På 1950-tallet stilte den berømte fysikeren Enrico Fermi spørsmålet som omsluttet et av de tøffeste spørsmålene i Search for Extra-Terrestrial Intelligence (SETI): "Where the peck are everyone?" Hva han mente var, gitt universets alder (13,8 milliarder år), det store antallet galakser (mellom 1 og 2 billioner) og det totale antall planeter, hvorfor har menneskeheten fortsatt ikke funnet bevis for utenomjordisk intelligens?
Dette spørsmålet, som har blitt kjent som "Fermi-paradokset", er noe forskere fortsetter å gruble på. I en ny studie vurderte et team fra University of Rochester at kanskje klimaendring er årsaken. Ved hjelp av en matematisk modell basert på Anthropocene, vurderte de hvordan sivilisasjoner og planetens systemer utvikler seg og hvorvidt intelligente arter er i stand til å leve bærekraftig med miljøet eller ikke.
Studien, med tittelen “The Anthropocene Generalised: Evolution of Exo-Civilization and They Planetary Feedback”, dukket nylig opp i det vitenskapelige tidsskriftet Astrobiologi. Studien ble ledet av Adam Frank, professor i fysikk og astronomi ved University of Rochester, med bistand av Jonathan Carroll-Nellenback (senior beregningsforsker ved Rochester) Marina Alberti ved University of Washington, og Axel Kleidon of the Max Planck Institute for Biogeochemistry.
I dag er klimaendringer en av de mest presserende sakene menneskeheten står overfor. Takket være endringer som har skjedd de siste århundrene - dvs. den industrielle revolusjonen, befolkningsveksten, veksten av bysentre og avhengighet av fossilt brensel - har mennesker hatt en betydelig innvirkning på planeten. Faktisk refererer mange geologer til den nåværende epoken som "Anthropocene" fordi menneskeheten har blitt den største faktoren som påvirker planetutviklingen.
I fremtiden forventes befolkningen å vokse ytterligere og nå rundt 10 milliarder innen midten av århundret og over 11 milliarder innen 2100. I den tiden vil også antallet mennesker som bor i bysentre øke dramatisk, øke fra 54% til 66% innen midten av århundret. Som sådan har spørsmålet om hvordan milliarder av mennesker kan leve bærekraftig blitt en stadig viktigere.
Professor Frank, som også er forfatteren av den nye boken Stars of Stars: Alien Worlds and Fate of Earth (som bygger på denne studien), gjennomførte denne studien med kollegene for å ta opp problemet Klimaendring i en astrobiologisk sammenheng. Som han forklarte i en pressemelding fra University of Rochester:
”Astrobiologi er studiet av livet og dets muligheter i planetarisk sammenheng. Det inkluderer ‘eks-sivilisasjoner’ eller det vi vanligvis kaller romvesener. Hvis vi ikke er universets første sivilisasjon, betyr det at det sannsynligvis er regler for hvordan skjebnen til en ung sivilisasjon som vår egen skrider frem. "
Ved å bruke Anthropocene som et eksempel, kan man se hvordan sivilisasjons-planetens systemer utvikler seg, og hvordan en sivilisasjon kan true seg selv gjennom vekst og ekspansjon - i det som er kjent som en "fremdriftsfelle". I utgangspunktet, når sivilisasjoner vokser, bruker de mer av planetens ressurser, noe som forårsaker endringer i planetens forhold. I denne forstand kommer en sivilisasjons skjebne ned på hvordan de bruker planetens ressurser.
For å illustrere denne prosessen utviklet Frank og hans samarbeidspartnere en matematisk modell som anser sivilisasjoner og planeter som en helhet. Som prof. Frank forklarte:
Poenget er å erkjenne at å drive klimaendring kan være noe generisk. Lovene om fysikk krever at enhver ung befolkning, som bygger en energikrevende sivilisasjon som vår, kommer til å få tilbakemeldinger på planeten sin. Å se klimaendringer i denne kosmiske sammenhengen kan gi oss bedre innsikt i hva som skjer med oss nå og hvordan vi skal takle det. "
Modellen var også basert på casestudier av utdødde sivilisasjoner, som inkluderte det berømte eksemplet på hva som ble av innbyggerne i Rapa Nui (aka. Easter Island). I følge arkeologiske studier begynte folket i Sør-Stillehavet å kolonisere denne øya mellom 400 og 700 e.Kr. og dens befolkning nådde en topp på 10 000 en gang mellom 1200 og 1500 e.Kr.
Innen 1700-tallet hadde innbyggerne imidlertid tømt ressursene sine, og befolkningen falt til bare 2000. Dette eksemplet løfter det viktige konseptet som kalles "bæreevne", som er det maksimale antall arter et miljø kan støtte. Som Frank forklarte, er klimaendringer vesentlig hvordan Jorden reagerer på utvidelsen av vår sivilisasjon:
“Hvis du gjennomgår veldig sterke klimaendringer, kan bæreevnen din synke, fordi for eksempel jordbruk i stor skala kan bli sterkt forstyrret. Tenk om klimaendringene fikk regnet til å slutte å falle i Midtvesten. Vi ville ikke være i stand til å dyrke mat, og befolkningen vår vil avta. "
Ved hjelp av sin matematiske modell identifiserte teamet fire potensielle scenarier som kan oppstå på en planet. Disse inkluderer Die-Off-scenariet, Bærekraft-scenariet, Collapse Without Resource Change-scenariet og Collapse With Resource Change-scenariet. I Die-Off scenario, befolkningen og planetens tilstand (for eksempel gjennomsnittstemperaturer) stiger veldig raskt.
Dette vil til slutt føre til en befolkningstopp og deretter en rask nedgang ettersom endrede planetariske forhold gjør det vanskeligere for majoriteten av befolkningen å overleve. Etter hvert ville man oppnå et jevnt befolkningsnivå, men det ville bare være en brøkdel av hva topppopulasjonen var. Dette scenariet oppstår når sivilisasjoner ikke er villige til eller ikke kan endre seg fra ressurser med stor innvirkning (dvs. olje, kull, klargjøring) til bærekraftige (fornybar energi).
I bærekraft scenario, befolkningen og planetariske forhold stiger begge, men kommer til slutt sammen med stadige verdier, og unngår dermed katastrofale effekter. Dette scenariet oppstår når sivilisasjoner erkjenner at miljøendringer truer deres eksistens og vellykket gjør overgangen fra ressurser med høy effekt til bærekraftige.
De to siste scenariene - Kollaps uten endring av ressurs og Skjul med ressursendring - avvike i en sentral respekt. I det førstnevnte stiger befolkningen og temperaturen raskt raskt til befolkningen når et topp og begynner å falle raskt - selv om det ikke er klart om arten selv overlever. I det siste øker befolkningen og temperaturen raskt, men befolkningen erkjenner faren og gjør overgangen. Dessverre kommer endringen for sent, og befolkningen kollapser uansett.
For tiden kan ikke forskere med noen tillit si hvilken av disse skjebnene som vil være den som menneskeheten står overfor. Kanskje vil vi gjøre overgangen før det er for sent, kanskje ikke. Men i mellomtiden håper Frank og kollegene å bruke mer detaljerte modeller for å forutsi hvordan planeter vil reagere på sivilisasjoner og de forskjellige måtene de bruker energi og ressurser for å vokse.
Fra dette kan forskere kanskje avgrense sine spådommer om hva som venter oss i dette århundret og det neste. Det er i løpet av denne tiden viktige endringer vil finne sted, som inkluderer den nevnte befolkningsveksten, og den jevn temperaturøkningen. Basert på to scenarier som målte CO2-økninger innen år 2100, indikerte NASA for eksempel at globale temperaturer kunne stige med enten 2,5 ° C (4,5 ° F) eller 4,4 ° C (8 ° F).
I det tidligere scenariet, der CO2-nivåene nådde 550 ppm innen 2100, ville endringene være bærekraftige. Men i det siste scenariet, der CO2-nivåene nådde 800 ppm, ville endringene føre til omfattende forstyrrelser i systemer som milliarder av mennesker er avhengige av for deres levebrød og overlevelse. Verre enn det ville livet bli uholdbart i visse områder av verden, og føre til massiv fordrivelse og humanitære kriser.
I tillegg til å tilby en mulig oppløsning for Fermi-paradokset, tilbyr denne studien noen nyttige råd for mennesker. Ved å tenke på sivilisasjoner og planeter som en helhet - det være seg jorden eller eksoplaneter - vil forskere bedre kunne forutsi hvilke endringer som vil være nødvendige for at den menneskelige sivilisasjonen skal overleve. Som Frank advarte, er det helt avgjørende at menneskeheten mobiliserer seg nå for å sikre at worst-scenario ikke oppstår her på jorden:
"Hvis du endrer jordens klima nok, kan det hende at du ikke kan endre det tilbake. Selv om du støttet deg av og begynte å bruke solenergi eller andre mindre påvirkende ressurser, kan det være for sent, fordi planeten allerede har endret seg. Disse modellene viser at vi ikke bare kan tenke på en befolkning som utvikler seg på egen hånd. Vi må tenke på at planeter og sivilisasjoner skal utvikle seg. ”
Og husk å glede deg over denne videoen som tar for seg prof. Frank og teamets forskning, med tillatelse av University of Rochester:
