В 1950-х годах знаменитый физик Энрико Ферми поставил вопрос, который заключил в себе один из самых сложных вопросов в «Поисках внеземного разума» (SETI): «Где, черт возьми, все?» Что он имел в виду, учитывая возраст Вселенной (13,8 миллиардов лет), огромное количество галактик (от 1 до 2 триллионов) и общее количество планет, почему человечество до сих пор не нашло доказательств внеземного разума?
Этот вопрос, который стал известен как «парадокс Ферми», является тем, что ученые продолжают размышлять. В новом исследовании команда из Университета Рочестера посчитала, что причиной может быть изменение климата. Используя математическую модель, основанную на антропоцене, они рассмотрели, как цивилизации и системы планет совместно эволюционируют и способны ли разумные виды жить устойчиво в окружающей среде.
В последнее время в научном журнале появилось исследование под названием «Генерализованное антропоцен: эволюция экзоцивилизаций и их планетарная обратная связь». Астробиологии. Исследование было проведено Адамом Франком, профессором физики и астрономии в Университете Рочестера, при содействии Джонатана Кэрролла-Нелленбека (старшего ученого по вычислительной технике в Рочестере) Марины Альберти из Университета Вашингтона и Акселя Клейдона из Макса Планковский институт биогеохимии.
Сегодня изменение климата является одной из самых актуальных проблем, стоящих перед человечеством. Благодаря изменениям, которые произошли в последние несколько веков - то есть промышленной революции, росту населения, росту городских центров и зависимости от ископаемого топлива - люди оказали значительное влияние на планету. Фактически, многие геологи называют нынешнюю эпоху «антропоценом», потому что человечество стало единственным величайшим фактором, влияющим на эволюцию планеты.
Ожидается, что в будущем население будет расти еще больше, достигнув примерно 10 миллиардов к середине столетия и более 11 миллиардов к 2100 году. За это время число людей, живущих в городских центрах, также резко возрастет, увеличившись с 54% до 66% к середине века. Таким образом, вопрос о том, как миллиарды людей могут жить устойчиво, становится все более важным.
Профессор Франк, который также является автором новой книги Свет Звезд: Чужие Миры и Судьба Земли (который опирается на это исследование), провел это исследование со своими коллегами с целью решения проблемы изменения климата в астробиологическом контексте. Как он объяснил в пресс-релизе Университета Рочестера:
«Астробиология - это изучение жизни и ее возможностей в планетарном контексте. Это включает в себя «экзо-цивилизации» или то, что мы обычно называем инопланетянами. Если мы не первая цивилизация Вселенной, это означает, что, вероятно, будут правила, как судьба молодой цивилизации, подобной нашей, прогрессирует ».
Используя в качестве примера антропоцен, можно увидеть, как цивилизационно-планетарные системы сосуществуют и как цивилизация может подвергать опасности себя в результате роста и расширения - в так называемой «ловушке прогресса». По сути, по мере роста цивилизаций они потребляют все больше ресурсов планеты, что вызывает изменения в условиях планеты. В этом смысле судьба цивилизации сводится к тому, как они используют ресурсы своей планеты.
Чтобы проиллюстрировать этот процесс, Фрэнк и его сотрудники разработали математическую модель, которая рассматривает цивилизации и планеты в целом. Как объяснил профессор Франк:
«Дело в том, чтобы признать, что изменение климата может быть чем-то общим. Законы физики требуют, чтобы любое молодое население, строящее энергоемкую цивилизацию, такую как наша, получило обратную связь на своей планете. Видение изменения климата в этом космическом контексте может дать нам лучшее понимание того, что с нами происходит сейчас и как с этим бороться ».
Модель также была основана на тематических исследованиях вымерших цивилизаций, которые включали знаменитый пример того, что стало с обитателями Рапа-Нуи (он же остров Пасхи). Согласно археологическим исследованиям, жители южной части Тихого океана начали колонизировать этот остров в период между 400 и 700 годами н.э., а его население достигло пика в 10000 где-то между 1200 и 1500 годами н.э.
К 18 веку, однако, жители исчерпали свои ресурсы, а численность населения сократилась до 2000 года. Этот пример поднимает важную концепцию, известную как «пропускная способность», то есть максимальное количество видов, которые может поддерживать среда. Как объяснил Фрэнк, изменение климата - это, по сути, реакция Земли на расширение нашей цивилизации:
«Если вы столкнетесь с действительно сильным изменением климата, ваша пропускная способность может снизиться, потому что, например, крупномасштабное сельское хозяйство может быть сильно нарушено. Представьте, что из-за изменения климата дождь перестал падать на Среднем Западе. Мы не сможем выращивать еду, и наше население уменьшится ».
Используя их математическую модель, команда определила четыре возможных сценария, которые могут возникнуть на планете. К ним относятся сценарий «вымирание», сценарий «Устойчивость», сценарий «Свернуть без изменения ресурса» и сценарий «Свернуть с изменением ресурса». в Вымирать По сценарию население и состояние планеты (например, средние температуры) растут очень быстро.
Это в конечном итоге приведет к пику населения, а затем к быстрому снижению, так как изменяющиеся планетные условия мешают большинству населения выживать. В конце концов, будет достигнут устойчивый уровень населения, но он будет лишь частью того, что было пиковым населением. Этот сценарий происходит, когда цивилизации не желают или не могут перейти от высокоэффективных ресурсов (то есть нефти, угля, чистых) к устойчивым (возобновляемым источникам энергии).
в устойчивость По сценарию, население и планетарные условия оба повышаются, но в конечном итоге приходят вместе с устойчивыми значениями, что позволяет избежать каких-либо катастрофических последствий. Этот сценарий происходит, когда цивилизации осознают, что экологические изменения угрожают их существованию и успешно переходят от высокоэффективных ресурсов к устойчивым.
Последние два сценария - Свернуть без изменения ресурса а также Свернуть с изменением ресурса - различаются в одном ключевом отношении. В первом случае популяция и температура быстро растут, пока популяция не достигнет пика и не начнет быстро падать, хотя неясно, выживет ли сам вид. В последнем население и температура быстро растут, но население осознает опасность и совершает переход. К сожалению, изменение приходит слишком поздно, и население все равно падает.
В настоящее время ученые не могут с уверенностью сказать, какая из этих судьб будет стоять перед человечеством. Возможно, мы осуществим переход, пока не стало слишком поздно, а может и нет. Но тем временем Фрэнк и его коллеги надеются использовать более подробные модели, чтобы предсказать, как планеты будут реагировать на цивилизации и как они потребляют энергию и ресурсы для своего роста.
Исходя из этого, ученые смогут уточнить свои прогнозы относительно того, что нас ожидает в этом и следующем столетиях. Именно в это время будут происходить решающие изменения, которые включают вышеупомянутый рост населения и устойчивый рост температур. Например, основываясь на двух сценариях, которые измеряли увеличение CO2 к 2100 году, НАСА указало, что глобальные температуры могут повыситься либо на 2,5 ° C (4,5 ° F), либо на 4,4 ° C (8 ° F).
В первом сценарии, когда уровень CO2 достигнет 550 промилле к 2100 году, изменения будут устойчивыми. Но в последнем сценарии, когда уровни CO2 достигают 800 ppm, эти изменения вызовут повсеместное нарушение работы систем, от которых миллиарды людей зависят от своего существования и выживания. Хуже того, в некоторых районах мира жизнь станет несостоятельной, что приведет к массовому перемещению населения и гуманитарным кризисам.
В дополнение к предложению возможного разрешения парадокса Ферми, это исследование предлагает некоторые полезные советы для людей. Думая о цивилизациях и планетах в целом - будь то Земля или экзопланеты - исследователи смогут лучше предсказать, какие изменения будут необходимы для выживания человеческой цивилизации. Как предупредил Фрэнк, абсолютно необходимо, чтобы человечество мобилизовалось сейчас, чтобы гарантировать, что худший сценарий не произойдет здесь, на Земле:
«Если вы достаточно измените климат Земли, вы не сможете изменить его обратно. Даже если вы отступили и начали использовать солнечные или другие менее влиятельные ресурсы, это может быть слишком поздно, потому что планета уже меняется. Эти модели показывают, что мы не можем просто думать о популяции, которая эволюционирует сама по себе. Мы должны думать о том, чтобы наши планеты и цивилизации развивались одновременно ».
И обязательно посмотрите это видео, посвященное исследованиям профессора Фрэнка и его команды, любезно предоставленное Рочестерским университетом:
