1950ndatel esitas kuulus füüsik Enrico Fermi küsimuse, mis sisaldas maapealse intelligentsuse otsingu (SETI) ühte kõige raskemat küsimust: “Kus kõik on?” Mida ta mõtles, arvestades Universumi vanust (13,8 miljardit aastat), galaktikate arvu (1–2 triljonit) ja planeetide üldarvu, siis miks pole inimkond ikka veel leidnud tõendeid maapealse intelligentsuse kohta?
See küsimus, mida on hakatud nimetama Fermi paradoksiks, on teadlaste poolt mõtiskletav. Uues uuringus leidis Rochesteri ülikooli meeskond, et võib-olla on põhjuseks kliimamuutused. Kasutades antropotseenil põhinevat matemaatilist mudelit, kaalusid nad, kuidas tsivilisatsioonid ja planeedisüsteemid koos arenevad ning kas intelligentsed liigid on võimelised oma keskkonnaga jätkusuutlikuks elama või mitte.
Hiljuti ilmus teadusajakirjas uurimus pealkirjaga „Antropotseen üldistatud: eksotsivilisatsioonide evolutsioon ja nende planeetide tagasiside“ Astrobioloogia. Uuringut juhtisid Rochesteri ülikooli füüsika- ja astronoomiaprofessor Adam Frank, abiks Jonathan Carroll-Nellenback (Rochesteri vanem arvutusteadlane) Marina Alberti Washingtoni ülikoolist ja Axel Kleidon Maxist Plancki Biogeokeemia Instituut.
Kliimamuutused on tänapäeval inimkonna jaoks üks pakilisemaid probleeme. Tänu viimastel sajanditel toimunud muutustele - s.o tööstusrevolutsioonile, rahvastiku kasvule, linnakeskuste kasvule ja sõltuvusele fossiilkütustest - on inimesed avaldanud planeedile olulist mõju. Tegelikult nimetavad paljud geoloogid praegust ajastut “antropotseeniks”, kuna inimkonnast on saanud planeedi evolutsiooni kõige suurem mõjutaja.
Eeldatavasti kasvab rahvaarv tulevikus veelgi, ulatudes sajandi keskpaigaks umbes 10 miljardini ja 2100. aastaks üle 11 miljardi. Selle ajaga suureneb dramaatiliselt ka linnakeskustes elavate inimeste arv, kasvades 54% -lt Sajandi keskpaigaks 66%. Seetõttu on üha tähtsamaks muutunud küsimus, kuidas miljardid inimesed saavad jätkusuutlikult elada.
Prof Frank, kes on ka uue raamatu autor Tähtede valgus: võõrad maailmad ja maa saatus (mis põhineb sellel uuringul) viis selle uuringu läbi koos oma kolleegidega, et käsitleda kliimamuutuste küsimust astrobioloogilises kontekstis. Nagu ta selgitas Rochesteri ülikooli pressiteates:
„Astrobioloogia on elu ja selle võimaluste uurimine planeedi kontekstis. See hõlmab ka eksotsivilisatsioone või seda, mida me tavaliselt nimetame välismaalasteks. Kui me pole universumi esimene tsivilisatsioon, tähendab see, et tõenäoliselt kehtivad reeglid, kuidas noore noore tsivilisatsiooni saatus edeneb. "
Kasutades näitena antropotseeni, on näha, kuidas tsivilisatsiooni-planeedi süsteemid koos arenevad ja kuidas tsivilisatsioon võib kasvu ja laienemise kaudu ennast ohustada - nn lõksu lõksus. Põhimõtteliselt kulutavad tsivilisatsioonide kasvades rohkem planeedi ressursse, mis põhjustab muutusi planeedi tingimustes. Selles mõttes langeb tsivilisatsiooni saatus sellest, kuidas nad kasutavad oma planeedi ressursse.
Selle protsessi illustreerimiseks töötasid Frank ja ta kaastöötajad välja matemaatilise mudeli, milles käsitletakse tsivilisatsioone ja planeete tervikuna. Nagu professor Frank selgitas:
„Mõte on tõdeda, et kliimamuutuste juhtimine võib olla midagi üldist. Füüsikaseadused nõuavad, et iga noor elanikkond, kes ehitab meie-suguse energiamahuka tsivilisatsiooni, peaks oma planeedil tagasisidet saama. Kliimamuutuste nägemine selles kosmilises kontekstis võib anda meile parema ülevaate sellest, mis meiega praegu toimub ja kuidas sellega toime tulla. "
Mudel tugines ka väljasurnud tsivilisatsioonide juhtumianalüüsidele, mis sisaldasid kuulsat näidet sellest, mis sai Rapa Nui (teise nimega Lihavõttesaar) elanikest. Arheoloogiliste uuringute kohaselt hakkasid Vaikse ookeani lõunaosa elanikud seda saart koloniseerima vahemikus 400–700 CE ja selle rahvaarv oli haripunktis 10 000, millalgi vahemikus 1200–1500 CE.
18. sajandiks olid elanikud aga ressursid ammendanud ja rahvaarv vähenes vaid 2000. aastani. See näide tõstab esile olulist kontseptsiooni, mida nimetatakse „kandevõimeks“, mis on maksimaalne liikide arv, mida keskkond saab toetada. Nagu Frank selgitas, on kliimamuutused sisuliselt see, kuidas Maa reageerib meie tsivilisatsiooni laienemisele:
„Kui läbida tõeliselt tugevad kliimamuutused, võib teie kandevõime väheneda, sest näiteks suurtootmist võib tõsiselt häirida. Kujutage ette, kui kliimamuutused põhjustasid vihmasadude peatamise Kesk-Läänes. Me ei saaks toitu kasvatada ja meie rahvaarv väheneks. ”
Kasutades nende matemaatilist mudelit, tuvastas meeskond neli potentsiaalset stsenaariumi, mis võivad planeedil ilmneda. Nende hulka kuuluvad väljalülitamise stsenaarium, jätkusuutlikkuse stsenaarium, stsenaarium Varude muutmine ilma ressursita ja stsenaarium Varu koos ressursside muutumisega. Aastal Surnud stsenaariumi korral tõuseb rahvaarv ja planeedi seisund (näiteks keskmised temperatuurid) väga kiiresti.
See tooks lõpuks kaasa rahvastiku maksimumi ja seejärel kiire languse, kuna muutuvad planeeditingimused raskendavad enamuse elanikkonna ellujäämist. Lõpuks saavutatakse püsiv rahvastiku tase, kuid see on vaid murdosa rahvastiku tipust. See stsenaarium ilmneb siis, kui tsivilisatsioonid ei soovi või ei suuda muutuda suure mõjuga ressurssidest (nt nafta, kivisüsi, lageraie) säästlikelt (taastuvenergia).
Aastal Jätkusuutlikkus stsenaariumi korral tõusevad nii elanikkond kui ka planeeditingimused, kuid jõuavad lõpuks püsiväärtusteni, vältides seeläbi katastroofilisi tagajärgi. See stsenaarium ilmneb siis, kui tsivilisatsioonid tunnistavad, et keskkonnamuutused ohustavad nende olemasolu ja viivad edukalt üle suure mõjuga ressurssidelt säästlikele.
Kaks viimast stsenaariumi - Ahendage ilma ressursside muutmiseta ja Ahendage ressursi muutumisega - erinevad ühe võtme osas. Esimeses tõusevad nii populatsioon kui ka temperatuur kiiresti, kuni populatsioon jõuab haripunkti ja hakkab kiiresti langema - ehkki pole selge, kas liik ise ellu jääb. Viimases tõuseb elanikkond ja temperatuur kiiresti, kuid populatsioonid tunnevad ohtu ja teevad ülemineku. Kahjuks tuleb muudatus liiga hilja ja elanikkond variseb niikuinii kokku.
Praegu ei saa teadlased kindlalt öelda, milline neist saatustest saab inimkonna ees. Võib-olla teeme ülemineku enne, kui on liiga hilja, võib-olla mitte. Kuid vahepeal loodavad Frank ja tema kolleegid kasutada üksikasjalikumaid mudeleid, et ennustada, kuidas planeedid reageerivad tsivilisatsioonidele ja kuidas nad kasvamiseks energiat ja ressursse tarbivad.
Sellest lähtuvalt võivad teadlased olla võimelised täpsustama oma ennustusi selle kohta, mis meid sellel ja järgmisel sajandil ees ootab. Just sel ajal toimuvad olulised muutused, mis hõlmavad eelnimetatud rahvastiku kasvu ja pidevat temperatuuri tõusu. Näiteks tuginedes kahele stsenaariumile, milles mõõdeti süsinikdioksiidi tõusu aastaks 2100, näitas NASA, et globaalsed temperatuurid võivad tõusta kas 2,5 ° C (4,5 ° F) või 4,4 ° C (8 ° F).
Varasema stsenaariumi korral, kus süsinikdioksiidi tase jõudis 2100. aastaks 550 ppm-ni, oleksid muutused jätkusuutlikud. Kuid viimase stsenaariumi korral, kus süsinikdioksiidi tase jõudis 800 ppm-ni, põhjustaksid muutused ulatuslikke häireid süsteemides, millest miljardite inimeste elatis ja ellujäämine sõltuvad. Mis veelgi hullem, muutuks elu teatud maailma piirkondades elamatuks, põhjustades massilisi ümberasumisi ja humanitaarkriise.
Lisaks Fermi Paradoksi võimaliku lahenduse pakkumisele pakub see uuring inimestele ka kasulikke nõuandeid. Mõeldes tsivilisatsioonidele ja planeetidele tervikuna - olgu need siis Maa või eksoplaneedid -, saavad teadlased paremini ennustada, millised muutused on vajalikud inimtsivilisatsiooni püsimiseks. Nagu Frank hoiatas, on hädavajalik, et inimkond mobiliseeruks nüüd, et tagada, et halvim stsenaarium ei toimuks siin Maa peal:
„Kui muudate maa kliimat piisavalt, siis ei pruugi te seda enam muuta. Isegi kui toetuksite ja hakkaksite kasutama päikese või muid vähem mõju avaldavaid ressursse, võib olla juba hilja, sest planeet on juba muutumas. Need mudelid näitavad, et me ei saa mõelda ainult iseseisvalt arenevale elanikkonnale. Peame mõtlema, kuidas meie planeedid ja tsivilisatsioonid koos arenevad. ”
Ja kindlasti nautige seda videot, mis käsitleb prof Franki ja tema meeskonna teadusuuringuid, mis on tehtud Rochesteri ülikoolist:
