V petdesetih letih prejšnjega stoletja je znani fizik Enrico Fermi postavil vprašanje, ki je eno od najtežjih vprašanj vključil v iskanje zunajzemeljske inteligence (SETI): "Kje za vraga so vsi?" Kaj je mislil, glede na starost vesolja (13,8 milijarde let), veliko število galaksij (med 1 in 2 trilijona) in skupno število planetov, zakaj človeštvo še vedno ni našlo dokazov o zunajzemeljski inteligenci?
To vprašanje, ki je postalo znano kot "Fermi paradoks", znanstveniki še vedno razmišljajo. V novi raziskavi je ekipa z univerze v Rochesterju menila, da so morda podnebne spremembe razlog. Z uporabo matematičnega modela, ki temelji na antropocenu, so razmišljali o tem, kako se civilizacije in sistemi planetov sočasno razvijajo in ali so inteligentne vrste sposobne preživeti življenje s svojim okoljem.
Študija z naslovom "Antropocen generaliziran: razvoj eksocivilizacij in njihov planetarni odziv" je bila nedavno objavljena v znanstveni reviji Astrobiologija. Študijo sta vodila Adam Frank, profesor fizike in astronomije na univerzi v Rochesteru, s pomočjo Jonathana Carroll-Nellenback (višji računalniški znanstvenik v Rochesteru) Marina Alberti z univerze v Washingtonu in Axel Kleidon iz Maxa Planck inštitut za biogeokemijo.
Podnebne spremembe so danes eno najbolj perečih vprašanj, s katerimi se sooča človeštvo. Zahvaljujoč spremembam v zadnjih nekaj stoletjih - tj. Industrijska revolucija, rast prebivalstva, rast mestnih središč in odvisnost od fosilnih goriv - so ljudje imeli pomemben vpliv na planet. Pravzaprav mnogi geologi navajajo sedanjo dobo kot "antropocen", ker je človeštvo postalo edini največji dejavnik, ki vpliva na planetarno evolucijo.
V prihodnosti naj bi se število prebivalstva še povečalo in doseglo približno 10 milijard do sredine stoletja in več kot 11 milijard do leta 2100. V tem času se bo dramatično povečalo tudi število ljudi, ki živijo v mestnih središčih, in sicer s 54% na 66% do sredine stoletja. Vprašanje, kako milijarde ljudi lahko živi trajnostno, je postalo vse bolj pomembno.
Prof. Frank, ki je tudi avtor nove knjige Svetloba zvezd: Tuji svetovi in usoda Zemlje (ki temelji na tej študiji) je to študijo izvedel s svojimi sodelavci, da bi obravnaval vprašanje podnebne spremembe v astrobiološkem kontekstu. Kot je pojasnil v sporočilu za javnost Univerze v Rochesteru:
„Astrobiologija je preučevanje življenja in njegovih možnosti v planetarnem kontekstu. To vključuje "eksocivilizacije" ali kar običajno imenujemo tujci. Če nismo prva civilizacija vesolja, to pomeni, da bodo verjetno obstajala pravila, kako napreduje usoda mlade civilizacije, kot je naša. "
Z uporabo antropocena kot primera je razvidno, kako se civilizacijsko-planetni sistemi sočasno razvijajo in kako lahko civilizacija ogrozi sebe z rastjo in širjenjem - v tistem, kar je znano kot "past za napredek". V bistvu, ko civilizacije rastejo, porabijo več virov planeta, kar povzroči spremembe v razmerah na planetu. V tem smislu se usoda civilizacije spušča na to, kako uporabljajo vire planeta.
Da bi ponazoril ta postopek, sta Frank in njegovi sodelavci razvili matematični model, ki civilizacije in planete obravnava kot celoto. Kot je pojasnil prof. Frank:
"Bistvo je priznati, da so lahko vplivi podnebnih sprememb nekaj splošnega. Zakoni fizike zahtevajo, da bo vsako mlado prebivalstvo, ki gradi energijsko intenzivno civilizacijo, kot je naša, dobilo povratne informacije o svojem planetu. Gledanje podnebnih sprememb v tem kozmičnem kontekstu nam lahko daje boljši vpogled v dogajanje z nami in kako se s tem spoprijeti. "
Model je temeljil tudi na študijah primerov izumrlih civilizacij, ki so vključevale znameniti primer prebivalcev Rapa Nui (aka Velikonočni otok). Po arheoloških raziskavah so prebivalci južnega Tihega oceana začeli kolonizirati ta otok med 400 in 700 CE, njegovo prebivalstvo pa je doseglo vrh na 10.000 nekje med 1200 in 1500 CE.
V 18. stoletju pa so prebivalci izčrpali svoje vire in populacija se je zmanjšala na samo 2000. Ta primer povzema pomemben koncept, imenovan "nosilnost", to je največje število vrst, ki jih okolje lahko podpira. Kot je pojasnil Frank, so podnebne spremembe v bistvu, kako se Zemlja odziva na širitev naše civilizacije:
"Če se lotite res močnih podnebnih sprememb, se lahko vaša nosilnost zmanjša, saj bo na primer obsežno kmetijstvo lahko močno pokvarjeno. Predstavljajte si, če bi podnebne spremembe povzročile, da je dež prenehal padati na Srednjem zahodu. Hrane ne bi mogli gojiti in naše prebivalstvo bi se zmanjšalo. "
Z matematičnim modelom je skupina identificirala štiri možne scenarije, ki bi se lahko zgodili na planetu. Ti vključujejo scenarij odmika, scenarij trajnosti, scenarij Strni brez spremembe vira in scenarij Strni z menjavo virov. V Die-Off scenarij, prebivalstvo in stanje planeta (na primer povprečne temperature) naraščata zelo hitro.
To bi sčasoma povzročilo vrh prebivalstva in nato hiter upad, saj spremenljivi planetarni pogoji večini prebivalstva otežujejo preživetje. Sčasoma bi dosegli enakomerno raven prebivalstva, vendar bi bil to le delček tistega, ki je najvišji. Ta scenarij se zgodi, ko civilizacije ne želijo ali se ne morejo spremeniti iz virov z visokim vplivom (tj. Nafta, premog, bistro) na trajnostne (obnovljiva energija).
V Trajnost scenarij, število prebivalstva in planetarni pogoji naraščajo, vendar se sčasoma združijo z enakomernimi vrednostmi, s čimer se izognemo katastrofalnim učinkom. Ta scenarij se zgodi, ko civilizacije prepoznajo, da okoljske spremembe ogrožajo njihov obstoj in uspešno preidejo iz virov, ki močno vplivajo na trajnostne.
Zadnja dva scenarija - Strni se brez spremembe virov in Strni se s spremembo virov - v enem ključnem pogledu se razlikujejo. V prvem primeru se populacija in temperatura hitro povečujeta, dokler populacija ne doseže vrhunca in začne hitro padati - čeprav ni jasno, ali vrsta sama preživi. V slednjem se število prebivalstva in temperatura hitro povečujeta, vendar populacija prepozna nevarnost in naredi prehod. Na žalost sprememba prihaja prepozno in populacija vseeno propada.
Trenutno znanstveniki ne morejo z gotovostjo trditi, s katero od teh usod se bo soočila človeštvo. Morda bomo prehod naredili, preden bo prepozno, morda ne. Vmes pa Frank in njegovi sodelavci upajo, da bodo s podrobnejšimi modeli napovedali, kako se bodo planeti odzvali na civilizacije in na različne načine, kako porabljajo energijo in vire, da bi lahko rasli.
Na podlagi tega bodo znanstveniki morda lahko izpopolnili svoje napovedi, kaj nas čaka v tem stoletju in naslednjem. V tem času se bodo zgodile ključne spremembe, ki vključujejo že omenjeno rast prebivalstva in stalen dvig temperatur. Na primer, na podlagi dveh scenarijev, ki sta merila povečanje CO2 do leta 2100, je NASA navedla, da se lahko svetovne temperature dvignejo za 2,5 ° C (4,5 ° F) ali 4,4 ° C (8 ° F).
V prejšnjem scenariju, kjer so ravni CO2 do leta 2100 dosegle 550 ppm, bi bile spremembe trajnostne. Toda v zadnjem scenariju, ko raven CO2 doseže 800 ppm, bi spremembe povzročile široke motnje v sistemih, od katerih so odvisne milijarde ljudi, za preživetje in preživetje. Še huje bi bilo, da bi življenje postalo nevzdržno na nekaterih delih sveta, kar bi povzročilo množične razseljevanje in humanitarne krize.
Poleg tega, da ponuja možno ločljivost za Fermi Paradox, ta študija ponuja nekaj koristnih nasvetov za ljudi. Z mislijo na civilizacije in planete kot celoto - naj bodo to Zemlja ali eksoplaneti - bodo raziskovalci lahko bolje predvideli, kakšne spremembe bodo potrebne, da bo človeška civilizacija preživela. Kot je opozoril Frank, je nujno, da se človeštvo zdaj mobilizira in tako zagotovi, da se najslabši scenarij ne bo zgodil tukaj na Zemlji:
"Če spremenite zemeljsko podnebje dovolj, je morda ne boste mogli spremeniti. Tudi če bi se umaknili in začeli uporabljati sončne ali druge manj vplivne vire, bi bilo lahko prepozno, ker se planet že spreminja. Ti modeli kažejo, da ne moremo samo razmišljati o populaciji, ki se razvija sama. Moramo razmišljati o tem, da se naši planeti in civilizacije razvijajo. "
Bodite prepričani, da boste uživali v tem videoposnetku, ki je nagovoril prof. Franka in njegovo raziskovalno ekipo, iz pristojnosti Univerze v Rochesteru:
