固定光合作用的程度（这是树木通常采用的光合作用）。另一些植物采用C4类二氧化碳固定光合作用，它们能在二氧化碳浓度低到百万分之十的情况下继续存活。但从长期看，植物类生命都会灭绝，这又会使所有的动物灭绝，因为植物是地球食物链的基础。
在大约11亿年之后， 太阳的光度将会比现在大10%，这会使大气层变成“潮湿的温室”，导致海洋蒸发失控。它的一个可能结果就是板块构造运动停止，由此地球的磁场发电机将不复存在，导致地球磁层消失，挥发性物质会加速从大气层外层散逸。从现在起40亿年后，不断增加的地表温度将会导致失控的温室效应，此时，地表生物中，就算不是全部至少也有绝大部分将会灭绝。地球最有可能的结局是在75亿年后被太阳吞没，此时太阳已经进入了红巨星阶段，膨胀后的半径超越了地球当前的轨道。
１●人类影响
人类现在对生物圈有着重大影响，现在巨大数量的人口统治着地球生态系统。这导致的结果是，在当前这个地质时代，出现了大面积、持续性的其他物种灭绝事件，这就是“全新世灭绝事件”。自1950年代以来，由人类影响造成的大规模物种灭绝已经被称作是“生态危机”了。截至2007年，预计已有10%的物种灭绝，按照目前的速率，大约有30%的物种在未来100年的时间内有灭绝的危险。全新世灭绝事件的原因是栖息地破坏，外来入侵生物大量泛滥，捕猎以及气候变化。目前，人类的活动对地球表面造成了重大影响，超过三分之一的陆地表面被人类活动改造过，人类使用了超过全球20%的初级产品。自工业革命开始以来，大气中二氧化碳浓度增加了将近30%。
根据预测，这种持续性的生态危机的影响将会持续至少500万年。它降低了生物多样性，导致群落同质化，同时使得那些机会主义的生物如害虫和杂草等大量繁殖。新的物种可能会出现，特别是在人类支配下的生态系统里繁荣起来的那些分类单元里的生物，可能会快速地分化形成新物种。微生物可能会受益于富营养环境的生态位的不断增加。不过，在现存的大型脊椎动物里不大可能会产生新物种，而且食物链可能会缩短。
我们已知的风险可能会造成多种冲击全球生物的情形。从人类的视角看，这些风险可以划分为生存的风险和灭绝的风险。人类给自己制造的风险包括纳米技术的误用，大规模核屠杀，和依靠程序工作的超级智能体发生战争，刻意通过遗传工程制造的疾病，也许还包括因一次物理实验导致的灾难。类似地，好几种自然事件也可能对人类构成灭绝性的威胁，包括极度致命的疾病，小行星或彗星撞击地球， 失控的温室效应，资源枯竭。此外还存在着被外星生命攻击的可能性。我们很难推断（如果还有可能推断的话）实际出现这些情形的几率有多大。
如果人类灭绝，那么由人类造成的各种特征就会开始逐渐湮灭，最大的人造物湮灭的半衰期预计可能达到1000年。最后幸存下来的东西可能包括露天矿场、大型垃圾填埋场、主干道公路、宽阔的人工渠道、 以及土石大坝。一些大型的石质纪念碑，比如吉萨金字塔或拉什莫尔山的头像石雕可能会以某种形式存在一百万年。[9]
２●偶发事件
当太阳绕着银河系绕转时，无规运动的恒星有可能会足够接近太阳系，并对太阳系产生扰动。其他恒星足够接近太阳系时，会显著降低奥尔特云（一个由多冰的天体组成的球形区域，这些天体在距太阳0.5光年的地方绕太阳旋转）中的彗星的近日点。这样一次接近将会使进入内太阳系的彗星数量增大40倍。从这里来的彗星撞击地球，将会引发生命的大灭绝。这样一种扰动性的恒星接近事件，平均每4500万年发生一次。太阳同临近恒星发生相撞事件的平均周期约为3×10^{13}年，这比我们所估计的银河系的年龄（1～2 ×10^{10}年）都还要长得多。我们可以认为，这意味着太阳同其他恒星相撞事件在地球的一生中发生可能性极低。
直径达5～10千米的小行星或彗星的撞击地球，其释放的能量足以造成全球性的环境灾难，并导致物种灭绝的统计数量剧增。大撞击造成的灾难性效应中，包括扬起的微小尘埃组成的烟云遮天蔽日，这将在一周的时间内就使陆地温度降低大约15℃，并在几个月内阻碍植物的光合作用。大撞击发生的平均周期预计至少是1亿年。计算机模拟证明，在过去的5.4亿年时间里，这样的撞击率足以造成5～6次大灭绝事件，20～30次较次等一些的严重事件，这同显生宙以来发生的几次显著的灭绝事件的地质记录相吻合。我们可以预期这样的事件在未来还将发生。
超新星是恒星的灾变性爆炸。在银河系内，平均每40年发生一次超新星爆炸。在地球已经存在过的时间里，超新星爆炸事件很可能有好几起发生在了距地球100光年的范围以内。在这样的距离内发生的爆炸，会使地球遭受放射性同位素的污染，并可能对生物圈造成冲击。超新星产生的γ射线会引发大气层中的氮气发生反应，生成二氧化氮，它会消耗掉保护地球表面免受太阳紫外线辐射的臭氧层。UV-B的辐射量只需增大10～30%，就足以对生命造成严重冲击，特别是对构成海洋食物链基础的浮游植物造成严重冲击。若超新星爆炸发生在26光年处，臭氧的体积密度将会降低一半。平均说来，每隔几百万年，就有一颗超新星发生在32光年以内，所导致的臭氧层减少会持续几个世纪。在今后20亿年里，将会出现20次对地球生物圈造成严重冲击的超新星爆炸和一次这样的γ射线暴。
行星之间不断增加的引力摄动会整体性地导致内太阳系的长期行为处于混沌状态。若是以百万年或更少的时间计，太阳系的稳定性不会受什么严重影响，但若是以十亿年时间计，行星的轨道就变得不可预测了。用计算机模拟太阳系今后50亿年的演化，结果表明地球有非常小的可能性（小于1%）同水星、金星或火星相撞。在同样的时间间隔内，一颗临近恒星靠近太阳系，并将地球逐出太阳系的几率，大约在1／10^{5}数量级。如果发生这种事情，海洋会在几百万年的时间内被冻结，只在地下14千米处留下少数几个存有液态水的空间。另外还有一个几率非常小的事件是，地球被靠近太阳系的双星系统俘获，而地球的生物圈却不受影响。发生这种事件的几率大约是三百万分之一。
３●轨道运动与自转
太阳系内其他所有行星对地球的引力摄动会改变地球的轨道和自转轴方向，这会改变全球气候。
3.1冰川作用
在历史上，冰期周期性地存在，冰川会周期性地覆盖纬度较高地区的陆地。冰期是由洋流的变化和板块构造运动的造陆作用造成的。米兰科维奇理论预言冰期内的冰川周期是天文因素结合着气候反馈机制一道造成的，其中主要的天文因素是：超出通常大小的轨道偏心率、低的自转轴倾角，以及夏至发生在远日点。以上每一种因素都会周期性地发生，比如，轨道偏心率的变化周期在10万至40万年之间，轨道偏心率将在不足0.01至0.05之间的范围内变化。这相当于地球轨道的半长轴的变化率在99.95%到99.88%之间。
当前，地球正在经历的冰期称为第四纪冰期，并且目前正处于全新世间冰期中，这个时期预计将于大约25000年后结束。然而，二氧化碳被人类释放进大气层的速率不断增加，这可能会将下一次冰期到来的时间推迟到距今至少50 000～130 000年之后。另一方面，全球变暖时期只会存在有限的时间（根据是：化石燃料的使用将在公元2200年左右结束）。这样的话，通过几个世纪的温室气体排放引起的一小段全球变暖时期，只具有有限的长期性影响。
3.2 地轴倾角
地球的未来
潮汐对月球的加速作用会减慢地球自转的速率，增加地月间距。潮汐作用下的地核与地幔之间、大气与地表之间的摩擦会消耗地球自转的动能。在接下来的2.5亿年内，这些效应结合起来，预计会使一天的时间增加超过1.5小时，并使地轴倾角增加大约半度。同样在这段时间内，地月间距将会增大1.5个地球半径的长度。
根据计算机建模的结果，月球的存在似乎能稳定地轴倾角，这可以使地球避免剧烈的气候变化。这种稳定作用的机理是：月球增大了地轴进动的速率，从而避免了地轴进动频率同地球轨道升交点进动（即黄道的进动）频率之间的共振。然而在未来，随着月球轨道半长轴不断增大，这种稳定作用将会不断减小，过了某个关节点后，摄动效应将很有可能造成轨道倾角的混乱变化，轨道倾角甚至可以增加到90°。这样的事情预计会发生在15～45亿年之间，虽然具体的时间不得而知。
过高的轨道倾角可能会引起气候的剧烈变化，甚至可能摧毁地球的宜居性。当轨道倾角达到54°时，赤道接收的太阳辐射就将小于两极地区。地球可以在轨道倾角60°或90°的状态下保持1千万年之久。
４●地球动力学
由板块构造而引起的事件在未来还将继续发生，地球表面会持续受到因板块构造而引起的抬升、喷发和侵蚀作用的改造。在接下来的1 000年里，维苏威火山预计将会喷发大约40次。同样也是在这段时间内，会有5～7次超过8级的地震发生在圣安地列斯断层一线，并且预计在世界范围内发生50次9级地震。冒纳罗亚火山在今后的1000年里将会喷发约200次，黄石公园的老忠实间歇泉将会停止喷涌。尼亚加拉瀑布将会持续向上游移动，在30 000～50 000年后移动到布法罗。
在10 000年后，冰期后地壳反弹将会使波罗的海深度减少90米，同样也是在这段时间，哈德孙湾深度将会减少100米。100 000年后，夏威夷岛会向西北移动9千米，此时地球将会进入下一次冰期。
4.1大陆漂移
板块构造理论证明，大陆在地球表面移动，速率为每年几厘米。预计这个过程将会持续下去，导致各版块位置发生变动并且相撞。大陆漂移是由两个因素所推动的：地球内部产生的能量以及水圈压力的存在。这两者任何一项不复存在，大陆漂移都会停止。由放射性过程而产生的热量，足以在今后11亿年内维持地幔的对流和板块的俯冲隐没。
目前，北美和南美正在向西远离欧洲和非洲，对于这件事今后是什么样的，研究人员已经提出了几种可能的情景。他们提出的这些不同的地球动力学模型的区别在于俯冲流（即海洋地壳运动到大陆的下面去）的区别：在内向型俯冲模型里，更年轻的、靠内侧的大西洋地壳将会优先俯冲，使得南北美洲的运动方向反向。在外向型俯冲模型里，更老的、靠外的太平洋地壳将会优先俯冲，南北美洲将会向东亚移动。
随着我们对地球动力学的理解越来越多，这些模型还将被修正。例如，在2008年，人们曾用一项计算机模拟预测道，地幔对流造成的重组将会在接下来的1亿年里发生，形成一个由非洲、欧亚大陆、澳大利亚、南极洲和南美洲合并成的超大陆，这个超大陆将位于现在的南极洲及其周围区域。
不管大陆漂移的结果是什么，不断的俯冲过程会使海水被带进地幔。 据一项地球物理模型估计，在10亿年之后，海水质量的27%将会俯冲到地幔里。如果这个过程在未来不停步，海水俯冲入地幔与重新释放的平衡将会在65%的海水都进入地幔的时候达到。
4.1.1内向型俯冲模型
克里斯托弗·斯科特斯及其同事在“古地图项目”（Paleomap Project）中描绘了几亿年后预期的大陆运动情况。在他们给出的情景里，距今5千万年后，地中海会消失，非洲和欧洲的碰撞会产生一条长长的山脉，一直延伸到现今的波斯湾处，澳大利亚将会和印度尼西亚合并，下加利福利亚将会沿着海岸向北滑动。北美和南美东海岸外将会产生新的俯冲带，山脉将在这些海岸形成。在南边，南极洲向北移动将会导致它的冰盖全部融化，再加上格陵兰冰盖的融化，将会使海平面上升90米，海水将淹没大陆内部，引发气候变化。
如果这种情形持续下去，距今1亿年后，大陆的分散将会达到极值，然后开始合并。在2.5亿年后，北美将会和非洲碰撞，南美将会环绕着非洲南部边缘，结果就是形成一个新的超大陆（时常被称为“终极泛大陆”），太平洋将会横跨半个地球。南极洲的漂移将会调转方向，重新回到南极，并产生一个新的冰盖。
4.1.2外向型俯冲模型
第一位根据现在的大陆运动情况进行外推的科学家是加拿大地质学家、哈佛大学的保罗·F·霍夫曼。1992年，霍夫曼预言南北美洲将会以西伯利亚为旋转中心横跨太平洋，直到同亚洲合并，他称所形成的超大陆为“阿美西亚大陆”（Amasia）。后来在1990年代，罗伊·利弗莫尔计算出了一个相似的情形，他预言南极洲将会开始向北漂移，东非和马达加斯加将会横跨印度洋，同亚洲相撞。
在外向型俯冲模型里，太平洋将会在3.5亿年后完全闭合，从而完成当前这一轮超大陆形成周期（即每4～5亿年发生的各大陆分裂然后又聚合的周期）。一旦超大陆形成，板块构造将会进入一个不活跃期，因为俯冲带数目降低了一个数量级。这个不活跃期将会使得地幔每1亿年温度上升30～100℃（1亿年就是过去的超大陆的最小存在时间），导致的结果是火山活动增加。
4.1.3超大陆
超大陆的形成会严重影响环境。大陆的碰撞会引起造山运动，从而改变气候模式。海平面会因冰川的增加而下降。地表风化会加剧，导致有机物质被埋没的速率增大。超大陆的形成会导致全球温度下降，大气中氧气含量上升，进而又改变气候，进一步导致温度下降。所有这一切变化，只要有新的生态位出现，都有可能引起快速的生物进化。
超大陆的形成将会使地幔绝热，地幔热流将会被集中起来，引起火山喷发，喷出的玄武岩将淹没大片地区。然后裂谷终将形成，超大陆将又一次分裂，此时地球将会经历一个温暖期，就像白垩纪出现的情况一样。
4.2外地核固化
富铁的地核被划分为半径1220千米的固态内地核和半径3480千米的液态外地核。地球自转引起外地核产生环形对流，这使它起到了一个发电机的作用，产生了地球的磁层，使太阳风里的粒子发生偏向，从而阻止大气层的侵蚀和散逸。随着地核向外将热量传递给地幔，总的趋势将会是液态外地核的内侧界面凝固，引起内地核长大，并释放出热能。这种铁的结晶化过程将会持续约10亿年。目前，内地核的半径以平均每年0.5毫米的速率扩大，以此逐步削减着外地核。几乎所有驱动发电机的能量都由这种内地核的生长过程在进行补充。
预计在距今30～40亿年后，内地核的生长将会消耗掉绝大多数外地核，形成一个完全固态的、由铁和其他重元素组成的地核。所剩的液态薄层将主要由质量较轻的元素组成，并且混合程度会更低。除此之外，另一种情况是，如果到某个时候板块构造停止了，地球内部冷却的效率将会降低，内地核的生长将会停止。但不管是哪种情况，产生磁场的发电机都将会停止存在，若没有这样的发电机运转，地球的磁场将会在约10 000年的较短时间内消失。失去了磁层的保护，轻元素（特别是氢）从地球外层大气中损失的速率将会增加，使得地球对生命更加严酷。
５●太阳演化
太阳产生能量的基础是氢聚变成氦。这个质子-质子链的反应过程发生在日核区域。因为日核没有对流，那里不断堆积的氦将不会被分布到太阳的其他地方去。由于日核现在的温度还不足以引发通过3-氦过程而进行的氦的聚变，所以此时对于为维持太阳流体静力学平衡而必须得有的净能量产生过程而言，聚变后生成的氦原子并不作出贡献。
目前，日核大约有一半的氢都已被消耗，另一半主要由氦组成。随着每单位质量中氢原子数量的下降，通过核聚变输出的能量也会下降，这将导致支撑压力的下降，使日核收缩，收缩后其密度和温度会增加，从而给日核带来额外的、可以平衡外面各层的压力的反向压力。同时更高的温度会导致剩下的氢聚变成氦的速率加快，从而产生足够的能量来维持平衡。
这个过程的结果就是太阳的能量输出不断增加。当太阳刚成为一颗主序星的时候，它的辐射光度只有现在的70%。此次后太阳光度以一种几乎是线性的方式增大，每1.1亿年增大1%，直到现在。照这样的速率， 在30亿年后，预计太阳光度将会增加33%。日核的氢燃料将在48亿年后耗尽，此时太阳的光度将比现在大67%。日核的氢耗尽后，太阳将会燃烧围绕着日核的一个壳层内的氢，直到太阳光度增大121%，此时，太阳在主序星阶段的历程就结束了，它将经过亚巨星阶段，并演化成红巨星。[1]
5.1气候影响
随着太阳表面积的增大，其发射出的能量也会增大。全球温度将会因太阳光度的增大而上升。硅酸盐的风化速率也将由此上升，这又会降低大气层中二氧化碳的含量，因为风化过程就是把二氧化碳转变为碳酸盐物质。在接下来的6亿年时间里，二氧化碳的浓度将会降低到无法支持C3类光合作用的临界门槛之下——百万分之50。到这个时候，我们现在所看到的树木和森林将不复存在，最后存在于世的树木将会是常绿针叶类植物。不过C4类碳固定过程可以在二氧化碳浓度更低（可低至百万分之10）的条件下继续进行，这样，采用C4类光合作用的植物从现在起还可以生存至少8亿年，或许最长可达12亿年，那时候升高的温度将会使生物圈无法坚持下去。目前，C4类植物占地球植物总重量的5%，已知植物物种总数量的1%。 50%的草本植物（禾本科）采用C4类光合作用途径，许多苋科草本植物物种也采用这种途径。
当二氧化碳的量降低到光合作用难以进行的程度时，大气中二氧化碳的比例就会上下震荡，这会使得陆生植物出现震荡性的兴旺，每到因板块构造活动或动物存在而导致二氧化碳量上升的时候就会如此。然而长期的趋势是因大气中残存的二氧化碳被全部隔离在地球内部而使陆生植物全部灭绝。有一些微生物可以在二氧化碳浓度低到百万分之几时还能进行光合作用，这样的生命可能只会因为温度升高和生物圈的损失而消失。
植物——或更近一步地看，动物——只有采取新的策略才能生存，比如在更少的二氧化碳条件下还能进行光合作用，变成肉食性的，适应干燥脱水环境，或同真菌共生。当潮湿温室效应（见下）开始的时候，这样的适应方式可能会开始出现。
植物的消失最终会导致氧气以及臭氧的消失（这意味着能够破坏DNA的紫外线辐射将不会有较大衰减），以及动物的死亡。最先消失的动物会是大型哺乳动物，然后是小型哺乳动物和鸟类，两栖类，爬行类，最后是无脊椎动物。
在《地球的生与死》一书里，彼得·D·沃德和唐纳德·布朗利论述道，有一些动物可以在地球上的植物消失之后继续幸存。他们预计，起初一些昆虫、蜥蜴、鸟类和小型哺乳动物可能幸存，但是由于没有植物来重新产生氧气，他们相信动物将会在植物消失后几百万年时间内灭绝。即使某种形式的光合作用一直坚持下来，使氧气始终在大气层中保持充足，但是不断升高的全球温度将会导致生物多样性的逐渐丧失。随着温度持续升高，动物将不可避免地被驱回两极地区，陆上食物链将会以真菌为基础，许多这样的动物的身体结构将会变得更简单，但却更坚实。陆地的大部分将会变成贫瘠的荒漠，生命将主要存在于海洋里，然而，由于从陆地冲入海洋的有机质量的减少，以及海水中氧气含量的下降，海洋生命也将随陆地生命一道，从地球上消失，无脊椎动物将会是最后尚存的动物，并且此时这样的动物将会是不依赖于活的植物生存的动物，比如白蚁；或者是生活在海底热液口附近的蠕虫，比如管虫属动物。这一系列过程最终将导致多细胞生物在8亿年后消失，真核生物在13亿年后消失，最后只剩原核生物。
5.2海洋消失
10亿年后，现在的海洋里大约有27%的水会俯冲到地幔里去。如果这个过程不被阻断，最终将会达到一种平衡状态，只留下相当于现在表面储水的65%的水在地面上。当太阳光度比现在的值高10%的时候，全球地表平均温度将会上升47℃，大气层将会变成“潮湿的温室”，导致海洋蒸发失控。地球未来环境模型证明，在此时，平流层包含的水量将会越来越高，这些水分子将会因太阳紫外线而产生光致分解，生成的氢会散逸出大气层，总的结果就是在11亿年之后，世界上的海水会消失。
在这样一个没有海洋的时代，地球表面仍然有储水区，因为地壳深处和地幔还在稳定地释放出水，据估计这些水的量等于当前地球海洋水量的好几倍。有一些水将会保留在两极地区，那里将不时出现暴风雨，但地球的大部分将会是干燥的荒漠，大型沙丘充满着赤道地区，就像现在的土卫六那样。即使在这样一种干旱条件下，地球也可能会保留着某些微生物，或甚至有多细胞生物，大多数这样的微生物都将是嗜盐生物。然而，越来越极端的环境将很有可能导致原核生物在今后16亿年～28亿年之间灭绝，它们中最后的幸存者将会生活在高纬度或高海拔地区的残余池塘里或洞穴中的冰池里；然而地下的生命也不会坚持太久的时间。接下来会怎样，取决于板块构造活动的水平。通过火山喷发而不断释放出的二氧化碳将会最终导致大气层进入“超级温室状态”，就像金星上所发生的一样。但是没有了地表水，板块构造很有可能会停下来，大多数碳酸盐将会安全地深埋着，直到太阳变成一颗红巨星，用增大许多的光度融化岩石，才导致二氧化碳释放出来。
如果总的大气压降低的话，失去海洋的事件将会被推迟到20亿年之后。大气压降低将会减弱温室效应，从而降低地表温度。如果有自然过程使得氮气从大气中消失的话，就会出现这样的事情。对有机沉积物的研究显示，在过去的40亿年里，至少有100千帕（0.99标准大气压）的氮气从大气层中被移除；如果这些氮气重新释放出来的话，大气压将会比目前的值增加一倍。在今后20亿年的时间内，从大气层中移除氮气的速率足以抗衡太阳光度增加引起的效应。然而，超过了这一点之后，除非绝大多数地表水在那时已经消失了，地球将会稳定在某种条件下，直到太阳进入红巨星阶段，这时大气层下层的含水量将会上升到40%，失控的潮湿温室效应将会开始发生，此时已是30～40亿年之后，太阳的光度将会比现在高35～40%。大气层将会被加热到足以融化地表岩石的程度。不过，绝大多数大气层都将保留下来，直到太阳进入红巨星阶段。
5.3红巨星阶段
一旦太阳从燃烧日核里的氢演变到燃烧日核周围壳层的氢，日核将会收缩，太阳外面各层将会膨胀，太阳的总光度将会在此时之后十亿年的时间里稳步上升，直到太阳年龄为121.67亿岁之时，光度会达到现在值的2 730倍。在这个阶段，太阳将会经历更快速的质量损失，它将把总质量的33%通过太阳风的形式吹出去。太阳失去质量就意味着行星轨道将会扩大，地球和太阳间的轨道距离将会达到现在值的150%。
太阳膨胀为红巨星的速率最快的阶段将发生在红巨星阶段的末期，此时太阳已经约120亿岁了。太阳的膨胀很有可能吞并水星和金星，达到1.2天文单位（180 000 000千米）的最大半径。地球将会同太阳外层大气产生潮汐作用，这会降低地球的轨道半径，太阳色球层的摩擦力也会使地球轨道缩小，这些效应将会抵消掉因太阳失去质量而产生的使地球远离太阳效应，致使地球极有可能被太阳吞没。地球因轨道衰变坠入太阳，所引起的融化和蒸发将会销毁地壳和地幔，最后在200年的时间内彻底销毁整个地球。地球留下的唯一遗产将是略微增加（增加0.01%）太阳的金属性。
在地球销毁发生之前，地球的绝大多数大气层早已消失于太空，此时地表将会是一层岩浆海洋，漂浮着由金属和金属氧化物组成的陆地和耐热材料形成的“冰山”，此时的表面温度是2 130℃。
太阳大气层的摩擦也将使月球轨道衰变，一旦月球轨道半径接近18 470千米，它将跨越地球的洛希极限，地球潮汐力将会把月球撕碎，形成一个行星环。大部分在环中绕地球旋转的碎片也会逐渐下坠，碎片会撞击地球。这样，即使地球未被太阳吞没，它也将失去月球。
另一种可能的情景是，地球因某种原因未被太阳吞没，但是上述的融化和蒸发过程会剥夺掉它的地壳和地幔，只留下一个地核。
5.4红巨星阶段之后
如果79亿年后地球能够侥幸逃脱被红巨星太阳吞没的命运，它的前景仍然是非常凄凉的。当日核的氦聚变成碳后，它将再一次收缩，但这次没法使碳进一步燃烧了，因为对于像太阳这样的低质量恒星而言，日核不可能达到让碳发生聚变的温度和压力。太阳在把外层全部剥落到宇宙空间（这就是行星状星云）之前，会膨胀和收缩若干次。它的核心将会存留下来，形成一颗白矮星。所有残存的行星，包括地球（如果它还在的话），将会开始快速冷却，然后变成黑暗、冰冻的行星，不会有任何生命。通过数十亿年（或许是数万亿年）的冷却，太阳将会冷到无法发出可见光的程度，变成一颗黑矮星。在大约30万亿年之后，已变成黑矮星的太阳将会经历一次接近邻近恒星的事件，当它们接近时，它们各自行星的轨道会被扰乱，这些行星会被完全抛射出去。如果靠近太阳的恒星接近了地球的轨道，地球将会被抛出太阳系。
如果地球躲过了被从太阳系抛出的命运，那么在10^{20}年（1万亿亿年）之后，地球的轨道照样会因为引力波的持续辐射而衰变，地球将会逐渐向太阳下坠，一旦它离太阳距离达到1～6个届时的太阳半径处，就将会被太阳潮汐力撕碎。
