RW Space

Средняя глобальная температура на Земле неуклонно растет со времен промышленной революции. По данным Национального агентства океанических и атмосферных исследований (НОАА), Земля нагревается со скоростью 0,06 °C (0,11 °F) за десятилетие с 1850 года, или около 1,11 °C (2 °F) в целом.

С 1982 года среднегодовой прирост составлял 0,20 °C (0,36 °F) за десятилетие, то есть более чем в три раза быстрее. Более того, по прогнозам, к середине столетия эта тенденция увеличится на 1,5–2 °C (2,7–3,6 °F), а возможно, и больше!

Это прямое следствие сжигания ископаемого топлива, которое увеличивался в геометрической прогрессии с середины 19 века.

В зависимости от степени повышения температуры воздействие на обитаемость Земли может быть катастрофическим. В недавнем исследовании группа ученых выяснила, что повышение температуры является долгосрочной проблемой, с которой сталкиваются развитые цивилизации, а не просто вопросом потребления ископаемого топлива.

По их мнению, повышение планетарных температур может быть неизбежным. Результат экспоненциального роста энергопотребления. Их результаты могут иметь серьезные последствия для астробиологии и поиска внеземного разума (SETI).

Исследование провели Амедео Бальби, доцент кафедры астрономии и астрофизики Университета Рима Тор Вергата, и Манасви. Лингам, доцент кафедры аэрокосмических, физических и космических наук и кафедры химии и химического машиностроения Флоридского технологического института (Флоридский технологический институт).

В документе, подробно описывающем их выводы, «Отходящее тепло» и обитаемость: ограничения технологического потребления энергии», недавно появилась в Интернете и рассматривается для публикации в журнале Astrobiology.

Идея о том, что цивилизации в конечном итоге перегреют свою планету, восходит к работа советского учёного Михаила Будыко.

В 1969 году он опубликовал новаторское исследование под названием «Влияние изменений солнечной радиации на климат Земли», в котором утверждал, что:

«Вся энергия, используемая человеком, преобразуется в тепло, причем основная часть этой энергии является дополнительным источником тепла по сравнению с нынешним приростом радиации. Простые расчеты показывают, что при нынешних темпах роста использования энергии тепло, производимое человеком менее чем за двести лет, будет сопоставимо с энергией, поступающей от Солнца.»

Это простое следствие того, что все производство и потребление энергии неизменно производит отходящее тепло. Хотя это отходящее тепло является лишь незначительным вкладом в глобальное потепление по сравнению с выбросами углерода, долгосрочные прогнозы показывают, что это может измениться.

Как сказал Лингам. во Universe Today по электронной почте:

«В настоящее время вклад отработанного тепла в повышение глобальной температуры минимален. Однако, если производство отработанного тепла будет продолжаться по экспоненциальной траектории в следующем столетии, дальнейшее повышение температуры на 1 градус Цельсия (1,8 F) может быть связано с отходящим теплом, независимо от усиления парникового эффекта из-за ископаемого топлива.

«Если выработка отходящего тепла будет продолжать экспоненциальный рост на протяжении столетий, мы покажем, что это может в конечном итоге привести к полной утрате пригодности для жизни и гибели всего живого на Земле.»

Сфера Дайсона является подходящим примером отработанного тепла в результате экспоненциального роста развитой цивилизации. В своем первоначальном предложении «Поиск искусственных звездных источников инфракрасного излучения» Фримен Дайсон утверждал, что потребность в большем количестве пригодного для жизни пространства и энергии может в конечном итоге побудить цивилизацию создать «искусственную биосферу, которая полностью окружает ее родительскую звезду». p>

Как он описал, эти мегаструктуры будут обнаруживаться инфракрасными приборами благодаря «крупномасштабному преобразованию звездного света в дальнее инфракрасное излучение», то есть они будут излучать ненужное тепло в космос.

«Нагрев, который мы изучаем в нашей статье, является результатом преобразования любой формы энергии и является неизбежным следствием законов термодинамики», — добавил Бальби, который был ведущим автором исследования.

«На данный момент – Однако, если глобальное потребление энергии продолжит расти такими же темпами, этот эффект может стать значительным в течение нескольких столетий, что потенциально повлияет на обитаемость Земли».

Чтобы определить, сколько времени понадобится развитым цивилизациям, чтобы достичь точки, когда они сделают свою родную планету непригодной для жизни, Балби и Лингам разработали теоретические модели, основанные на Втором законе термодинамики (применительно к производству энергии). ).

Затем они применили это к обитаемости планет, рассмотрев околосолнечную обитаемую зону (CHZ) – то есть орбиты, на которых планета будет получать достаточно солнечной радиации для поддержания жидкой воды на своей поверхности.

«Мы адаптировали расчет обитаемой зоны — стандартный инструмент в экзопланетных исследованиях. По сути, мы включили дополнительный источник тепла, возникающий в результате технологической деятельности, наряду со звездным облучением», — сказал Бальби.

Еще одним ключевым фактором, который они рассмотрели, являются экспоненциальные темпы роста цивилизаций и их энергопотребление, как и предсказывалось. Используя шкалу Кардашева, мы видим, что глобальные темпы потребления энергии выросли с 5653 тераватт-часов (ТВтч) до 183230 ТВтч в период с 1800 по 2023 год.

Эта тенденция была не только экспоненциальной, но и ускорялась. с течением времени, аналогично росту населения за тот же период (от 1 миллиарда в 1800 году до 8 миллиардов в 2023 году). Балби и Лингам экстраполировали эту тенденцию, чтобы измерить влияние на обитаемость и определить максимальную продолжительность жизни развитой цивилизации после того, как она вступила в определенный период. экспоненциального роста.

В конечном итоге они пришли к выводу, что максимальная продолжительность жизни техносфер составляет около 1000 лет при условии, что они испытывают ежегодный темп роста около 1% в течение интересующего периода.

Эти результаты, по словам Бальби, имеют значение для человечества и для Поиска внеземного разума (SETI):

«Наши результаты показывают, что эффект отходов тепло может стать существенным не только в будущем Земли, но и в развитии любых гипотетических технологических видов, населяющих планеты вокруг других звезд.

«Следовательно, учет этого ограничения может повлиять на то, как мы подходим к поиску технологически развитой жизни на планете Вселенная и то, как мы интерпретируем результаты таких поисков. Например, это может предложить частичное объяснение парадокса Ферми».

Балби и Лингам также подчеркивают, что эти результаты дают некоторые возможные рекомендации о том, как мы могли бы избежать превращения нашей планеты в непригодную для жизни. Еще раз , это имеет последствия для SETI, поскольку любое решение, которое мы можем себе представить, скорее всего, уже реализовано другим развитым видом. Саид Балби:

«Хотя наша статья. фокусируясь на физике, а не на решении социальных проблем, мы представляем несколько сценариев, которые могли бы помочь технологическому виду смягчить ограничения, связанные с нагревом отходов, и отсрочить его начало. Достаточно развитая цивилизация могла бы использовать технологии для противодействия нагреву, например, использование звездной защиты.

«В качестве альтернативы они могли бы переместить большую часть своей технологической инфраструктуры за пределы мира, переместившись в космос. Такие мегаинженерные проекты могли бы существенные последствия для наших поисков техносигнатур. Менее амбициозный, но, возможно, более осуществимый подход заключался бы в сокращении потребления энергии за счет замедления роста. Конечно, мы не можем предсказать, какой из этих вариантов является наиболее правдоподобным».

Эта статья была первоначально опубликована журналом Universe Today. Прочтите оригинал статьи.