V 50. letech 20. století slavný fyzik Enrico Fermi položil otázku, která zapouzdřila jednu z nejtěžších otázek ve Vyhledávání mimozemské inteligence (SETI): 'Kde sakra všichni jsou?' Myslel tím, že vzhledem ke stáří vesmíru (13,8 miliardy let), pouhému počtu galaxií (mezi 1 a 2 biliony) a celkovému počtu planet, proč lidstvo stále nenašlo důkazy o mimozemské inteligenci?
Tato otázka, která se stala známou jako „Fermiho paradox“, je něčím, nad čím se vědci stále zabývají. V nové studium , tým z University of Rochester usoudil, že důvodem je možná změna klimatu. Pomocí matematického modelu založeného na antropocénu zvažovali, jak se civilizace a planetární systémy společně vyvíjejí a zda jsou inteligentní druhy schopny žít udržitelným způsobem se svým prostředím.
Studie s názvem „ Zobecněný antropocén: Evoluce exo-civilizací a jejich planetární zpětná vazba “, nedávno vyšel ve vědeckém časopiseAstrobiologie.Studii vedl Adam Frank, profesor fyziky a astronomie na Univerzitě v Rochesteru, s pomocí Jonathana Carrolla-Nellenbacka (staršího výpočetního vědce z Rochesteru) Marina Alberti z University of Washington a Axela Kleidona z University of Rochester. Institut Maxe Plancka pro biogeochemii .
Dnes je změna klimatu jedním z nejpalčivějších problémů, kterým lidstvo čelí. Díky změnám, které proběhly v posledních několika stoletích – tedy průmyslová revoluce, populační růst, růst městských center a spoléhání se na fosilní paliva – měli lidé významný vliv na planetu. Ve skutečnosti mnoho geologů označuje současnou éru jako „antropocén“, protože lidstvo se stalo jediným největším faktorem ovlivňujícím planetární evoluci.
V budoucnu se očekává, že populace poroste ještě dále a dosáhne asi 10 miliard do poloviny století a více 11 miliard do roku 2100. V té době se také dramaticky zvýší počet lidí, kteří žijí v městských centrech. 54 % až 66 % do poloviny století . Otázka, jak mohou miliardy lidí žít udržitelně, se tak stává stále důležitější.
Prof. Frank, který je také autorem nové knihy Světlo hvězd: Mimozemské světy a osud Země (který čerpá z této studie), provedl tuto studii se svými kolegy, aby se zabýval otázkou změny klimatu v astrobiologickém kontextu. Jak vysvětlil na univerzitě v Rochesteru tisková zpráva :
„Astrobiologie je studium života a jeho možností v planetárním kontextu. To zahrnuje „exo-civilizace“ nebo to, co obvykle nazýváme mimozemšťany. Pokud nejsme první civilizací ve vesmíru, znamená to, že pravděpodobně budou existovat pravidla pro to, jak se bude osud mladé civilizace, jako je ta naše, vyvíjet.
Na příkladu antropocénu lze vidět, jak se systémy civilizace a planet společně vyvíjejí a jak se civilizace může ohrozit růstem a expanzí – v tom, co je známé jako „ pokroková past “. V zásadě, jak civilizace rostou, spotřebovávají více zdrojů planety, což způsobuje změny v podmínkách planety. V tomto smyslu osud civilizace závisí na tom, jak využívají zdroje své planety.
Aby Frank a jeho spolupracovníci ilustrovali tento proces, vyvinuli matematický model, který uvažuje civilizace a planety jako celek. Jako prof. Frank vysvětlil :
„Jde o to, abychom si uvědomili, že řízení změny klimatu může být něco obecného. Fyzikální zákony vyžadují, aby každá mladá populace, která buduje energeticky náročnou civilizaci, jako je ta naše, měla zpětnou vazbu o své planetě. Vidět změnu klimatu v tomto kosmickém kontextu nám může poskytnout lepší přehled o tom, co se s námi nyní děje a jak se s tím vypořádat.'
Model byl také založen na případových studiích zaniklých civilizací, které zahrnovaly slavný příklad toho, co se stalo s obyvateli Rapa Nui (aka. Velikonoční ostrov). Podle archeologických studií začali obyvatelé jižního Pacifiku kolonizovat tento ostrov mezi 400 a 700 nl a jeho populace dosáhla vrcholu na 10 000 někdy mezi 1200 a 1500 nl.
Profesor Adam Frank, který vedl studii o tom, jak se vyvíjejí systémy civilizace a planet. Kredit: University of Rochester photo / J. Adam Fenster
V 18. století však obyvatelé vyčerpali své zdroje a populace klesla na pouhých 2000. Tento příklad podtrhuje důležitý koncept známý jako „nosná kapacita“, což je maximální počet druhů, které může prostředí podporovat. Jak Frank vysvětlil, změna klimatu je v podstatě způsob, jakým Země reaguje na expanzi naší civilizace:
„Pokud procházíte opravdu silnými změnami klimatu, může se vaše únosnost snížit, protože například může být silně narušeno rozsáhlé zemědělství. Představte si, že by změna klimatu způsobila, že na Středozápadě přestalo pršet. Nebyli bychom schopni pěstovat potraviny a naše populace by se zmenšila.'
Pomocí svého matematického modelu tým identifikoval čtyři potenciální scénáře, které by mohly na planetě nastat. Patří mezi ně scénář Die-Off, scénář udržitelnosti, scénář kolaps bez změny zdrojů a scénář kolaps se změnou zdrojů. VVymíratPodle scénáře počet obyvatel a stav planety (například průměrné teploty) rostou velmi rychle.
To by nakonec vedlo k populačnímu vrcholu a poté k rychlému poklesu, protože měnící se planetární podmínky ztěžují většině populace přežití. Nakonec by bylo dosaženo stabilní úrovně populace, ale byl by to jen zlomek toho, co byla nejvyšší populace. K tomuto scénáři dochází, když civilizace nejsou ochotny nebo schopny přejít ze zdrojů s velkým dopadem (tj. ropa, uhlí, holosečí) na udržitelné (obnovitelná energie).
Čtyři scénáře pro osud civilizací a jejich planet, založené na matematických modelech vyvinutých Adamem Frankem a jeho spolupracovníky. Kredit: University of Rochester ilustrace / Michael Osadciw
VudržitelnostPodle scénáře se populace i planetární podmínky zvyšují, ale nakonec se spojí se stálými hodnotami, čímž se zabrání jakýmkoli katastrofickým dopadům. Tento scénář nastává, když civilizace uznají, že změny životního prostředí ohrožují jejich existenci, a úspěšně provedou přechod od zdrojů s velkým dopadem na zdroje udržitelné.
Poslední dva scénáře –Sbalit bez změny zdrojůaSbalit se změnou zdrojů– liší se v jednom klíčovém ohledu. V prvním případě populace i teplota rychle rostou, dokud populace nedosáhne vrcholu a začne rychle klesat – i když není jasné, zda druh sám přežije. V druhém případě populace a teplota rychle rostou, ale populace si uvědomují nebezpečí a provádějí přechod. Bohužel změna přichází příliš pozdě a populace stejně kolabuje.
V současnosti vědci nemohou s jistotou říci, který z těchto osudů bude ten, kterému lidstvo bude čelit. Možná uděláme přechod dříve, než bude příliš pozdě, možná ne. Mezitím však Frank a jeho kolegové doufají, že pomocí podrobnějších modelů předpoví, jak budou planety reagovat na civilizace a různé způsoby, jak spotřebovávají energii a zdroje, aby mohly růst.
Z toho mohou vědci upřesnit své předpovědi toho, co nás čeká v tomto a příštím století. Právě v této době dojde k zásadním změnám, mezi které patří již zmíněný populační růst a neustálé zvyšování teplot. Například na základě dva scénáře Na základě měření zvýšení CO2 do roku 2100 NASA naznačila, že globální teploty by mohly vzrůst buď o 2,5 °C (4,5 °F) nebo o 4,4 °C (8 °F).
V prvním scénáři, kde úrovně CO2 dosáhly 550 ppm do roku 2100, by změny byly udržitelné. Ale ve druhém scénáři, kde úrovně CO2 dosáhly 800 ppm, by změny způsobily rozsáhlé narušení systémů, na kterých závisí živobytí a přežití miliard lidí. Ještě horší je, že život by se v určitých oblastech světa stal neudržitelným, což by vedlo k masivnímu vysídlování a humanitárním krizím.
Kromě toho, že tato studie nabízí možné řešení Fermiho paradoxu, nabízí několik užitečných rad pro lidské bytosti. Když budeme uvažovat o civilizacích a planetách jako o celku – ať už jde o Zemi nebo exoplanety – budou vědci schopni lépe předvídat, jaké změny budou nezbytné pro přežití lidské civilizace. Jako Frank varoval , je naprosto nezbytné, aby se lidstvo nyní zmobilizovalo, aby zajistilo, že zde na Zemi nenastane ten nejhorší scénář:
„Pokud dostatečně změníte zemské klima, možná ho nebudete moci změnit zpět. I kdybyste ustoupili a začali využívat solární nebo jiné méně vlivné zdroje, může být příliš pozdě, protože planeta se již mění. Tyto modely ukazují, že nemůžeme jen přemýšlet o populaci, která se vyvíjí sama o sobě. Musíme myslet na to, že se naše planety a civilizace vyvíjejí společně.“
A nezapomeňte si užít toto video, které se zabývá výzkumem profesora Franka a jeho týmu, s laskavým svolením University of Rochester:
Další čtení: University of Rochester , Astrobiologie