1950-luvulla kuuluisa fyysikko Enrico Fermi esitti kysymyksen, joka kiteytti maanpäällisen älykkyyden etsinnän (SETI) yhden vaikeimmista kysymyksistä: ”Missä helvetissä kaikki ovat?” Mitä hän tarkoitti, kun otetaan huomioon maailmankaikkeuden ikä (13,8 miljardia vuotta), galaksien pelkkä määrä (1–2 triljoonaa) ja planeettojen kokonaismäärä, miksi ihmiskunta ei ole vieläkään löytänyt todisteita maanpäällisestä älykkyydestä?
Tätä tiedemiestä pohditaan edelleen tätä kysymystä, josta on tullut tunnetuksi nimellä Fermi Paradox. Uudessa tutkimuksessa Rochesterin yliopiston ryhmä katsoi, että syynä ovat ehkä ilmastonmuutos. He antoivat antroposeeniin perustuvan matemaattisen mallin avulla miten sivilisaatiot ja planeettojen järjestelmät kehittyvät yhdessä ja kykenevätkö älykkäät lajit kestämään ympäristönsä kestävää kehitystä.
Tutkimus, jonka otsikko on ”Antroposeeni yleistyi: eksosivilisaatioiden evoluutio ja niiden planeettapalaute”, ilmestyi äskettäin tieteellisessä lehdessä Astrobiology. Tutkimusta johtivat Rochesterin yliopiston fysiikan ja tähtitieteen professori Adam Frank, avustajina Jonathan Carroll-Nellenback (Rochesterin vanhempi laskennallinen tutkija) Marina Alberti Washingtonin yliopistosta ja Axel Kleidon Max Planckin biogeokemian instituutti.
Nykyään ilmastonmuutos on yksi kiireellisimmistä ihmiskunnan ongelmista. Muutaman viime vuosisadan aikana tapahtuneiden muutosten - ts. Teollisen vallankumouksen, väestönkasvun, kaupunkikeskusten kasvun ja fossiilisiin polttoaineisiin riippuvuuden - ansiosta ihmisillä on ollut merkittävä vaikutus planeettaan. Itse asiassa monet geologit viittaavat nykyiseen aikakauteen "antroposeeniksi", koska ihmiskunnasta on tullut suurin yksittäinen planeettojen evoluutioon vaikuttava tekijä.
Tulevaisuudessa väestön odotetaan kasvavan edelleen, saavuttaen noin 10 miljardia vuosisadan puoliväliin mennessä ja yli 11 miljardia vuoteen 2100 mennessä. Tuona aikana myös kaupunkikeskuksissa asuvien ihmisten määrä kasvaa dramaattisesti, kasvaen 54 prosentista 66% luvun puoliväliin mennessä. Sellaisena kysymyksenä siitä, kuinka miljardit ihmiset voivat elää kestävästi, on tullut yhä tärkeämpi kysymys.
Professori Frank, joka on myös uuden kirjan kirjoittaja Tähtien valo: vieraat maailmat ja maan kohtalo (joka perustuu tähän tutkimukseen) suoritti tämän tutkimuksen kollegojensa kanssa käsitelläkseen ilmastomuutosta astrobiologisessa yhteydessä. Kuten hän selitti Rochesterin yliopiston lehdistötiedotteessa:
”Astrobiologia on elämän ja sen mahdollisuuksien tutkimusta planeettayhteydessä. Se sisältää 'eksosivilisaatiot' tai mitä me yleensä kutsumme muukalaisiksi. Jos emme ole maailmankaikkeuden ensimmäinen sivilisaatio, se tarkoittaa, että todennäköisesti on sääntöjä siitä, kuinka oman kaltaisen nuoren sivilisaation kohtalo etenee. "
Esimerkiksi antroposeenista voidaan nähdä, miten sivilisaation ja planeetan järjestelmät kehittyvät yhdessä ja miten sivilisaatio voi vaarantaa itsensä kasvun ja laajentumisen kautta - nk. Etenemisloukku. Periaatteessa sivilisaatioiden kasvaessa ne kuluttavat enemmän planeetan resursseja, mikä aiheuttaa muutoksia planeetan olosuhteissa. Tässä mielessä sivilisaation kohtalo riippuu siitä, kuinka he käyttävät planeetan resursseja.
Tämän prosessin havainnollistamiseksi Frank ja hänen yhteistyökumppaninsa kehittivät matemaattisen mallin, joka tarkastelee sivilisaatioita ja planeettoja kokonaisuutena. Kuten professori Frank selitti:
”Asia on tunnustaa, että ilmastomuutoksen ajaminen voi olla jotain yleistä. Fysiikan lait edellyttävät, että jokaisella nuorella väestöllä, joka rakentaa meidän kaltaista energiaintensiivistä sivilisaatiota, tulee antaa palautetta planeetastaan. Ilmastomuutoksen näkeminen tässä kosmisessa tilanteessa voi antaa meille paremman käsityksen siitä, mitä meille nyt tapahtuu ja miten käsitellä sitä. "
Malli perustui myös sukupuuttoon menevien sivilisaatioiden tapaustutkimuksiin, joihin sisältyi kuuluisa esimerkki siitä, mitä Rapa Nuin (alias Pääsiäissaari) asukkaista tuli. Arkeologisten tutkimusten mukaan eteläisen Tyynenmeren alueen ihmiset asuivat kolonisaatiossa tätä saarta 400–700 eKr., Ja sen väkiluku oli huipussaan 10 000, joskus välillä 1200–1500 eKr.
1800-luvulle mennessä asukkaat olivat kuitenkin ehtyneet voimavaransa ja väestö väheni vain vuoteen 2000. Tämä esimerkki tuo esiin tärkeän käsitteen, jota kutsutaan ”kantokyvyksi”, joka on enimmäismäärä lajeja, joita ympäristö voi tukea. Kuten Frank selitti, ilmastomuutos on pohjimmiltaan sitä, kuinka maapallo reagoi sivilisaatiomme laajentumiseen:
”Jos käydään läpi todella voimakasta ilmastomuutosta, kantokykysi saattaa laskea, koska esimerkiksi laajamittainen maatalous voi olla voimakkaasti häiriintynyt. Kuvittele, jos ilmastonmuutos aiheutti sateen lopettamisen keskilinjan alueella. Emme pystyisi kasvattamaan ruokaa, ja väestömme vähenee. "
Matemaattista mallia käyttämällä ryhmä tunnisti neljä potentiaalista skenaariota, joita saattaa esiintyä planeetalla. Näitä ovat die-Off-skenaario, kestävän kehityksen skenaario, Collapse without Resource Change -skenaario ja Collapse With Resource Change -skenaario. vuonna Kuolla pois skenaario, väestön ja planeetan tila (esimerkiksi keskimääräiset lämpötilat) nousevat erittäin nopeasti.
Tämä johtaisi lopulta väestömäärään ja sitten nopeaan laskuun, koska muuttuvat planeettaolosuhteet vaikeuttavat suurimman osan väestöstä selviytymistä. Lopulta saavutettaisiin tasainen väestötaso, mutta se olisi vain murto-osa siitä, mitä huippuväestö oli. Tämä skenaario tapahtuu, kun sivilisaatiot eivät halua tai kykene vaihtamaan voimakkaiden resurssien (ts. Öljy, hiili, raivaus) kestäviin (uusiutuva energia) resursseihin.
vuonna kestävyys skenaarion mukaan sekä väestö että planeettaolosuhteet nousevat, mutta lopulta tulevat tasaisiin arvoihin, jolloin vältetään katastrofaaliset vaikutukset. Tämä skenaario tapahtuu, kun sivilisaatiot tunnistavat, että ympäristön muutokset uhkaavat niiden olemassaoloa, ja siirtyvät onnistuneesti voimakkaista luonnonvaroista kestäviin.
Kaksi viimeistä skenaariota - Pienennä ilman resurssien vaihtoa ja Pienennä resurssien vaihdon myötä - eroavat yhdessä avainkysymyksessä. Edellisessä populaatio ja lämpötila nousevat nopeasti, kunnes populaatio saavuttaa huipunsa ja alkaa pudota nopeasti - tosin ei ole selvää, onko laji itse selviytyvä. Jälkimmäisessä väestö ja lämpötila nousevat nopeasti, mutta väestö tunnistaa vaaran ja tekee muutoksen. Valitettavasti muutos tulee liian myöhään ja väestö romahtaa joka tapauksessa.
Tällä hetkellä tutkijat eivät voi luotettavasti sanoa, mitkä näistä kohtaloista ovat ihmiskunnan edessä. Ehkä teemme siirtymisen ennen kuin on liian myöhäistä, ehkä emme. Sillä välin, Frank ja hänen kollegansa toivovat käyttävänsä yksityiskohtaisempia malleja ennustaakseen, kuinka planeetat reagoivat sivilisaatioihin ja miten he kuluttavat energiaa ja resursseja kasvaakseen.
Tämän perusteella tutkijat voivat pystyä tarkentamaan ennusteitaan siitä, mitä meitä odottaa tällä ja seuraavalla vuosisadalla. Juuri tänä aikana tapahtuu ratkaisevia muutoksia, joihin sisältyy edellä mainittu väestönkasvu ja lämpötilan tasainen nousu. Esimerkiksi kahden skenaarion perusteella, joissa mitattiin hiilidioksidin nousua vuoteen 2100 mennessä, NASA ilmoitti, että maapallon lämpötilat voivat nousta joko 2,5 ° C (4,5 ° F) tai 4,4 ° C (8 ° F).
Aikaisemmassa skenaariossa, jossa hiilidioksidin tasot saavuttivat 550 ppm vuoteen 2100 mennessä, muutokset olisivat kestäviä. Mutta jälkimmäisessä skenaariossa, jossa hiilidioksidin tasot saavuttivat 800 ppm, muutokset aiheuttaisivat laajoja häiriöitä järjestelmiin, joista miljoonat ihmiset riippuvat heidän toimeentulostaan ja selviytymisstään. Mikä pahempaa, elämästä tulee kestämätöntä tietyillä maailman alueilla, mikä johtaa massiiviseen siirtymään ja humanitaarisiin kriiseihin.
Sen lisäksi, että tämä tutkimus tarjoaa mahdollisen ratkaisun Fermi Paradoxille, tämä tarjoaa hyödyllisiä neuvoja ihmisille. Ajattelemalla sivilisaatioita ja planeettoja kokonaisuutena - olivatpa ne sitten maapalloa tai eksoplaneetteja - tutkijat pystyvät paremmin ennustamaan, mitä muutoksia tarvitaan ihmissivilisaation selviytymiseen. Kuten Frank varoitti, on ehdottoman välttämätöntä, että ihmiskunta mobilisoituu nyt varmistaakseen, että pahin tapaus ei tapahdu täällä maan päällä:
”Jos muutat maan ilmastoa tarpeeksi, et ehkä pysty muuttamaan sitä takaisin. Vaikka tukeisitkin ja alat käyttää aurinkoenergiaa tai muita vähemmän vaikuttavia resursseja, voi olla liian myöhäistä, koska planeetta on jo muuttumassa. Nämä mallit osoittavat, että emme voi vain ajatella yksin kehittyvää väestöä. Meidän on ajateltava planeettamme ja sivilisaatioitamme kehittymässä. "
Nauti tästä videosta, joka käsittelee professori Frankin ja hänen tiiminsä tutkimusta Rochesterin yliopiston kohdalla:
