Gdybyśmy nie byli pierwszą cywilizacją przemysłową na Ziemi, czy kiedykolwiek wiedzielibyśmy?

Sylurowie to gatunek przypominający jaszczurkę, który pojawił się w kultowym serialu science fiction Dr Who . Zdobyli wiedzę przemysłową około 450 milionów lat temu, na długo przed ewolucją człowieka na Ziemi.

Sylurowie są oczywiście fikcyjni. Ale idea zaawansowanego życia prehistorycznego jest intrygująca i rodzi wiele interesujących pytań. Nie mniej ważne jest to, że gdyby w przeszłości istniała cywilizacja przemysłowa, jakie ślady by pozostawiły?

Dziś odpowiedź otrzymujemy dzięki Gavinowi Schmidtowi z NASA Goddard Institute for Space Studies w Nowym Jorku oraz Adamowi Frankowi z University of Rochester. Ci faceci mają nazwę dla idei, że cywilizacja przemysłowa mogła poprzedzać ludzkość: hipoteza sylurska. Badają sygnaturę, którą prawdopodobnie pozostawi po sobie nasza własna cywilizacja, i pytają, czy będzie ona wykrywalna za miliony lat. Ich wniosek jest taki, że nasz prawdopodobny wpływ na planetę będzie namacalny, ale pod pewnymi względami trudny do odróżnienia od różnych innych wydarzeń w zapisie geologicznym.

Ich praca ma kilka interesujących implikacji dla tego, jak powinniśmy badać Ziemię i jaki wpływ na nią wywieramy. Badania powinny również pomóc astrobiologom zdecydować, czego szukać gdzie indziej we wszechświecie.

Schmidt i Frank zaczynają od określenia, jak mało wiemy o starożytnej Ziemi. Najstarszą częścią powierzchni Ziemi jest pustynia Negev w południowym Izraelu, która ma 1,8 miliona lat. Starsze powierzchnie istnieją tylko na odsłoniętych obszarach lub w wyniku prac górniczych i wiertniczych. Biorąc pod uwagę te ograniczenia, dowody aktywności przez: Homo sapiens rozciąga się wstecz na jakieś 2,5 miliona lat – nie tak daleko w kategoriach geologicznych.

Dno oceaniczne jest również stosunkowo młode, ponieważ skorupa oceaniczna jest stale poddawana recyklingowi. W rezultacie wszystkie osady oceaniczne pochodzą z okresu po okresie jurajskim, a zatem mają mniej niż 170 milionów lat.

W każdym razie, powiedzmy Schmidt i Frank, ułamek życia, który ulega skamieniałości, jest niewielki. Dinozaury wędrowały po Ziemi przez około 180 milionów lat, a jednak istnieje tylko kilka tysięcy prawie kompletnych okazów. Współcześni ludzie istnieją zaledwie od kilkudziesięciu tysięcy lat. Gatunki tak krótkotrwałe jak Homo sapiens (jak dotąd) może w ogóle nie być reprezentowane w istniejącym zapisie kopalnym, mówią Schmidt i Frank.

A co z ludzkimi artefaktami — drogami, budynkami, puszkami po pieczonej fasoli i krzemowymi chipami? Te również raczej nie przetrwają długo, ani nie zostaną odnalezione, nawet jeśli tak się stanie. Obecny obszar urbanizacji to mniej niż 1% powierzchni Ziemi – zwracają uwagę badacze.

Doszliśmy do wniosku, że w przypadku potencjalnych cywilizacji starszych niż około 4 miliony lat szanse znalezienia bezpośrednich dowodów ich istnienia za pomocą obiektów lub skamieniałych przykładów ich populacji są niewielkie.

Ale jest inny rodzaj dowodów: nasza cywilizacja pozostawia również ślad chemiczny.

Schmidt i Frank interesują się społeczeństwami przemysłowymi, które definiują jako zdolne do wydobywania energii ze środowiska. Zgodnie z tą definicją ludzkość jest przemysłowa od około 300 lat. Od połowy XVIII wieku ludzie uwolnili ponad 0,5 biliona ton kopalnego węgla poprzez spalanie węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego, mówią Schmidt i Frank.

To miało znaczący wpływ na planetę. Ponieważ cały ten węgiel był pierwotnie biologiczny, zawiera mniej węgla-13 niż znacznie większa pula węgla nieorganicznego. Wypuszczenie go zmienia zatem stosunek C-13 i C-12, sygnaturę, która powinna być widoczna w ewidencji geologicznej.

Wzrost temperatury spowodowany uwolnieniem węgla wynosi około 1°C. To również powinno mieć obserwowalną sygnaturę: sposób, w jaki zmienia stosunek izotopowy tlenu-18 w węglanach. Rolnictwo i obieg azotu w nawozach również zmieniają sygnaturę izotopową azotu.

Zarówno rolnictwo, jak i wylesianie zwiększają erozję gleby, podobnie jak zwiększone opady spowodowane globalnym ociepleniem. Tak więc osady oceaniczne również powinny się zmieniać, dzięki erodowanej glebie przedostającej się do morza.

Ponadto dzięki działalności wydobywczej wzrosło wykorzystanie metali, takich jak ołów, chrom, ren, platyna i złoto. A te prawdopodobnie będą spłukiwane do oceanu w szybszym tempie niż przed uprzemysłowieniem.

Ludzie również zmieniają zapis kopalny. Odnotowano powszechny wzrost małych zwierząt, takich jak myszy i szczury. To powinno być zauważalne, podobnie jak zwiększone tempo wymierania innych gatunków. Schmidt i Frank twierdzą, że wyginięcie dużych ssaków, które nastąpiło pod koniec ostatniej epoki lodowcowej, będzie również związane z nadejściem antropocenu.

Następnie są chemikalia, które produkujemy. Ludzkość wypuściła do środowiska duże ilości syntetycznych związków chlorowanych, a także ogromne ilości tworzyw sztucznych. Nie jest jasne, jak długo te chemikalia lub ich produkty pochodne będą wykrywalne.

Istnieje nawet możliwość sygnatury nuklearnej, być może z wojny kończącej cywilizację. Co ciekawe, skutki takiej wojny mogą nie trwać długo pod względem geologicznym. Okresy półtrwania większości tych elementów są po prostu zbyt krótkie, aby miały znaczenie w tej skali czasowej.

Dwa możliwe wyjątki to pluton-244 z okresem półtrwania 80,8 miliona lat i kiur-247 z okresem półtrwania 15 milionów lat. [Te] byłyby wykrywalne przez dużą część odpowiedniego okresu czasu, gdyby zostały zdeponowane w wystarczających ilościach, powiedzmy, w wyniku wymiany broni jądrowej, twierdzą naukowcy.

Schmidt i Franks konkludują, że istnienie ludzkości powinno być widoczne w zapisie geologicznym. Twierdzą, że warstwa antropocenu w osadach oceanicznych będzie nagła i wielowymiarowa, składająca się z pozornie równoczesnych specyficznych pików w wielu geochemicznych proxy, biomarkerach, składzie pierwiastkowym i mineralogii.

Jednak ten podpis może nie być unikalny. Naukowcy zidentyfikowali szereg zdarzeń w zapisie geologicznym, które wyglądają podobnie do wpływu, jaki wywierają ludzie (patrz diagram). Na przykład nagła globalna zmiana w poziomie izotopów węgla i tlenu nastąpiła około 56 milionów lat temu w wydarzeniu znanym jako maksimum termiczne paleocenu i eocenu.

Zbiegło się to z dużym wzrostem poziomu węgla i wzrostem temperatury o 5–7 °C na przestrzeni mniej więcej 200 000 lat, co w kategoriach geologicznych było jedynie kichnięciem.

Nikt nie wie, co spowodowało to wydarzenie, ale jednym z pomysłów jest to, że w tym czasie skała magmowa na Północnym Atlantyku rozszerzyła się w osad organiczny, podgrzewając go i uwalniając węgiel. Ta północnoatlantycka prowincja magmowa stała się później Islandią i powiązanymi masami lądowymi.

To nie jedyna niewyjaśniona zmiana w sygnaturze geologicznej. Wiele innych zmian temperatury, osadów węgla, zasolenia oceanów i tak czeka na wyjaśnienie. Według Schmidta i Franka istnieją niewątpliwe podobieństwa między poprzednimi nagłymi wydarzeniami w zapisie geologicznym a prawdopodobnym podpisem antropocenu w nadchodzącym zapisie geologicznym.

Oczywiście żadne z tych wydarzeń nie wskazuje na obecność wcześniejszej cywilizacji przemysłowej. Hipoteza sylurska nie może być uważana za prawdopodobną tylko dlatego, że nie przedstawia się żadna inna słuszna idea, mówią Schmidt i Frank, którzy chcą odeprzeć nieskrępowaną spekulację.

Niemniej jednak ich praca stawia kilka intrygujących pytań i wskazuje na wartość dalszych badań nad tym, jak długo syntetyczne związki przetrwają w środowisku. Zalecamy dalszą syntezę i badania nad trwałością wyjątkowo przemysłowych produktów ubocznych w środowiskach osadów oceanicznych, mówią Schmidt i Frank, dodając: Czy istnieją inne klasy związków, które pozostawią unikalne ślady w geochemii osadów w skali wielu milionów lat?

To interesująca praca napisana w zabawnej gazecie. Bada niezwykły pomysł, który może zmienić sposób, w jaki myślimy o ludzkości i umieszcza nasz wpływ w szerszej perspektywie. Stanowi również tło dla astrobiologów badających inne planety.

Mars był kiedyś znacznie wilgotniejszy i cieplejszy. Jeśli kiedykolwiek gościło społeczeństwo przemysłowe, ten dokument przedstawia niektóre sygnatury, które mogą pojawić się w tamtejszym zapisie geologicznym. Wenus też znów była gościnna. Następnie są oceany Europy i ostatecznie planety wokół innych gwiazd.

Niemniej jednak nasza cywilizacja przemysłowa może być wyjątkowa we wszechświecie. Ale o wiele bardziej ekscytująca jest możliwość, że jest to tylko jeden z wielu, być może milionów innych. Schmidt i Frank przedstawili podstawy do ich odnalezienia.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1804.03748 : Hipoteza sylurska: czy możliwe byłoby wykrycie cywilizacji przemysłowej w zapisie geologicznym?

ukryć