In den 1950er Jahren stellte der berühmte Physiker Enrico Fermi die Frage, die eine der schwierigsten Fragen bei der Suche nach außerirdischer Intelligenz (SETI) umfasste: „Wo zum Teufel sind alle?“ Was er meinte war, angesichts des Alters des Universums (13,8 Milliarden Jahre), der bloßen Anzahl von Galaxien (zwischen 1 und 2 Billionen) und der Gesamtzahl von Planeten, warum hat die Menschheit immer noch keine Beweise für außerirdische Intelligenz gefunden?
Über diese Frage, die als „Fermi-Paradoxon“ bekannt geworden ist, denken Wissenschaftler weiterhin nach. In einer neuen Studie ging ein Team der Universität von Rochester davon aus, dass der Klimawandel möglicherweise der Grund ist. Anhand eines auf dem Anthropozän basierenden mathematischen Modells untersuchten sie, wie sich Zivilisationen und Planetensysteme gemeinsam entwickeln und ob intelligente Arten in der Lage sind, mit ihrer Umwelt nachhaltig zu leben.
Die Studie mit dem Titel „The Anthropocene Generalized: Evolution von Exo-Zivilisationen und ihr planetarisches Feedback“ wurde kürzlich in der Fachzeitschrift veröffentlicht Astrobiologie. Die Studie wurde von Adam Frank, Professor für Physik und Astronomie an der Universität von Rochester, mit Unterstützung von Jonathan Carroll-Nellenback (leitender Computerwissenschaftler bei Rochester) Marina Alberti von der University of Washington und Axel Kleidon von der Max Planck-Institut für Biogeochemie.
Der Klimawandel ist heute eines der dringendsten Probleme der Menschheit. Dank der Veränderungen in den letzten Jahrhunderten - d. H. Der industriellen Revolution, des Bevölkerungswachstums, des Wachstums städtischer Zentren und der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen - hat der Mensch erhebliche Auswirkungen auf den Planeten. Tatsächlich bezeichnen viele Geologen die gegenwärtige Ära als „Anthropozän“, weil die Menschheit der größte Faktor geworden ist, der die planetare Evolution beeinflusst.
In Zukunft wird erwartet, dass die Bevölkerung noch weiter wächst und bis Mitte des Jahrhunderts etwa 10 Milliarden und bis 2100 über 11 Milliarden Menschen erreicht. In dieser Zeit wird auch die Zahl der Menschen, die in städtischen Zentren leben, dramatisch zunehmen und von 54% auf 54% steigen 66% bis Mitte des Jahrhunderts. Daher ist die Frage, wie Milliarden von Menschen nachhaltig leben können, immer wichtiger geworden.
Prof. Frank, der auch Autor des neuen Buches ist Licht der Sterne: Außerirdische Welten und das Schicksal der Erde (der sich auf diese Studie stützt) führte diese Studie mit seinen Kollegen durch, um das Thema Klimawandel in einem astrobiologischen Kontext anzusprechen. Wie er in einer Pressemitteilung der Universität von Rochester erklärte:
„Astrobiologie ist das Studium des Lebens und seiner Möglichkeiten in einem planetarischen Kontext. Dazu gehören „Exo-Zivilisationen“ oder das, was wir normalerweise als Außerirdische bezeichnen. Wenn wir nicht die erste Zivilisation des Universums sind, bedeutet dies, dass es wahrscheinlich Regeln dafür gibt, wie das Schicksal einer jungen Zivilisation wie unserer eigenen fortschreitet. "
Am Beispiel des Anthropozäns kann man sehen, wie sich Zivilisations-Planeten-Systeme gemeinsam entwickeln und wie sich eine Zivilisation durch Wachstum und Expansion selbst gefährden kann - in einer sogenannten „Fortschrittsfalle“. Wenn Zivilisationen wachsen, verbrauchen sie im Grunde genommen mehr Ressourcen des Planeten, was zu Veränderungen der Bedingungen des Planeten führt. In diesem Sinne hängt das Schicksal einer Zivilisation davon ab, wie sie die Ressourcen ihres Planeten nutzen.
Um diesen Prozess zu veranschaulichen, entwickelten Frank und seine Mitarbeiter ein mathematisches Modell, das Zivilisationen und Planeten als Ganzes betrachtet. Wie Prof. Frank erklärte:
„Es geht darum zu erkennen, dass der Antrieb des Klimawandels etwas Generisches sein kann. Die Gesetze der Physik verlangen, dass jede junge Bevölkerung, die eine energieintensive Zivilisation wie unsere aufbaut, Feedback zu ihrem Planeten erhält. Wenn wir den Klimawandel in diesem kosmischen Kontext sehen, erhalten wir möglicherweise einen besseren Einblick in das, was jetzt mit uns passiert und wie wir damit umgehen sollen. "
Das Modell basierte auch auf Fallstudien ausgestorbener Zivilisationen, die das berühmte Beispiel dessen enthielten, was aus den Bewohnern von Rapa Nui (auch bekannt als Osterinsel) wurde. Archäologischen Studien zufolge begannen die Menschen im Südpazifik, diese Insel zwischen 400 und 700 n. Chr. Zu kolonisieren, und ihre Bevölkerung erreichte irgendwann zwischen 1200 und 1500 n. Chr. Einen Höchststand von 10.000.
Bis zum 18. Jahrhundert hatten die Einwohner jedoch ihre Ressourcen aufgebraucht und die Bevölkerung ging auf nur 2000 zurück. Dieses Beispiel wirft das wichtige Konzept der „Tragfähigkeit“ auf, bei dem es sich um die maximale Anzahl von Arten handelt, die eine Umwelt unterstützen kann. Wie Frank erklärte, ist der Klimawandel im Wesentlichen die Reaktion der Erde auf die Expansion unserer Zivilisation:
„Wenn Sie einen wirklich starken Klimawandel durchmachen, kann Ihre Tragfähigkeit sinken, weil beispielsweise die großflächige Landwirtschaft stark gestört sein kann. Stellen Sie sich vor, der Klimawandel würde dazu führen, dass der Regen im Mittleren Westen nicht mehr fällt. Wir könnten keine Lebensmittel anbauen und unsere Bevölkerung würde abnehmen. "
Mithilfe ihres mathematischen Modells identifizierte das Team vier mögliche Szenarien, die auf einem Planeten auftreten könnten. Dazu gehören das Absterben-Szenario, das Nachhaltigkeitsszenario, das Szenario "Ohne Ressourcenänderung reduzieren" und das Szenario "Mit Ressourcenänderung reduzieren". In dem Absterben In diesem Szenario steigen die Bevölkerung und der Zustand des Planeten (z. B. Durchschnittstemperaturen) sehr schnell an.
Dies würde schließlich zu einem Bevölkerungsgipfel und dann zu einem raschen Rückgang führen, da sich ändernde Planetenbedingungen für die Mehrheit der Bevölkerung das Überleben erschweren. Letztendlich würde ein stabiles Bevölkerungsniveau erreicht, aber es wäre nur ein Bruchteil dessen, was die Spitzenbevölkerung war. Dieses Szenario tritt auf, wenn Zivilisationen nicht bereit oder nicht in der Lage sind, von hochwirksamen Ressourcen (d. H. Öl, Kohle, Kahlschlag) zu nachhaltigen Ressourcen (erneuerbare Energien) zu wechseln.
In dem Nachhaltigkeit In diesem Szenario steigen sowohl die Bevölkerung als auch die Planetenbedingungen, kommen aber schließlich zu konstanten Werten zusammen, wodurch katastrophale Auswirkungen vermieden werden. Dieses Szenario tritt auf, wenn Zivilisationen erkennen, dass Umweltveränderungen ihre Existenz bedrohen, und den Übergang von hochwirksamen zu nachhaltigen Ressourcen erfolgreich vollziehen.
Die letzten beiden Szenarien - Ohne Ressourcenänderung zusammenbrechen und Mit Ressourcenänderung zusammenbrechen - unterscheiden sich in einem wesentlichen Punkt. Im ersteren Fall steigen sowohl die Population als auch die Temperatur schnell an, bis die Population einen Höhepunkt erreicht und beginnt, schnell zu sinken - obwohl nicht klar ist, ob die Art selbst überlebt. In letzterem Fall steigen Bevölkerung und Temperatur schnell an, aber die Bevölkerung erkennt die Gefahr und macht den Übergang. Leider kommt die Änderung zu spät und die Bevölkerung bricht trotzdem zusammen.
Gegenwärtig können Wissenschaftler nicht mit Sicherheit sagen, welchem dieser Schicksale dasjenige sein wird, dem die Menschheit gegenübersteht. Vielleicht machen wir den Übergang, bevor es zu spät ist, vielleicht auch nicht. In der Zwischenzeit hoffen Frank und seine Kollegen, anhand detaillierterer Modelle vorhersagen zu können, wie Planeten auf Zivilisationen reagieren und wie sie Energie und Ressourcen verbrauchen, um zu wachsen.
Daraus können Wissenschaftler möglicherweise ihre Vorhersagen darüber verfeinern, was uns in diesem und im nächsten Jahrhundert erwartet. In dieser Zeit werden entscheidende Veränderungen stattfinden, darunter das oben erwähnte Bevölkerungswachstum und der stetige Temperaturanstieg. Basierend auf zwei Szenarien, in denen der CO2-Anstieg bis zum Jahr 2100 gemessen wurde, gab die NASA beispielsweise an, dass die globalen Temperaturen entweder um 2,5 ° C (4,5 ° F) oder 4,4 ° C (8 ° F) steigen könnten.
Im ersteren Szenario, in dem der CO2-Gehalt bis 2100 550 ppm erreichte, wären die Änderungen nachhaltig. Im letzteren Szenario, in dem der CO2-Gehalt 800 ppm erreichte, würden die Änderungen zu einer weitgehenden Störung der Systeme führen, von denen Milliarden Menschen für ihren Lebensunterhalt und ihr Überleben abhängen. Schlimmer noch, das Leben würde in bestimmten Regionen der Welt unhaltbar werden und zu massiven Vertreibungen und humanitären Krisen führen.
Diese Studie bietet nicht nur eine mögliche Lösung für das Fermi-Paradoxon, sondern auch einige hilfreiche Ratschläge für den Menschen. Wenn Forscher an Zivilisationen und Planeten als Ganzes denken - sei es Erde oder Exoplaneten - können sie besser vorhersagen, welche Veränderungen notwendig sind, damit die menschliche Zivilisation überleben kann. Wie Frank warnte, ist es absolut notwendig, dass die Menschheit jetzt mobilisiert, um sicherzustellen, dass das Worst-Case-Szenario hier auf der Erde nicht auftritt:
"Wenn Sie das Erdklima genug ändern, können Sie es möglicherweise nicht mehr ändern. Selbst wenn Sie sich zurückzogen und anfingen, solare oder andere weniger wirksame Ressourcen zu nutzen, könnte es zu spät sein, da sich der Planet bereits verändert hat. Diese Modelle zeigen, dass wir nicht nur an eine sich selbst entwickelnde Bevölkerung denken können. Wir müssen daran denken, dass sich unsere Planeten und Zivilisationen gemeinsam entwickeln. “
Und genießen Sie dieses Video, das sich mit freundlicher Genehmigung der University of Rochester an Prof. Frank und die Forschung seines Teams richtet:
