V petdesetih letih prejšnjega stoletja je slavni fizik Enrico Fermi je postavil vprašanje, ki je vključevalo eno najtežjih vprašanj v iskanju zunajzemeljske inteligence (SETI): 'Kje za vraga so vsi?' Glede na starost vesolja (13,8 milijarde let), veliko število galaksij (med 1 in 2 bilijona) in skupno število planetov je mislil, zakaj človeštvo še vedno ni našlo dokazov o nezemeljski inteligenci?
To vprašanje, ki je postalo znano kot 'Fermijev paradoks', je nekaj, o čemer znanstveniki še naprej razmišljajo. V nova študija , je skupina z univerze v Rochestru menila, da so morda vzrok podnebne spremembe. Z uporabo matematičnega modela, ki temelji na antropocenu, so preučili, kako se civilizacije in planetarni sistemi razvijajo skupaj in ali so inteligentne vrste sposobne živeti trajnostno s svojim okoljem ali ne.
Študija z naslovom ' Antropocen generaliziran: evolucija ekso-civilizacij in njihove planetarne povratne informacije «, se je pred kratkim pojavilo v znanstveni revijiAstrobiologija.Študijo je vodil Adam Frank, profesor fizike in astronomije na Univerzi v Rochesterju, s pomočjo Jonathana Carroll-Nellenbacka (višjega računalništva v Rochesterju), Marine Alberti z Univerze v Washingtonu in Axela Kleidona iz Inštitut za biogeokemijo Maxa Plancka .
Danes so podnebne spremembe eno najbolj perečih vprašanj, s katerimi se sooča človeštvo. Zahvaljujoč spremembam, ki so se zgodile v zadnjih nekaj stoletjih – to je industrijska revolucija, rast prebivalstva, rast urbanih središč in odvisnost od fosilnih goriv – so imeli ljudje pomemben vpliv na planet. Pravzaprav mnogi geologi sedanje obdobje imenujejo 'antropocen', ker je človeštvo postalo edini največji dejavnik, ki vpliva na planetarno evolucijo.
V prihodnosti naj bi se populacija še povečala in dosegla približno 10 milijard do sredine stoletja in več 11 milijard do leta 2100. V tem času se bo močno povečalo tudi število ljudi, ki živijo v urbanih središčih, ki se bo povečalo od 54 % do 66 % do sredine stoletja . Zato postaja vprašanje, kako lahko milijarde ljudi živijo trajnostno, vse pomembnejše.
Frank, ki je tudi avtor nove knjige Luč zvezd: tuji svetovi in usoda Zemlje (ki temelji na tej študiji), je to študijo opravil s svojimi kolegi, da bi obravnaval vprašanje podnebnih sprememb v astrobiološkem kontekstu. Kot je pojasnil na univerzi v Rochestru izjava za javnost :
»Astrobiologija je preučevanje življenja in njegovih možnosti v planetarnem kontekstu. To vključuje 'ekso-civilizacije' ali tisto, čemur običajno pravimo nezemljani. Če nismo prva civilizacija vesolja, to pomeni, da bodo verjetno obstajala pravila, kako bo napredovala usoda mlade civilizacije, kot je naša.'
Z uporabo antropocena kot primera lahko vidimo, kako se sistemi civilizacija-planet soevoluirajo in kako se lahko civilizacija ogrozi z rastjo in širitvijo – v tako imenovanem » past napredka “. V bistvu, ko civilizacije rastejo, porabijo več virov planeta, kar povzroča spremembe v razmerah na planetu. V tem smislu je usoda civilizacije odvisna od tega, kako uporabljajo vire svojega planeta.
Da bi ponazorili ta proces, so Frank in njegovi sodelavci razvili matematični model, ki obravnava civilizacije in planete kot celoto. Kot pravi prof. Frank pojasnil :
'Bistvo je priznati, da je lahko spodbujanje podnebnih sprememb nekaj splošnega. Zakoni fizike zahtevajo, da ima vsaka mlada populacija, ki gradi energetsko intenzivno civilizacijo, kot je naša, povratne informacije o svojem planetu. Videti podnebne spremembe v tem kozmičnem kontekstu nam lahko da boljši vpogled v to, kaj se nam zdaj dogaja in kako se s tem spopasti.'
Model je temeljil tudi na študijah primerov izumrlih civilizacij, ki so vključevale znameniti primer, kaj se je zgodilo s prebivalci Rapa Nuija (alias. Velikonočni otok). Glede na arheološke študije so prebivalci južnega Pacifika začeli kolonizirati ta otok med letoma 400 in 700 pred našim štetjem, njegova populacija pa je dosegla vrhunec pri 10.000 nekje med 1200 in 1500 CE.
Profesor Adam Frank, ki je vodil študijo o razvoju civilizacijsko-planetnih sistemov. Zasluge: fotografija Univerze v Rochestru / J. Adam Fenster
Do 18. stoletja pa so prebivalci izčrpali svoje vire in število prebivalcev se je zmanjšalo na samo 2000. Ta primer vzbuja pomemben koncept, znan kot »nosilna zmogljivost«, ki je največje število vrst, ki jih okolje lahko podpira. Kot je pojasnil Frank, so podnebne spremembe v bistvu način, kako se Zemlja odziva na širitev naše civilizacije:
»Če greste skozi res močne podnebne spremembe, se lahko vaša nosilnost zmanjša, ker je na primer obsežno kmetijstvo lahko močno moteno. Predstavljajte si, če bi podnebne spremembe povzročile, da bi dež na Srednjem zahodu prenehal padati. Ne bi mogli pridelati hrane in naše prebivalstvo bi se zmanjšalo.'
Z uporabo svojega matematičnega modela je ekipa identificirala štiri možne scenarije, ki bi se lahko zgodili na planetu. Ti vključujejo scenarij odmiranja, scenarij trajnosti, scenarij zrušitve brez spremembe virov in scenarij zrušitve s spremembo virov. VDie-OffV scenariju se prebivalstvo in stanje planeta (na primer povprečne temperature) zelo hitro dvigneta.
To bi sčasoma vodilo do vrha prebivalstva in nato do hitrega upada, saj spreminjajoče se planetarne razmere otežujejo preživetje večine prebivalstva. Sčasoma bi bila dosežena stabilna raven prebivalstva, vendar bi bil le delček tistega, kar je bilo največje število prebivalcev. Ta scenarij se zgodi, ko se civilizacije nočejo ali ne morejo spremeniti iz virov z visokim vplivom (tj. nafta, premog, sečnja) na trajnostne (obnovljiva energija).
Štirje scenariji za usodo civilizacij in njihovih planetov, ki temeljijo na matematičnih modelih, ki so jih razvili Adam Frank in njegovi sodelavci. Zasluge: ilustracija Univerze v Rochestru / Michael Osadciw
VTrajnostPo scenariju se tako prebivalstvo kot planetarne razmere dvignejo, vendar se sčasoma združijo s stalnimi vrednostmi, s čimer se izognemo kakršnim koli katastrofalnim učinkom. Ta scenarij se zgodi, ko civilizacije spoznajo, da okoljske spremembe ogrožajo njihov obstoj, in uspešno opravijo prehod iz virov z visokim vplivom na trajnostne.
Zadnja dva scenarija –Strnite brez spremembe virovinStrni s spremembo vira– se razlikujejo v enem ključnem pogledu. V prvem se tako populacija kot temperatura hitro dvigneta, dokler populacija ne doseže vrhunca in začne hitro padati – čeprav ni jasno, ali vrsta sama preživi. Pri slednjem se populacija in temperatura hitro dvigneta, vendar populacije prepoznajo nevarnost in naredijo prehod. Žal sprememba pride prepozno in populacija tako ali tako propade.
Trenutno znanstveniki ne morejo z gotovostjo trditi, katera od teh usod bo tista, s katero se bo soočalo človeštvo. Morda bomo prehod naredili, preden bo prepozno, morda ne. Medtem pa Frank in njegovi sodelavci upajo, da bodo uporabili podrobnejše modele za napovedovanje, kako se bodo planeti odzvali na civilizacije in na različne načine porabe energije in virov za rast.
Iz tega bodo znanstveniki morda lahko izboljšali svoje napovedi o tem, kaj nas čaka v tem in naslednjem stoletju. V tem času se bodo zgodile ključne spremembe, ki vključujejo omenjeno rast prebivalstva in enakomerno dvigovanje temperatur. Na primer, na podlagi dva scenarija ki je izmerila povečanje CO2 do leta 2100, je NASA pokazala, da bi se globalne temperature lahko dvignile za 2,5 °C (4,5 °F) ali 4,4 °C (8 °F).
V prejšnjem scenariju, kjer bi ravni CO2 dosegle 550 ppm do leta 2100, bi bile spremembe trajnostne. Toda v slednjem scenariju, kjer bi ravni CO2 dosegle 800 ppm, bi spremembe povzročile obsežne motnje v sistemih, od katerih so milijarde ljudi odvisnih za preživetje in preživetje. Še huje, življenje bi na nekaterih območjih sveta postalo nevzdržno, kar bi vodilo v množično razseljevanje in humanitarne krize.
Poleg ponudbe možne rešitve za Fermijev paradoks, ta študija ponuja nekaj koristnih nasvetov za ljudi. Z razmišljanjem o civilizacijah in planetih kot celoti – pa naj bodo to Zemlja ali eksoplaneti – bodo raziskovalci lahko bolje napovedali, katere spremembe bodo potrebne za preživetje človeške civilizacije. Kot Frank opozoril , nujno je, da se človeštvo zdaj mobilizira, da zagotovi, da se najslabši scenarij ne zgodi tukaj na Zemlji:
»Če dovolj spremenite podnebje na Zemlji, ga morda ne boste mogli spremeniti nazaj. Tudi če bi se umaknili in začeli uporabljati sončne ali druge manj vplivne vire, bi lahko bilo prepozno, saj se planet že spreminja. Ti modeli kažejo, da ne moremo razmišljati samo o populaciji, ki se razvija sama. Razmišljati moramo o skupnem razvoju naših planetov in civilizacij.'
In ne pozabite uživati v tem videoposnetku, ki obravnava raziskave prof. Franka in njegove ekipe, z dovoljenjem Univerze v Rochesterju:
Nadaljnje branje: Univerza v Rochesterju , Astrobiologija