Piecdesmitajos gados slavenais fiziķis Enriko Fermi uzdeva jautājumu, kurš ietvēra vienu no vissmagākajiem jautājumiem ārpuszemes izlūkošanas meklējumos (SETI): “Kur viņi visi ir?” Viņš domāja, ņemot vērā Visuma vecumu (13,8 miljardus gadu), milzīgo galaktiku skaitu (no 1 līdz 2 triljoniem) un kopējo planētu skaitu, kāpēc cilvēce joprojām nav atradusi pierādījumus par ārpuszemes intelektu?
Šis jautājums, kas kļuvis pazīstams kā “Fermi paradokss”, ir tas, ko zinātnieki turpina apdomāt. Jaunā pētījumā Ročesteras universitātes komanda uzskatīja, ka, iespējams, iemesls ir klimata pārmaiņas. Izmantojot matemātisko modeli, kura pamatā ir antropocēns, viņi apsvēra, kā civilizācijas un planētu sistēmas attīstās kopā un vai inteliģentās sugas spēj dzīvot ilgtspējīgi ar savu vidi.
Pētījums ar nosaukumu “Antropocēns vispārināts: ekso-civilizāciju evolūcija un to atsauksmes par planētu” nesen parādījās zinātniskajā žurnālā Astrobioloģija. Pētījumu vadīja Ročesteras universitātes fizikas un astronomijas profesors Ādams Frenks ar Džonatana Kerola-Nellenbacka (Ročesteras vecākais skaitļošanas zinātnieks) Marina Alberti no Vašingtonas universitātes un Aksela Kleidona no Maksima palīdzību. Plankas Bioģeoķīmijas institūts.
Mūsdienās klimata pārmaiņas ir viena no aktuālākajām cilvēces problēmām. Pateicoties pēdējos gadsimtos notikušajām pārmaiņām - t.i., rūpniecības revolūcijai, iedzīvotāju skaita pieaugumam, pilsētu centru pieaugumam un paļaušanai uz fosilo kurināmo - cilvēkiem ir bijusi būtiska ietekme uz planētu. Patiesībā daudzi ģeologi pašreizējo laikmetu dēvē par “antropocēnu”, jo cilvēce ir kļuvusi par vienīgo lielāko faktoru, kas ietekmē planētu evolūciju.
Paredzams, ka nākotnē iedzīvotāju skaits pieaugs vēl vairāk - līdz gadsimta vidum tas sasniegs apmēram 10 miljardus un līdz 2100. gadam - vairāk nekā 11 miljardus. Šajā laikā dramatiski palielināsies arī to cilvēku skaits, kuri dzīvo pilsētas centros, palielinoties no 54% līdz Līdz gadsimta vidum - 66%. Tāpēc arvien svarīgāks ir kļuvis jautājums par to, kā miljardiem cilvēku var dzīvot ilgtspējīgi.
Prof. Frenks, kurš ir arī jaunās grāmatas autors Zvaigžņu gaisma: svešās pasaules un Zemes liktenis (kas balstās uz šo pētījumu) kopā ar saviem kolēģiem veica šo pētījumu, lai astrobioloģiskā kontekstā pievērstos klimata izmaiņām. Kā viņš paskaidroja Ročesteras universitātes paziņojumā presei:
“Astrobioloģija ir dzīves un tās iespēju izpēte planētu kontekstā. Tas ietver “eksocivilizācijas” jeb to, ko mēs parasti saucam par citplanētiešiem. Ja mēs neesam Visuma pirmā civilizācija, tas nozīmē, ka, visticamāk, būs noteikumi par to, kā progresē tādas jaunas civilizācijas liktenis kā mēs paši. ”
Izmantojot antropocēnu kā piemēru, var redzēt, kā civilizācijas un planētas sistēmas attīstās un kā civilizācija var apdraudēt sevi ar izaugsmi un paplašināšanos - tā dēvētajā “progresa slazdā”. Būtībā, pieaugot civilizācijām, tās patērē vairāk planētas resursu, kas izraisa izmaiņas planētas apstākļos. Šajā ziņā civilizācijas liktenis ir atkarīgs no tā, kā viņi izmanto savas planētas resursus.
Lai ilustrētu šo procesu, Frenks un viņa līdzstrādnieki izstrādāja matemātisku modeli, kurā civilizācijas un planētas tiek apskatītas kopumā. Kā paskaidroja prof. Franks:
“Punkts ir atzīt, ka klimata pārmaiņu veicināšana var būt kaut kas vispārīgs. Fizikas likumi pieprasa, lai ikviens jauns iedzīvotājs, būvējot energoietilpīgu civilizāciju, tādu kā mūsējā, saņemtu atsauksmes par savu planētu. Klimata pārmaiņu redzēšana šajā kosmiskajā kontekstā var dot mums labāku ieskatu par to, kas ar mums notiek tagad un kā ar tām rīkoties. ”
Modeļa pamatā bija arī izmirušo civilizāciju gadījumu izpēte, kas ietvēra slaveno piemēru tam, kas kļuva par Rapa Nui (aka Lieldienu sala) iedzīvotājiem. Saskaņā ar arheoloģiskajiem pētījumiem Klusā okeāna dienvidu daļas iedzīvotāji sāka kolonizēt šo salu laikā no 400 līdz 700 CE, un tās iedzīvotāju skaits sasniedza 10 000 maksimumu kādreiz no 1200 līdz 1500 CE.
Tomēr līdz 18. gadsimtam iedzīvotāji bija iztērējuši savus resursus un iedzīvotāju skaits samazinājās tikai līdz 2000. gadam. Šis piemērs izvirza svarīgo jēdzienu, kas pazīstams kā “kravnesība”, kas ir maksimālais sugu skaits, ko vide var atbalstīt. Kā skaidroja Frenks, klimata izmaiņas būtībā ir tas, kā Zeme reaģē uz mūsu civilizācijas paplašināšanos:
“Ja jūs piedzīvojat patiešām spēcīgas klimata pārmaiņas, tad jūsu kravnesība var samazināties, jo, piemēram, var tikt nopietni traucēta liela mēroga lauksaimniecība. Iedomājieties, ja klimata pārmaiņas izraisīja lietus pārtraukšanu nokrist Vidusrietumos. Mēs nevarētu audzēt pārtiku, un mūsu iedzīvotāju skaits samazinātos. ”
Izmantojot savu matemātisko modeli, komanda identificēja četrus iespējamos scenārijus, kas varētu rasties uz planētas. Tie ietver pārtraukšanas scenāriju, ilgtspējības scenāriju, scenāriju Sakļaut bez resursiem un scenāriju Sakļaut ar resursiem. Iekš Atbrīvojies scenārijā ļoti strauji palielinās iedzīvotāju skaits un planētas stāvoklis (piemēram, vidējā temperatūra).
Tas galu galā novestu pie maksimālā populācijas skaita un pēc tam strauja samazināšanās, jo mainīgie planētu apstākļi lielākajai daļai iedzīvotāju apgrūtina izdzīvošanu. Galu galā tiks sasniegts vienmērīgs iedzīvotāju skaits, taču tā būs tikai neliela daļa no tā, kāds bija populācijas maksimums. Šis scenārijs rodas, kad civilizācijas nevēlas vai nespēj mainīties no augstas ietekmes resursiem (t.i., naftas, oglēm, kailcirtes) uz ilgtspējīgiem (atjaunojamiem enerģijas avotiem).
Iekš Ilgtspējība scenārija gadījumā gan iedzīvotāju skaits, gan planētas apstākļi palielinās, bet galu galā nonāk pie nemainīgām vērtībām, tādējādi izvairoties no jebkādas katastrofiskas ietekmes. Šis scenārijs rodas, kad civilizācijas atzīst, ka vides izmaiņas apdraud to eksistenci, un veiksmīgi veic pāreju no resursiem, kuriem ir liela ietekme uz ilgtspējīgiem.
Pēdējie divi scenāriji - Sakļauties bez resursu maiņas un Sakļauties, mainot resursus - atšķiras vienā galvenajā aspektā. Pirmajā populācija un temperatūra strauji paaugstinās, līdz populācija sasniedz maksimumu un sāk strauji kristies - lai gan nav skaidrs, vai pati suga izdzīvo. Pēdējā populācija un temperatūra strauji paaugstinās, bet iedzīvotāji apzinās briesmas un veic pāreju. Diemžēl izmaiņas notiek pārāk vēlu, un iedzīvotāju skaits jebkurā gadījumā sabrūk.
Pašlaik zinātnieki nevar droši apgalvot, kurš no šiem likteņiem būs tas, ar kuru cilvēce saskarsies. Varbūt mēs veiksim pāreju, pirms nav par vēlu, varbūt ne. Bet pa to laiku Frenks un viņa kolēģi cer izmantot detalizētākus modeļus, lai paredzētu, kā planētas reaģēs uz civilizācijām un dažādiem veidiem, kā tās patērē enerģiju un resursus, lai augtu.
No tā zinātnieki, iespējams, varēs uzlabot savas prognozes par to, kas mūs sagaida šajā un nākamajā gadsimtā. Šajā laikā notiks būtiskas izmaiņas, kas ietver iepriekš minēto iedzīvotāju skaita pieaugumu un vienmērīgu temperatūras paaugstināšanos. Piemēram, pamatojoties uz diviem scenārijiem, kas mēra CO2 pieaugumu līdz 2100. gadam, NASA norādīja, ka globālā temperatūra var paaugstināties vai nu par 2,5 ° C (4,5 ° F), vai par 4,4 ° C (8 ° F).
Iepriekšējā scenārijā, kad CO2 līmenis līdz 2100. gadam sasniedza 550 ppm, izmaiņas būtu noturīgas. Bet pēdējā scenārijā, kad CO2 līmenis sasniedza 800 ppm, izmaiņas radītu plašus traucējumus sistēmās, no kurām miljardiem cilvēku ir atkarīga viņu iztika un izdzīvošana. Vēl ļaunāk, ka dažos pasaules apgabalos dzīve kļūtu neizturama, izraisot masveida pārvietošanos un humānās krīzes.
Šis pētījums piedāvā ne tikai iespējamo Fermi Paradox izšķirtspēju, bet arī dažus noderīgus padomus cilvēkiem. Domājot par civilizācijām un planētām kopumā - vai tās būtu Zeme vai eksoplanetes -, pētnieki varēs labāk paredzēt, kādas pārmaiņas būs vajadzīgas cilvēku civilizāciju izdzīvošanai. Kā Franks brīdināja, ir ārkārtīgi svarīgi, lai cilvēce mobilizētos tagad, lai nodrošinātu, ka vissliktākais scenārijs nenotiek šeit uz Zemes:
“Ja pietiekami maināt zemes klimatu, iespējams, jūs to nevarēsit mainīt. Pat ja jūs atbalstītu un sāktu izmantot saules vai citus mazāk ietekmīgus resursus, tas varētu būt par vēlu, jo planēta jau ir mainījusies. Šie modeļi parāda, ka mēs varam nedomāt tikai par populācijas attīstību. Mums ir jādomā par mūsu planētu un civilizāciju kopīgu attīstību. ”
Un noteikti izbaudiet šo videoklipu, kurā apskatīti profesora Frenka un viņa komandas pētījumi pēc Ročesteras universitātes pieklājības:
