W latach 50. słynny fizyk Enrico Fermi postawił pytanie, które zawiera jedno z najtrudniejszych pytań w Poszukiwaniu inteligencji pozaziemskiej (SETI): „Gdzie do cholery są wszyscy?” Co miał na myśli, biorąc pod uwagę wiek Wszechświata (13,8 miliarda lat), samą liczbę galaktyk (od 1 do 2 trylionów) i ogólną liczbę planet, dlaczego ludzkość wciąż nie znalazła dowodów na istnienie pozaziemskiej inteligencji?
To pytanie, które stało się znane jako „paradoks Fermiego”, jest czymś, nad czym naukowcy wciąż się zastanawiają. W nowym badaniu zespół z University of Rochester uznał, że przyczyną może być zmiana klimatu. Korzystając z modelu matematycznego opartego na antropocenie, przeanalizowali ewolucję cywilizacji i układów planet oraz czy inteligentne gatunki są w stanie żyć w zrównoważonym środowisku.
Badanie zatytułowane „Uogólniony antropocen: ewolucja egzo-cywilizacji i ich planetarne sprzężenie zwrotne” niedawno ukazało się w czasopiśmie naukowym Astrobiologia. Badanie prowadzone było przez Adama Franka, profesora fizyki i astronomii na University of Rochester, z pomocą Jonathana Carrolla-Nellenbacka (starszego naukowca obliczeniowego w Rochester) Marina Alberti z University of Washington oraz Axela Kleidona z Maxa Planck Institute for Biogeochemistry.
Dzisiaj zmiany klimatu są jednym z najbardziej palących problemów, przed którymi stoi ludzkość. Dzięki zmianom, które miały miejsce w ciągu ostatnich kilku stuleci - tj. Rewolucja przemysłowa, wzrost liczby ludności, rozwój ośrodków miejskich i uzależnienie od paliw kopalnych - ludzie mieli znaczący wpływ na planetę. W rzeczywistości wielu geologów nazywa obecną erę „antropocenem”, ponieważ ludzkość stała się największym czynnikiem wpływającym na ewolucję planet.
W przyszłości liczba ludności wzrośnie jeszcze bardziej, osiągając około 10 miliardów w połowie wieku i ponad 11 miliardów w 2100 roku. W tym czasie liczba osób mieszkających w ośrodkach miejskich również gwałtownie wzrośnie, zwiększając się z 54% do 66% do połowy wieku. W związku z tym kwestia tego, jak miliardy ludzi mogą żyć w sposób zrównoważony, staje się coraz ważniejsza.
Prof. Frank, który jest także autorem nowej książki Światło gwiazd: Alien Worlds and Fate of the Earth (który opiera się na tym badaniu), przeprowadził to badanie ze swoimi kolegami, aby rozwiązać problem zmian klimatu w kontekście astrobiologicznym. Jak wyjaśnił w komunikacie prasowym University of Rochester:
„Astrobiologia to badanie życia i jego możliwości w kontekście planetarnym. Obejmuje to „egzo-cywilizacje” lub to, co zwykle nazywamy kosmitami. Jeśli nie jesteśmy pierwszą cywilizacją wszechświata, oznacza to, że prawdopodobnie będą istnieć zasady określające losy młodej cywilizacji, takiej jak nasza. ”
Korzystając z antropocenu jako przykładu, można zobaczyć, jak ewoluują systemy cywilizacji-planety i jak cywilizacja może zagrozić sobie poprzez wzrost i ekspansję - w tak zwanej „pułapce postępu”. Zasadniczo, gdy cywilizacje rosną, zużywają więcej zasobów planety, co powoduje zmiany w jej warunkach. W tym sensie los cywilizacji sprowadza się do tego, jak wykorzystują zasoby swojej planety.
Aby zilustrować ten proces, Frank i jego współpracownicy opracowali model matematyczny uwzględniający cywilizacje i planety jako całość. Jak wyjaśnił prof. Frank:
„Chodzi o to, aby uznać, że napędzanie zmian klimatu może być czymś ogólnym. Prawa fizyki wymagają, aby każda młoda populacja, budująca energochłonną cywilizację, taką jak nasza, otrzyma informacje zwrotne na temat swojej planety. Obserwacja zmian klimatu w tym kosmicznym kontekście może dać nam lepszy wgląd w to, co dzieje się teraz z nami i jak sobie z tym poradzić ”.
Model ten został również oparty na studiach przypadków wymarłych cywilizacji, które obejmowały słynny przykład tego, co stało się z mieszkańcami Rapa Nui (inaczej Wyspa Wielkanocna). Według badań archeologicznych mieszkańcy Południowego Pacyfiku zaczęli kolonizować tę wyspę między 400 a 700 ne, a jej populacja osiągnęła szczyt 10 000 w okresie między 1200 a 1500 ne.
Jednak do XVIII wieku mieszkańcy wyczerpali swoje zasoby, a populacja zmalała do zaledwie 2000 roku. Ten przykład przedstawia ważną koncepcję znaną jako „nośność”, która jest maksymalną liczbą gatunków, jaką środowisko może utrzymać. Jak wyjaśnił Frank, zmiany klimatu są zasadniczo reakcją Ziemi na ekspansję naszej cywilizacji:
„Jeśli przejdziecie naprawdę silne zmiany klimatu, wasza nośność może spaść, ponieważ na przykład rolnictwo na dużą skalę może zostać poważnie zakłócone. Wyobraź sobie, że zmiany klimatu spowodowały, że deszcz przestał padać na środkowym zachodzie. Nie bylibyśmy w stanie hodować żywności, a nasza populacja zmniejszyłaby się ”.
Korzystając z modelu matematycznego, zespół zidentyfikował cztery potencjalne scenariusze, które mogą wystąpić na planecie. Należą do nich scenariusz zaniku, scenariusz zrównoważonego rozwoju, scenariusz Zwiń bez zmiany zasobów oraz scenariusz Zwiń ze zmianą zasobów. w Wymrzeć scenariusz, populacja i stan planety (na przykład średnie temperatury) rosną bardzo szybko.
Doprowadziłoby to ostatecznie do szczytu populacji, a następnie gwałtownego spadku, ponieważ zmieniające się warunki planetarne utrudniają przetrwanie większości populacji. Ostatecznie osiągnięty zostanie stały poziom populacji, ale będzie to tylko ułamek tego, czym była populacja szczytowa. Ten scenariusz ma miejsce, gdy cywilizacje nie chcą lub nie są w stanie zmienić zasobów o dużym wpływie (tj. Ropa naftowa, węgiel, wydobycie) na zasoby zrównoważone (energia odnawialna).
w Zrównoważony rozwój W scenariuszu zarówno populacja, jak i warunki planetarne rosną, ale ostatecznie łączą się ze stałymi wartościami, unikając w ten sposób katastrofalnych skutków. Ten scenariusz ma miejsce, gdy cywilizacje uznają, że zmiany środowiskowe zagrażają ich istnieniu i skutecznie przechodzą z zasobów o dużym wpływie na zrównoważone.
Ostatnie dwa scenariusze - Zwiń bez zmiany zasobów i Zwiń ze zmianą zasobów - różnią się pod jednym kluczowym względem. W pierwszym przypadku populacja i temperatura zarówno gwałtownie rosną, aż populacja osiągnie szczyt i zacznie gwałtownie spadać - chociaż nie jest jasne, czy sam gatunek przetrwa. W drugim przypadku populacja i temperatura gwałtownie rosną, ale populacje dostrzegają niebezpieczeństwo i dokonują przejścia. Niestety zmiana przychodzi za późno, a populacja i tak się zapada.
Obecnie naukowcy nie mogą z całą pewnością stwierdzić, który z tych losów spotka ludzkość. Być może dokonamy przejścia, zanim będzie za późno, a może nie. Tymczasem Frank i jego koledzy mają nadzieję na zastosowanie bardziej szczegółowych modeli do przewidywania reakcji planet na cywilizacje oraz różnych sposobów zużywania energii i zasobów w celu rozwoju.
Na tej podstawie naukowcy mogą udoskonalić swoje prognozy dotyczące tego, co nas czeka w tym stuleciu i następnym. W tym czasie będą miały miejsce istotne zmiany, które obejmują wspomniany wzrost populacji i stały wzrost temperatur. Na przykład, w oparciu o dwa scenariusze, w których mierzono wzrost CO2 do 2100 roku, NASA wskazała, że globalne temperatury mogą wzrosnąć o 2,5 ° C (4,5 ° F) lub 4,4 ° C (8 ° F).
W pierwszym scenariuszu, w którym poziomy CO2 osiągnęły 550 ppm do 2100 r., Zmiany byłyby trwałe. Ale w tym drugim scenariuszu, w którym poziomy CO2 osiągnęły 800 ppm, zmiany spowodowałyby powszechne zakłócenia w systemach, od których miliardy ludzi zależą od ich źródeł utrzymania i przetrwania. Co gorsza, życie stałoby się nie do utrzymania w niektórych obszarach świata, prowadząc do masowych wysiedleń i kryzysów humanitarnych.
Oprócz zaoferowania możliwego rozwiązania problemu paradoksu Fermiego, niniejsze badanie oferuje przydatne porady dla ludzi. Myśląc o cywilizacjach i planetach jako całości - Ziemi czy egzoplanetach - naukowcy będą w stanie lepiej przewidzieć, jakie zmiany będą konieczne, aby cywilizacja ludzka mogła przetrwać. Jak ostrzegł Frank, absolutnie konieczne jest, aby ludzkość zmobilizowała się teraz, aby upewnić się, że najgorszy scenariusz nie wystąpi tutaj na Ziemi:
„Jeśli wystarczająco zmienisz klimat ziemi, możesz nie być w stanie go zmienić z powrotem. Nawet jeśli wycofałeś się i zacząłeś korzystać z energii słonecznej lub innych mniej wpływających zasobów, może być za późno, ponieważ planeta już się zmienia. Te modele pokazują, że nie możemy myśleć tylko o ewolucji populacji. Musimy myśleć o naszych ewoluujących planetach i cywilizacjach. ”
I koniecznie obejrzyj ten film, który dotyczy badań prof. Franka i jego zespołu, dzięki uprzejmości University of Rochester:
