In den 1950er Jahren wurde der berühmte Physiker Enrico Fermi stellte die Frage, die eine der schwierigsten Fragen bei der Suche nach außerirdischer Intelligenz (SETI) zusammenfasste: „Wo zum Teufel sind alle?“ Was er meinte, war angesichts des Alters des Universums (13,8 Milliarden Jahre), der schieren Anzahl von Galaxien (zwischen 1 und 2 Billionen) und der Gesamtzahl der Planeten, warum die Menschheit immer noch keine Beweise für außerirdische Intelligenz gefunden hat?
Diese Frage, die als „Fermi-Paradox“ bekannt wurde, beschäftigt Wissenschaftler immer wieder. In einem neue Studie , dachte ein Team der University of Rochester, dass vielleicht der Klimawandel der Grund ist. Anhand eines mathematischen Modells basierend auf dem Anthropozän 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 „ Das verallgemeinerte Anthropozän: Evolution von Exo-Zivilisationen und ihr planetarisches Feedback “, erschien kürzlich in der wissenschaftlichen ZeitschriftAstrobiologie.Die Studie wurde von Adam Frank, Professor für Physik und Astronomie an der University of Rochester, mit Unterstützung von Jonathan Carroll-Nellenback (einem leitenden 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, die in den letzten Jahrhunderten stattgefunden haben – d. h. die industrielle Revolution, das Bevölkerungswachstum, das Wachstum urbaner Zentren und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen – haben die Menschen einen erheblichen Einfluss auf den Planeten. Tatsächlich bezeichnen viele Geologen die aktuelle Ära als das „Anthropozän“, weil die Menschheit zum größten Einzelfaktor geworden ist, der die planetarische Evolution beeinflusst.
In Zukunft wird erwartet, dass die Populationen noch weiter wachsen und ca 10 Milliarden bis Mitte des Jahrhunderts und darüber 11 Milliarden bis 2100. In dieser Zeit wird auch die Zahl der Menschen, die in urbanen Zentren leben, dramatisch zunehmen, von 54 % bis 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: Fremde Welten und das Schicksal der Erde (die sich auf diese Studie stützt), führte diese Studie mit seinen Kollegen durch, um das Thema Klimawandel in einem astrobiologischen Kontext zu behandeln. Wie er in einer University of Rochester erklärte Pressemitteilung :
„Astrobiologie ist das Studium des Lebens und seiner Möglichkeiten in einem planetarischen Kontext. Dazu gehören „Exo-Zivilisationen“ oder das, was wir normalerweise Außerirdische nennen. 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 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 einem sogenannten „ Fortschrittsfalle “. Grundsätzlich verbrauchen Zivilisationen mit zunehmendem Wachstum 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 nutzt.
Um diesen Prozess zu veranschaulichen, entwickelten Frank und seine Mitarbeiter ein mathematisches Modell, das Zivilisationen und Planeten als Ganzes betrachtet. Als Prof. Frank erklärt :
„Der Punkt ist, anzuerkennen, dass das Treiben des Klimawandels etwas Allgemeingültiges sein kann. Die Gesetze der Physik verlangen, dass jede junge Bevölkerung, die eine energieintensive Zivilisation wie unsere aufbaut, ein Feedback zu ihrem Planeten hat. Den Klimawandel in diesem kosmischen Kontext zu sehen, kann uns einen besseren Einblick in das geben, was jetzt mit uns passiert und wie wir damit umgehen können.“
Das Modell basierte auch auf Fallstudien ausgestorbener Zivilisationen, darunter das berühmte Beispiel dafür, 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 zwischen 1200 und 1500 n. Chr. ihren Höchststand von 10.000.
Professor Adam Frank, der die Studie zur Entwicklung von Zivilisations-Planetensystemen leitete. Bildnachweis: University of Rochester Foto / J. Adam Fenster
Im 18. Jahrhundert hatten die Einwohner jedoch ihre Ressourcen erschöpft und die Population ging auf nur noch 2000 zurück. Dieses Beispiel wirft das wichtige Konzept auf, das als 'Tragfähigkeit' bekannt ist, die die maximale Anzahl von Arten angibt, 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 zum Beispiel die großflächige Landwirtschaft stark gestört werden könnte. Stellen Sie sich vor, der Klimawandel würde dazu führen, dass es im Mittleren Westen nicht mehr regnet. Wir könnten keine Nahrung anbauen und unsere Bevölkerung würde schrumpfen.“
Mit ihrem mathematischen Modell identifizierte das Team vier potenzielle Szenarien, die auf einem Planeten auftreten könnten. Dazu gehören das Szenario „Die-Off“, das Szenario „Sustainability“, das Szenario „Zusammenbruch ohne Ressourcenänderung“ und das Szenario „Zusammenbruch mit Ressourcenänderung“. In demAbsterbenSzenario steigen die Bevölkerung und der Zustand des Planeten (zum Beispiel Durchschnittstemperaturen) sehr schnell an.
Dies würde schließlich zu einem Bevölkerungsgipfel und dann zu einem raschen Rückgang führen, da sich ändernde planetare Bedingungen das Überleben der Mehrheit der Bevölkerung erschweren. Schließlich würde ein konstantes Bevölkerungsniveau erreicht, aber es wäre nur ein Bruchteil dessen, was die Spitzenpopulation war. Dieses Szenario tritt ein, wenn Zivilisationen nicht gewillt oder in der Lage sind, von Ressourcen mit hohen Auswirkungen (z. B. Öl, Kohle, Kahlschlag) zu nachhaltigen (erneuerbaren Energien) zu wechseln.
Vier Szenarien für das Schicksal von Zivilisationen und ihren Planeten, basierend auf mathematischen Modellen, die von Adam Frank und seinen Mitarbeitern entwickelt wurden. Bildnachweis: Illustration der University of Rochester / Michael Osadciw
In demNachhaltigkeitSzenario steigen sowohl die Bevölkerungs- als auch die planetarischen Bedingungen, kommen aber schließlich zu stabilen Werten zusammen, wodurch katastrophale Auswirkungen vermieden werden. Dieses Szenario tritt ein, wenn Zivilisationen erkennen, dass Umweltveränderungen ihre Existenz bedrohen und den Übergang von Ressourcen mit hohen Auswirkungen zu nachhaltigen Ressourcen erfolgreich vollziehen.
Die letzten beiden Szenarien –Zusammenbruch ohne RessourcenwechselundZusammenbruch mit Ressourcenänderung– unterscheiden sich in einem wesentlichen Punkt. Bei ersteren steigen sowohl die Population als auch die Temperatur schnell an, bis die Population einen Höhepunkt erreicht und dann schnell zu sinken beginnt – obwohl nicht klar ist, ob die Art selbst überlebt. In letzterem steigen Bevölkerung und Temperatur schnell an, aber die Bevölkerung erkennt die Gefahr und macht den Übergang. Leider kommt der Wandel zu spät und die Bevölkerung bricht sowieso zusammen.
Derzeit können Wissenschaftler nicht mit Sicherheit sagen, welches dieser Schicksale das der Menschheit sein wird. Vielleicht schaffen wir den Übergang, bevor es zu spät ist, vielleicht auch nicht. In der Zwischenzeit hoffen Frank und seine Kollegen jedoch, mit detaillierteren Modellen vorhersagen zu können, wie Planeten auf Zivilisationen reagieren und wie sie Energie und Ressourcen verbrauchen, um zu wachsen.
Auf dieser Grundlage können Wissenschaftler möglicherweise ihre Vorhersagen über das verfeinern, was uns in diesem und im nächsten Jahrhundert erwartet. In dieser Zeit finden entscheidende Veränderungen statt, zu denen das bereits erwähnte Bevölkerungswachstum und der stetige Temperaturanstieg gehören. Zum Beispiel basierend auf zwei Szenarien dass der gemessene CO2-Anstieg bis zum Jahr 2100 ansteigt, gab die NASA an, dass die globale Temperatur entweder um 2,5 °C (4,5 °F) oder 4,4 °C (8 °F) steigen könnte.
Im ersten Szenario, bei dem der CO2-Gehalt bis 2100 550 ppm erreichte, wären die Veränderungen nachhaltig. Aber im letzteren Szenario, wo der CO2-Gehalt 800 ppm erreicht, würden die Veränderungen weitreichende Störungen der Systeme verursachen, von denen Milliarden von Menschen für ihren Lebensunterhalt und ihr Überleben abhängig sind. Schlimmer noch, das Leben in bestimmten Teilen der Welt würde unhaltbar werden, was zu massiven Vertreibungen und humanitären Krisen führen würde.
Neben einer möglichen Lösung des Fermi-Paradoxons bietet diese Studie einige hilfreiche Ratschläge für den Menschen. Wenn man an Zivilisationen und Planeten als Ganzes denkt – sei es die Erde oder Exoplaneten – können Forscher besser vorhersagen, welche Veränderungen für das Überleben der menschlichen Zivilisation notwendig sind. Als Frank gewarnt , ist es unbedingt erforderlich, dass die Menschheit jetzt mobilisiert, um sicherzustellen, dass das Worst-Case-Szenario hier auf der Erde nicht eintritt:
„Wenn du das Klima der Erde genug änderst, kannst du es möglicherweise nicht mehr ändern. Selbst wenn Sie sich zurückgezogen haben und begonnen haben, solare oder andere weniger wirkungsvolle Ressourcen zu nutzen, könnte es zu spät sein, da sich der Planet bereits verändert hat. Diese Modelle zeigen, dass wir nicht nur an eine Population denken können, die sich von selbst entwickelt. Wir müssen über die gemeinsame Entwicklung unserer Planeten und Zivilisationen nachdenken.“
Und genießen Sie dieses Video, das sich mit der Forschung von Prof. Frank und seinem Team befasst, mit freundlicher Genehmigung der University of Rochester:
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