Negli anni '50, il famoso fisico Enrico Fermi pone la domanda che incapsula una delle domande più difficili nella ricerca di intelligenza extra-terrestre (SETI): "Dove diavolo sono tutti?" Ciò che intendeva dire era, data l'età dell'Universo (13,8 miliardi di anni), il solo numero di galassie (tra 1 e 2 trilioni) e il numero complessivo di pianeti, perché l'umanità non ha ancora trovato prove dell'intelligenza extraterrestre?
Questa domanda, che è diventata nota come il "paradosso di Fermi", è qualcosa su cui gli scienziati continuano a meditare. In un nuovo studio, un team dell'Università di Rochester ha ritenuto che forse il motivo sia il cambiamento climatico. Usando un modello matematico basato sull'antropocene, hanno considerato come le civiltà e i sistemi planetari si evolvono e se le specie intelligenti siano o meno in grado di vivere la sostenibilità con il loro ambiente.
Lo studio, intitolato "The Anthropocene Generalized: Evolution of Exo-Civilizations and Their Planetary Feedback", è recentemente apparso sulla rivista scientifica Astrobiologia. Lo studio è stato condotto da Adam Frank, professore di fisica e astronomia all'Università di Rochester, con l'assistenza di Jonathan Carroll-Nellenback (uno scienziato computazionale senior a Rochester) Marina Alberti dell'Università di Washington e Axel Kleidon del Max Istituto Planck per la biogeochimica.
Oggi, il cambiamento climatico è una delle questioni più urgenti per l'umanità. Grazie ai cambiamenti avvenuti negli ultimi secoli - ovvero rivoluzione industriale, crescita della popolazione, crescita dei centri urbani e dipendenza dai combustibili fossili - gli esseri umani hanno avuto un impatto significativo sul pianeta. In effetti, molti geologi si riferiscono all'era attuale come "antropocene" perché l'umanità è diventata il singolo fattore più grande che influenza l'evoluzione planetaria.
In futuro, si prevede che le popolazioni cresceranno ancora di più, raggiungendo circa 10 miliardi entro la metà del secolo e oltre 11 miliardi entro il 2100. A quel tempo, anche il numero di persone che vivono all'interno dei centri urbani aumenterà notevolmente, passando dal 54% a 66% entro la metà del secolo. Pertanto, la questione di come miliardi di persone possano vivere in modo sostenibile è diventata sempre più importante.
Prof. Frank, che è anche l'autore del nuovo libro Luce delle stelle: mondi alieni e il destino della terra (che si basa su questo studio), ha condotto questo studio con i suoi colleghi al fine di affrontare il problema dei cambiamenti climatici in un contesto astrobiologico. Come ha spiegato in un comunicato stampa dell'Università di Rochester:
“L'astrobiologia è lo studio della vita e delle sue possibilità in un contesto planetario. Ciò include le "civiltà exo" o ciò che di solito chiamiamo alieni. Se non siamo la prima civiltà dell'universo, ciò significa che probabilmente ci saranno delle regole su come il destino di una giovane civiltà come i nostri stessi progressi ".
Usando l'Antropocene come esempio, si può vedere come i sistemi di civiltà-pianeta si evolvono e come una civiltà può mettersi in pericolo attraverso la crescita e l'espansione - in quella che è conosciuta come una "trappola del progresso". Fondamentalmente, man mano che le civiltà crescono, consumano più risorse del pianeta, il che provoca cambiamenti nelle condizioni del pianeta. In questo senso, il destino di una civiltà dipende dal modo in cui usano le risorse del loro pianeta.
Per illustrare questo processo, Frank e i suoi collaboratori hanno sviluppato un modello matematico che considera le civiltà e i pianeti nel loro insieme. Come ha spiegato il prof. Frank:
“Il punto è riconoscere che guidare il cambiamento climatico può essere qualcosa di generico. Le leggi della fisica richiedono che qualsiasi popolazione giovane, costruendo una civiltà ad alta intensità energetica come la nostra, abbia un riscontro sul suo pianeta. Vedere i cambiamenti climatici in questo contesto cosmico può darci una migliore comprensione di ciò che ci sta accadendo ora e di come affrontarlo ".
Il modello si basava anche su casi studio di civiltà estinte, che includevano il famoso esempio di ciò che divenne degli abitanti di Rapa Nui (aka. Isola di Pasqua). Secondo studi archeologici, la popolazione del Pacifico meridionale iniziò a colonizzare quest'isola tra il 400 e il 700 d.C. e la sua popolazione raggiunse il picco a 10.000 tra il 1200 e il 1500 d.C.
Entro il 18 ° secolo, tuttavia, gli abitanti avevano esaurito le loro risorse e la popolazione era diminuita a soli 2000. Questo esempio solleva l'importante concetto noto come "capacità di carico", che è il numero massimo di specie che un ambiente può supportare. Come ha spiegato Frank, il cambiamento climatico è essenzialmente il modo in cui la Terra risponde all'espansione della nostra civiltà:
“Se attraversi un cambiamento climatico molto forte, la tua capacità di carico potrebbe diminuire, perché, ad esempio, l'agricoltura su larga scala potrebbe essere fortemente compromessa. Immagina se il cambiamento climatico causasse l'arresto della pioggia nel Midwest. Non saremmo in grado di coltivare cibo e la nostra popolazione ridurrebbe. "
Utilizzando il loro modello matematico, il team ha identificato quattro potenziali scenari che potrebbero verificarsi su un pianeta. Questi includono lo scenario Die-Off, lo scenario Sostenibilità, lo scenario Comprimi senza modifica delle risorse e lo scenario Comprimi con modifica delle risorse. Nel Die-Off lo scenario, la popolazione e lo stato del pianeta (ad esempio, le temperature medie) aumentano molto rapidamente.
Ciò alla fine porterebbe a un picco di popolazione e quindi a un rapido declino poiché le mutevoli condizioni planetarie rendono più difficile la sopravvivenza della maggioranza della popolazione. Alla fine, si raggiungerebbe un livello stabile di popolazione, ma sarebbe solo una frazione di ciò che era il picco di popolazione. Questo scenario si verifica quando le civiltà non sono disposte o incapaci di passare da risorse ad alto impatto (ad esempio petrolio, carbone, taglienti) a risorse sostenibili (energia rinnovabile).
Nel Sostenibilità scenario, la popolazione e le condizioni planetarie aumentano entrambe, ma alla fine si incontrano con valori costanti, evitando così effetti catastrofici. Questo scenario si verifica quando le civiltà riconoscono che i cambiamenti ambientali minacciano la loro esistenza e fanno con successo il passaggio da risorse ad alto impatto a quelle sostenibili.
Gli ultimi due scenari - Comprimi senza modifica delle risorse e Comprimi con modifica delle risorse - differiscono per un aspetto chiave. Nel primo, sia la popolazione che la temperatura aumentano rapidamente fino a quando la popolazione non raggiunge un picco e inizia a diminuire rapidamente, sebbene non sia chiaro se la specie stessa sopravviva. In quest'ultimo caso, la popolazione e la temperatura aumentano rapidamente, ma le popolazioni riconoscono il pericolo e compiono la transizione. Sfortunatamente, il cambiamento arriva troppo tardi e la popolazione collassa comunque.
Al momento, gli scienziati non possono dire con certezza quale di questi destini sarà quello che l'umanità dovrà affrontare. Forse effettueremo la transizione prima che sia troppo tardi, forse no. Ma nel frattempo, Frank e i suoi colleghi sperano di usare modelli più dettagliati per prevedere come i pianeti risponderanno alle civiltà e i diversi modi in cui consumano energia e risorse per crescere.
Da ciò, gli scienziati potrebbero essere in grado di affinare le loro previsioni su ciò che ci aspetta in questo secolo e in quello successivo. È durante questo periodo che si verificheranno cambiamenti cruciali, tra cui la crescita della popolazione sopra menzionata e il costante aumento delle temperature. Ad esempio, sulla base di due scenari che hanno misurato gli aumenti di CO2 entro il 2100, la NASA ha indicato che le temperature globali potrebbero aumentare di 2,5 ° C (4,5 ° F) o 4,4 ° C (8 ° F).
Nel primo scenario, in cui i livelli di CO2 raggiungevano i 550 ppm entro il 2100, i cambiamenti sarebbero sostenibili. Ma in quest'ultimo scenario, in cui i livelli di CO2 hanno raggiunto 800 ppm, i cambiamenti causerebbero una diffusa perturbazione dei sistemi dai quali miliardi di umani dipendono per il loro sostentamento e la loro sopravvivenza. Peggio ancora, la vita diventerebbe insostenibile in alcune aree del mondo, portando a massicci sfollamenti e crisi umanitarie.
Oltre a offrire una possibile risoluzione per il paradosso di Fermi, questo studio offre alcuni consigli utili per gli esseri umani. Pensando alle civiltà e ai pianeti nel loro insieme - siano essi la Terra o gli esopianeti - i ricercatori saranno in grado di prevedere meglio quali cambiamenti saranno necessari per sopravvivere alla civiltà umana. Come ha avvertito Frank, è assolutamente essenziale che l'umanità si mobiliti ora per garantire che lo scenario peggiore non si verifichi qui sulla Terra:
"Se cambi abbastanza il clima della Terra, potresti non essere in grado di cambiarlo di nuovo. Anche se hai indietreggiato e hai iniziato a utilizzare il solare o altre risorse meno impattanti, potrebbe essere troppo tardi, perché il pianeta sta già cambiando. Questi modelli mostrano che non possiamo semplicemente pensare a una popolazione che si sta evolvendo da sola. Dobbiamo pensare ai nostri pianeti e civiltà che si evolvono contemporaneamente. "
E assicurati di goderti questo video che affronta la ricerca del Prof. Frank e del suo team, per gentile concessione dell'Università di Rochester:
