Инопланетный апокалипсис: Может ли цивилизация пройти через изменение климата?

Перед лицом изменения климата и утраты биоразнообразия, создания устойчивой версии цивилизации является одной из самых неотложных задач человечества. Но когда мы сталкиваемся с этой огромной проблемой, мы редко спрашиваем, что может быть самым насущным вопросом: как мы узнаем, возможна ли такая устойчивость?

Астрономы изучили некоторую долю звезд Вселенной, галактик, комет и черных дыр. Но есть ли планеты с устойчивыми цивилизациями? Или каждая цивилизация, которая, возможно, возникла в космосе, существует всего несколько столетий при технологическом росте, прежде чем она попадает под влияния изменения климата, которое она вызывает?

Астрофизик Адам Франк, профессор физики и астрономии в Рочестерском университете, входит в группу исследователей, которые сделали первые шаги, чтобы ответить на эти вопросы. В новом исследовании, опубликованном в журнале «Астробиология», группа ученых, в том числе Франк, Джонатан Кэрролл-Нелленбек, Мартина Альберти из Вашингтонского университета и Аксель Клейдон из Института биогеохимии Макса Планка, решает эти вопросы с точки зрения «астробиологии».

«Астробиология — это исследование жизни и ее возможностей в планетарном контексте, — говорит Франк, который также является автором новой книги «Свет звезд: чужие миры и судьба Земли», которая опирается на это исследование.

Франк и его коллеги отмечают, что дискуссии об изменении климата редко происходят в этом более широком контексте — в котором рассматривается вероятность того, что не первый раз в космической истории происходит то, что планета и ее биосфера превратились во что-то вроде того, что мы создали на Земле.

«Если мы не являемся первой цивилизацией во Вселенной, — говорит Франк, — то это означает, что, вероятно, будут некие правила о том, как судьба молодой цивилизации подобна нашей зависит от собственного прогресса».

По мере роста населения цивилизации она использует все больше ресурсов своей планеты. Поглощая ресурсы планеты, цивилизация изменяет условия на планете. Короче говоря, цивилизации и планеты не развиваются отдельно друг от друга; они развиваются взаимозависимо, и судьба нашей собственной цивилизации зависит от того, как мы используем ресурсы Земли.

Чтобы проиллюстрировать, как развиваются цивилизо-планетные системы, Франк и его сотрудники разработали математическую модель, чтобы показать, как технологически развитая цивилизация и ее планета могут развиваться вместе. Думая о цивилизациях и планетах, даже чужих, исследователи могут лучше предсказать, что может потребоваться для того, чтобы человеческий проект цивилизации продолжал существовать.

«Суть заключается в том, чтобы признать, что изменение климата может быть чем-то общим, — говорит Франк. «Законы физики говорят, что любая энергоемкая цивилизация, как наша, будет иметь обратную связь со своей планетой. Наблюдение за изменением климата в этом космическом контексте может дать нам лучшее представление о том, что происходит с нами сейчас, и как иметь дело с этим в будущем».

Используя свою математическую модель, исследователи обнаружили четыре потенциальных сценария, которые могут возникнуть в системе цивилизации-планеты:

Вымирание: население и состояние планеты (обозначенное чем-то вроде ее средней температуры) очень быстро растут. В конечном итоге популяция достигает пика, а затем быстро снижается по мере того, как повышающаяся планетарная температура усложняет условия для выживания. Устойчивый уровень популяции достигнут, но это лишь небольшая часть пиковой популяции. «Представьте, если бы 7 из 10 человек, которых вы знали, быстро умерли, — говорит Франк. «Непонятно, как сложная технологическая цивилизация может пережить такие перемены».

Устойчивость: население и рост температуры в конечном итоге достигают устойчивых значений без каких-либо катастрофических эффектов. Этот сценарий возникает в моделях, когда цивилизация признает, что она оказывает отрицательное влияние на планету и переключается с использования высокоэффективных ресурсов, таких как нефть, на ресурсы с низким уровнем воздействия, такие как солнечная энергия.

Коллапс без изменения ресурса: население и температура планеты быстро растут, пока население не достигнет пика и резко падает. В этих моделях цивилизация рушится, хотя неясно, полностью ли вымирает все население или нет.

Коллапс с изменением ресурса: рост население и повышение температуры, но цивилизация признает, что она вызывает проблему и переключается с высокоэффективных ресурсов на ресурсы с низким уровнем воздействия. Происходящее кажется правильным, но ответ на изменения оказывается слишком запоздалым, и цивилизация все равно рушится.

«Последний сценарий является самым страшным, — говорит Франк. «Даже если вы поступили правильно, но если вы слишком долго ждали, вы все равно можете потерять все».

Исследователи создали свои модели, частично основанные на тематических исследованиях вымерших цивилизаций, таких как жители острова Пасхи. Люди начали колонизировать остров между 400 и 700 годами н.э. и выросли до пикового населения в 10 000 человек в период между 1200 и 1500 годами нашей эры. Однако к 18 веку жители истощили свои ресурсы, а население резко упало примерно до 2000 человек.

Отмирание населения острова Пасхи связано с концепцией, называемой пропускной способностью, или максимальным количеством видов, которые могут поддерживать окружающая среда. Франк говорит, что реакция Земли на строительство цивилизации — это изменение климата. «Если вы пройдете очень сильное изменение климата, то ваша пропускная способность может снизиться, потому что, например, крупномасштабное сельское хозяйство может быть сильно нарушено. Представьте себе, если бы изменение климата привело к тому, что дождь перестанет выпадать на Среднем Западе».

Сейчас исследователи не могут окончательно предсказать судьбу Земли. Следующими шагами будут использование более подробных моделей. Тем временем Франк выдает трезвое предупреждение.

«Если люди изменят климат Земли достаточно сильно, мы, возможно, не сможем развернуть тенденцию вспять», — говорит он. «Даже если вы отступите и начнете использовать солнечные или другие менее эффективные ресурсы, может быть слишком поздно, потому что планета уже изменилась. Эти модели показывают, что мы не можем просто думать о человечестве, которое развивается само по себе. Надо думать о нашей планете и ​​цивилизации, совместно развивающихся».

Больше информации: A. Frank et al, The Anthropocene Generalized: Evolution of Exo-Civilizations and Their Planetary Feedback, Astrobiology (2018). DOI: 10.1089/ast.2017.1671