Pedesetih godina prošlog stoljeća poznati fizičar Enrico Fermi postavio je pitanje koje je u potragu za izvanzemaljskom inteligencijom (SETI) uvrstio jedno od najtežih pitanja: "Gdje su, dovraga, svi?" Što je mislio, s obzirom na starost Svemira (13,8 milijardi godina), čisti broj galaksija (između 1 i 2 trilijuna) i ukupni broj planeta, zašto čovječanstvo još uvijek nije pronašlo dokaze o izvanzemaljskoj inteligenciji?
Znanstvenici i dalje razmišljaju o ovom pitanju, koje je postalo poznato kao „Fermi paradoks“. U novom istraživanju tim sa sveučilišta u Rochesteru smatrao je da su razlog možda klimatske promjene. Pomoću matematičkog modela temeljenog na antropocenu, razmatrali su kako civilizacije i sustavi planeta koevoluiraju i jesu li inteligentne vrste sposobne živjeti održivost sa svojim okolišem.
Studija pod naslovom "Antropocen generalizirani: evolucija egzocivilizacija i njihova planetarna povratna veza" nedavno se pojavila u znanstvenom časopisu Astrobiologija. Istraživanje su vodili Adam Frank, profesor fizike i astronomije na Sveučilištu u Rochesteru, uz asistenciju Jonathana Carroll-Nellenbacka (starijeg računalnog znanstvenika na Rochesteru), Marina Alberti sa Sveučilišta u Washingtonu, i Axel Kleidon iz Maksim Planck institut za biogeokemiju.
Klimatske promjene danas su jedno od najvažnijih pitanja s kojima se čovječanstvo suočava. Zahvaljujući promjenama koje su se dogodile u posljednjih nekoliko stoljeća - tj. Industrijskoj revoluciji, porastu stanovništva, rastu urbanih središta i oslanjanju na fosilna goriva - ljudi su imali značajan utjecaj na planetu. U stvari, mnogi geolozi trenutnu eru nazivaju „antropocenom“ jer je čovječanstvo postalo jedini najveći faktor koji utječe na evoluciju planeta.
U budućnosti se očekuje da se broj stanovnika još više poveća, dosegnuvši oko 10 milijardi do sredine stoljeća i preko 11 milijardi do 2100. U to vrijeme broj ljudi koji žive unutar urbanih središta također će se drastično povećati, povećavajući se sa 54% na 66% do sredine stoljeća. Kao takvo, pitanje kako milijarde ljudi može živjeti održivo postajalo je sve važnije.
Prof. Frank, koji je i autor nove knjige Svjetlost zvijezda: vanzemaljski svjetovi i sudbina zemlje (koja se bazira na ovoj studiji), proveo je ovo istraživanje sa svojim kolegama u cilju rješavanja problema Klimatske promjene u astrobiološkom kontekstu. Kako je objasnio u priopćenju sa Sveučilišta u Rochesteru:
„Astrobiologija je proučavanje života i njegovih mogućnosti u planetarnom kontekstu. To uključuje "egzocivilizacije" ili ono što obično nazivamo vanzemaljcima. Ako nismo prva civilizacija svemira, to znači da vjerojatno postoje pravila kako napreduje sudbina mlade civilizacije poput naše. "
Koristeći antropocen kao primjer, može se vidjeti kako civilizacijski-planetarni sustavi koevoluiraju i kako civilizacija može ugroziti sebe rastom i širenjem - u onome što je poznato kao „zamka napretka“. Kako civilizacije rastu, oni troše više planetarnih resursa, što uzrokuje promjene u uvjetima planete. U tom se smislu sudbina civilizacije svodi na to kako koriste resurse svoje planete.
Kako bi ilustrirali taj postupak, Frank i njegovi suradnici razvili su matematički model koji civilizacije i planete razmatra u cjelini. Kako je prof. Frank objasnio:
„Poanta je prepoznati da pokretanje klimatskih promjena može biti nešto općenito. Zakoni fizike zahtijevaju da svako mlado stanovništvo, koje gradi energetski intenzivnu civilizaciju, poput naše, dobiva povratne informacije o svojoj planeti. Gledanje klimatskih promjena u ovom kozmičkom kontekstu može nam dati bolji uvid u ono što nam se sada događa i kako se nositi s tim. "
Model se također temeljio na studijama slučajeva izumrlih civilizacija, koje su uključivale poznati primjer onoga što se dogodilo sa stanovnicima Rapa Nui (aka. Uskršnji otok). Prema arheološkim istraživanjima, stanovnici Južnog Tihog okeana počeli su kolonizirati ovaj otok između 400. i 700. godine CE, a njegovo stanovništvo doseglo je 10.000 negdje između 1200 i 1500 CE.
Međutim, do 18. stoljeća stanovnici su potrošili svoje resurse, a populacija je opala na samo 2000. Ovaj primjer iznosi važan koncept poznat kao "nosivost", a to je najveći broj vrsta koje okolina može podržati. Kao što je Frank objasnio, klimatske promjene su u stvarnosti kako Zemlja reagira na širenje naše civilizacije:
"Ako prođete kroz stvarno snažne klimatske promjene, tada bi vam se nosivost mogla smanjiti, jer, na primjer, velika poljoprivreda može biti ozbiljno poremećena. Zamislite da su klimatske promjene uzrokovale da kiša prestane padati na Srednjem zapadu. Ne bismo mogli uzgajati hranu, a smanjilo bi se i naše stanovništvo. "
Pomoću matematičkog modela tim je identificirao četiri potencijalna scenarija koji bi se mogli dogoditi na nekoj planeti. Oni uključuju scenarij umiranja, scenarij održivosti, scenarij kolapsa bez promjene resursa i scenarij kolapsa s promjenom resursa. U Izumrijeti prema scenariju, stanovništvo i stanje planeta (na primjer, prosječne temperature) rastu vrlo brzo.
To bi na kraju dovelo do vrhunca stanovništva, a zatim i brzog pada jer promjenjivi planetarni uvjeti otežavaju preživljavanje većine stanovništva. Na kraju bi se postigla stalna razina stanovništva, ali to bi bio samo djelić onoga što je najveća populacija. Ovaj se scenarij događa kada civilizacije ne žele ili se ne mogu promijeniti iz resursa visokog utjecaja (tj. Nafte, ugljena, pročišćavanja) do održivih (obnovljivi izvori energije).
U održivost scenarij, populacija i planetarni uvjeti se povećavaju, ali s vremenom se spajaju sa stalnim vrijednostima, izbjegavajući tako katastrofalne učinke. Ovaj se scenarij događa kada civilizacije prepoznaju da promjene u okolišu prijete njihovom postojanju i uspješno čine prijelaz s resursa koji imaju visok utjecaj na održivi.
Zadnja dva scenarija - Sažmi bez promjene resursa i Sažmi s promjenom resursa - razlikuju se u jednom ključnom pogledu. U prvom, populacija i temperatura brzo se povećavaju sve dok populacija ne dosegne vrhunac i ne počne naglo padati - iako nije jasno je li vrsta preživjela. U potonjem, populacija i temperatura brzo se povećavaju, ali stanovništvo prepoznaje opasnost i čini prijelaz. Nažalost, promjena dolazi prekasno i stanovništvo se ionako propada.
Trenutno znanstvenici ne mogu sa sigurnošću reći koja će od tih sudbina biti ono čovječanstvo. Možda ćemo prijeći prije nego što bude prekasno, možda i ne. U međuvremenu, Frank i njegovi kolege nadaju se da će koristiti detaljnije modele kako bi predvidjeli kako će planete reagirati na civilizacije i različite načine na koji troše energiju i resurse kako bi rasle.
Iz ovoga bi znanstvenici mogli usavršiti svoja predviđanja o onome što nas očekuje u ovom i sljedećem stoljeću. U tom vremenu će se dogoditi krucijalne promjene, koje uključuju gore spomenuti porast stanovništva i stalni porast temperatura. Na primjer, na temelju dva scenarija kojima je izmjereno povećanje CO2 do 2100. godine, NASA je naznačila da bi se globalne temperature mogle povećati ili za 2,5 ° C (4,5 ° F) ili za 4,4 ° C (8 ° F).
U prvom scenariju, gdje bi razina CO2 do 2100. dosegla 550 ppm, promjene bi bile održive. Ali u potonjem scenariju, gdje je razina CO2 dosegla 800 ppm, promjene bi uzrokovale široke poremećaje u sustavima od kojih ovise milijarde ljudi za život i opstanak. Još gore od toga, život bi postao neodrživ u određenim dijelovima svijeta, što bi dovelo do masovnih raseljavanja i humanitarnih kriza.
Osim što nudi moguću rezoluciju za Fermi paradoks, ova studija nudi i neke korisne savjete za ljudska bića. Razmišljajući o civilizacijama i cijelim planetima - bili oni Zemlja ili egzoplaneti - istraživači će moći bolje predvidjeti koje će promjene biti potrebne da bi ljudska civilizacija preživjela. Kao što je Frank upozorio, apsolutno je neophodno da se čovječanstvo sada mobilizira kako bi se osiguralo da se najgori scenarij ne dogodi ovdje na Zemlji:
"Ako dovoljno promijenite klimu Zemlje, možda je nećete moći vratiti natrag. Čak i ako ste odustali i počeli koristiti solarne ili druge manje utjecajne resurse, moglo bi biti prekasno, jer se planet već mijenja. Ovi modeli pokazuju kako ne možemo samo razmišljati o populaciji koja se sama razvija. Moramo razmišljati o tome kako se naši planeti i civilizacije razvijaju. "
Svakako uživajte u ovom videu koji se obraća prof. Franku i njegovim istraživanjima iz ljubaznosti Sveučilišta u Rochesteru:
