Alien apocalypse:Kan enhver civilisation klare sig gennem klimaændringer?

I lyset af klimaforandringer, skovrydning og tab af biodiversitet, at skabe en bæredygtig version af civilisationen er en af ​​menneskehedens mest presserende opgaver. Men når vi står over for denne enorme udfordring, vi stiller sjældent det mest presserende spørgsmål af alle:Hvordan ved vi, om bæredygtighed overhovedet er mulig? Astronomer har opfundet en betydelig andel af universets stjerner, galakser, kometer, og sorte huller. Men er planeter med bæredygtige civilisationer også noget, universet indeholder? Eller varer enhver civilisation, der måtte være opstået i kosmos, kun et par århundreder, før den falder til de klimaforandringer, den udløser?

Astrofysiker Adam Frank, professor i fysik og astronomi ved University of Rochester, er en del af en gruppe forskere, der har taget de første skridt til at besvare disse spørgsmål. I en ny undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Astrobiologi , gruppen - herunder Frank, Jonathan Carroll-Nellenback, en senior beregningsforsker ved Rochester, Martina Alberti fra University of Washington, og Axel Kleidon fra Max Planck Institute for Biogeochemistry - behandler disse spørgsmål fra et "astrobiologisk" perspektiv.

"Astrobiologi er studiet af livet og dets muligheder i en planetarisk kontekst, "siger Frank, som også er forfatter til den nye bog Light of the Stars:Alien Worlds and the Fate of the Earth, som bygger på denne undersøgelse. "Det inkluderer 'exo-civilisationer' eller det, vi normalt kalder udlændinge."

Frank og hans kolleger påpeger, at diskussioner om klimaændringer sjældent finder sted i denne bredere kontekst - en der overvejer sandsynligheden for, at det ikke er første gang i kosmisk historie, at en planet og dens biosfære har udviklet sig til noget som det, vi har skabt på jorden. "Hvis vi ikke er universets første civilisation, "Frank siger, "det betyder, at der sandsynligvis vil være regler for, hvordan skæbnen for en ung civilisation som vores egen skrider frem."

Når en civilisations befolkning vokser, den bruger mere og mere af sin planets ressourcer. Ved at forbruge planetens ressourcer, civilisationen ændrer planetens betingelser. Kort sagt, civilisationer og planeter udvikler sig ikke adskilt fra hinanden; de udvikler sig indbyrdes afhængigt, og vores egen civilisations skæbne afhænger af, hvordan vi bruger Jordens ressourcer.

For at illustrere, hvordan civilisation-planets systemer co-udvikler sig, Frank og hans samarbejdspartnere udviklede en matematisk model for at vise måder, hvorpå en teknologisk avanceret befolkning og dens planet kan udvikle sig sammen. Ved at tænke på civilisationer og planeter - også fremmede - som en helhed, forskere kan bedre forudsige, hvad der kan være nødvendigt for, at det menneskelige civilisationsprojekt kan overleve.

"Pointen er at erkende, at drivende klimaændringer kan være noget generisk, "Siger Frank." Fysikkens love kræver, at enhver ung befolkning, opbygning af en energiintensiv civilisation som vores, kommer til at få feedback på sin planet. At se klimaændringer i denne kosmiske kontekst kan give os bedre indsigt i, hvad der sker med os nu, og hvordan vi skal håndtere det. "

Ved hjælp af deres matematiske model, forskerne fandt fire potentielle scenarier, der kan forekomme i et civilisationsplanetsystem:

1. Die-off:Befolkningen og planetens tilstand (angivet med noget som dens gennemsnitlige temperatur) stiger meget hurtigt. Til sidst, befolkningen topper og falder derefter hurtigt, da den stigende planettemperatur gør forholdene sværere at overleve. Der opnås et stabilt befolkningsniveau, men det er kun en brøkdel af topbefolkningen. "Tænk, hvis 7 ud af 10 mennesker, du kendte, døde hurtigt, "Frank siger." Det er ikke klart, at en kompleks teknologisk civilisation kunne overleve den slags ændringer. "
2. Bæredygtighed:Befolkningen og temperaturstigningen, men til sidst kommer begge til faste værdier uden katastrofale virkninger. Dette scenario forekommer i modellerne, når befolkningen erkender, at det har en negativ effekt på planeten og skifter fra at bruge ressourcer med stor indflydelse, såsom olie, til ressourcer med lav effekt, såsom solenergi.
3. Kollaps uden ressourceændring:Befolkningen og temperaturen stiger både hurtigt, indtil befolkningen når et højdepunkt og falder brat. I disse modeller kollapser civilisationen, selvom det ikke er klart, om selve arten helt dør ud.
4. Kollaps med ressourceændring:Befolkningen og temperaturstigningen, men befolkningen erkender, at det forårsager et problem og skifter fra ressourcer med stor effekt til ressourcer med lav effekt. Ting ser ud til at udjævne et stykke tid, men svaret viser sig at være kommet for sent, og befolkningen falder alligevel sammen.

"Det sidste scenario er det mest skræmmende, "Frank siger." Selvom du gjorde det rigtige, hvis du ventede for længe, du kan stadig få din befolkning til at kollapse. "

Forskerne skabte deres modeller delvist baseret på casestudier om uddøde civilisationer, såsom indbyggerne på Påskeøen. Folk begyndte at kolonisere øen mellem 400 og 700 e.Kr. og voksede til en højst befolkning på 10, 000 engang mellem 1200 og 1500 e.Kr. I det 18. århundrede, imidlertid, indbyggerne havde tømt deres ressourcer, og befolkningen faldt drastisk til omkring 2, 000 mennesker.

Påskeøens befolkning dør ud relateret til et koncept kaldet bæreevne, eller det maksimale antal arter, et miljø kan understøtte. Jordens svar på civilisationsbygning er, hvad klimaforandringer egentlig handler om, Siger Frank. "Hvis du gennemgår virkelig stærke klimaforandringer, så kan din bæreevne falde, fordi, for eksempel, storstilet landbrug kan blive stærkt forstyrret. Tænk, hvis klimaforandringer fik regnen til at stoppe med at falde i Midtvesten. Vi ville ikke være i stand til at dyrke mad, og vores befolkning ville falde. "

Lige nu kan forskere ikke endegyldigt forudsige jordens skæbne. De næste trin vil være at bruge mere detaljerede modeller af måder, planeter kan opføre sig på, når en civilisation bruger energi af enhver form for at vokse. I mellemtiden, Frank udsender en ædru advarsel.

"Hvis du ændrer jordens klima nok, du kan muligvis ikke ændre det tilbage, "siger han." Selvom du bakkede op og begyndte at bruge solceller eller andre mindre effektive ressourcer, det kan være for sent, fordi planeten allerede har ændret sig. Disse modeller viser, at vi ikke bare kan tænke på en befolkning, der udvikler sig alene. Vi er nødt til at tænke på, at vores planeter og civilisationer udvikler sig sammen. "