Jaka część Układu Słonecznego powinna być przeznaczona na pustynię?

Ilustracja przedstawiająca planety w Układzie Słonecznym Pani Tech

Ludzie znani są ze złego przewidywania wpływu wzrostu wykładniczego. Problem ukazuje poniższe pytanie, często zadawane niczego niepodejrzewającym uczniom.

Kolonia bakterii rośnie na szalce Petriego i każdego dnia podwaja swoją wielkość. Wypełnia danie setnego dnia, powodując załamanie populacji. W którym dniu szalka Petriego jest w połowie pełna?

Odpowiedź znajduje się w 99. dniu, wynik, który jest matematycznie trywialny, a mimo to ma moc zaskakiwania. Prawda jest taka, że ​​ludzie po prostu nie ewoluowali, aby intuicyjnie myśleć o wykładniczej zmianie.

Ta trudność ma ważne konsekwencje dla naszego środowiska i sposobu, w jaki powinniśmy korzystać z oferowanych przez nie zasobów. W ciągu ostatnich stu lat globalna populacja podwoiła się dwukrotnie. Globalna gospodarka podwaja się co 20 lat.

Coraz więcej osób ostrzega, że ​​musimy unikać scenariusza 99. dnia — chociaż nie jest jasne, czy moglibyśmy go rozpoznać, gdybyśmy byli w jego środku.

Jednym z potencjalnych rozwiązań dla ludzkości jest ekspansja do Układu Słonecznego. Skaliste ciała, takie jak Księżyc i Mars, są oczywistymi celami kolonizacji. A asteroidy wyglądają jak kuszące źródła cennych minerałów dla kosmicznych górników. Rzeczywiście, perspektywa wolności dla wszystkich już teraz stymuluje nową erę kosmosu.

Ale układ słoneczny jest również ograniczonym, choć dużym zasobem. A to rodzi ważne pytanie, jak powinniśmy kontrolować jego eksploatację. W szczególności, jaka część Układu Słonecznego powinna pozostać w stanie dzikim?

Dzisiaj otrzymujemy odpowiedź dzięki pracy Martina Elvisa z Harvard Smithsonian Center for Astrophysics i Tony'ego Milligana z Kings College London. Zbadali naturę wzrostu wykładniczego i twierdzą, że nasza ograniczona zdolność przewidywania jego wpływu oznacza, że ​​powinniśmy wziąć to pod uwagę przy ograniczaniu możliwości wykorzystania Układu Słonecznego.

Obliczają, że ludziom powinno się pozwolić eksploatować jedną ósmą Układu Słonecznego, a resztę określić jako dziką przyrodę. I ostrzegają, że przy obecnym tempie wzrostu ten limit może zostać osiągnięty w ciągu 400 lat.

Rozumowanie badaczy jest proste. Kiedy system doświadcza gwałtownego wzrostu i zużył jedną ósmą swoich zasobów, pozostały mu trzy okresy podwojenia, aż wszystkie zasoby się wyczerpią – punkt, który Elvis i Milligan nazywają supereksploatacją. Nasza ograniczona zdolność patrzenia w przyszłość, dopóki takie procesy nie będą daleko zaawansowane, sugeruje, że powinniśmy ustawić sobie „tripwire”, który da nam co najmniej trzykrotne podwojenie swobody, mówią.

Dlaczego trzy razy podwajanie? W tego rodzaju systemach małe błędy pomiaru mogą prowadzić do dużych błędów w przewidywaniach. Dlatego naukowcy nie opowiadają się za bardziej rygorystycznym limitem. Mówią, że bardziej restrykcyjna zasada 1/16 lub 1/32 powoduje, że drobny błąd w szacowaniu tempa wzrostu może prowadzić do poważnego błędu w przewidywaniu, kiedy zostanie osiągnięta superwyzysk.

Nie sprzeciwiają się też rozwojowi i wyzyskowi, które postrzegają jako ważną część przyszłości ludzkości. Mówią, że [zasada jednej ósmej] wyklucza tylko nieograniczony lub niekontrolowany wzrost.

Więc jak długo mamy? Aby ocenić realistyczny poziom wzrostu, Elvis i Milligan wykorzystują eksploatację żelaza od czasu rewolucji przemysłowej. Rośnie w średnim tempie 3,5% rocznie, co prowadzi do podwojenia co 20 lat.

Następnie obliczają, jak podobne tempo wzrostu miałoby miejsce w skali międzyplanetarnej. Ich obliczenia sugerują, że jeden ósmy punkt zostanie osiągnięty w ciągu 400 lat. Na tym etapie kluczowe będą kolejne okresy podwojenia. W tym momencie zostałoby tylko 60 lat na przejście systemu gospodarczego do nowych warunków „stanu stabilnego”, mówią.

Aby temu zapobiec, znaczna część Układu Słonecznego musi być chroniona, ale to właśnie jest trudny temat. Elvis i Milligan sugerują, że planety powinny być chronione przez powierzchnię, a asteroidy przez objętość. Słońce powinno być całkowicie wyłączone z obliczeń, a Elvis i Milligan twierdzą, że Jowisz – który ma większą masę niż wszystkie inne planety razem wzięte – również może zostać wyłączony.

Dalej jest Pas Kuipera – pas lodowych obiektów krążących poza Neptunem – i znacznie mniej dobrze poznany Obłok Oorta komet jeszcze dalej. Elvis i Milligan twierdzą, że uwzględnienie tych regionów w obliczeniach nie zmienia znacząco wniosków. Masa materiału w Pasie Kuipera dodaje do obliczeń kolejne trzy razy podwojenie, czyli 60 lat, a Chmura Oorta dodaje kolejne 80 lat.

Tak czy inaczej, czas jest cenny, ponieważ szanse na wydobycie innych systemów gwiezdnych są niewielkie, ponieważ związane z tym odległości są zbyt duże. Mówią, że czasy podróży, które dla Obłoku Oorta są już mierzone w dziesięcioleciach, wydłużają się do wieków dla wszystkich innych niż mikroskopijne masy na tych międzygwiezdnych odległościach. Jeśli chodzi o zasoby, nasz Układ Słoneczny jest układem zamkniętym.

Ale powinno to zapewnić dużo, nawet przy ograniczeniu jednej ósmej. Elvis i Milligan obliczają, że z tych zasobów powinno być możliwe zbudowanie milionów pierścieni opasujących słońce. To powinno wystarczyć, aby kontynuować, chociaż sfera Dysona może być poza zasięgiem, mówią, odnosząc się do słynnej idei Freemana Dysona, że ​​wystarczająco zaawansowana, żądna energii cywilizacja może całkowicie otoczyć swoją gwiazdę macierzystą sferą, która przechwytuje całą jego wyemitowaną energię.

Wymagana do tego technologia jest obecnie poza ludzkością. Łatwo więc sobie wyobrazić, że pomysł ochrony Układu Słonecznego jest teraz nieco przedwczesny.

Ale obecne zainteresowanie wydobyciem asteroid może wkrótce to zmienić. Powodem przyjęcia zasady jednej ósmej z tak dużym wyprzedzeniem jest to, że może być o wiele łatwiej wdrożyć ograniczenia wynikające z zasad na wczesnym etapie, a nie później, kiedy zaistnieją partykularne i konkurencyjne interesy.

Oczywiście ludzkość już chroni niektóre części Układu Słonecznego przed eksploatacją. Ale wysiłki na Ziemi były ograniczone. Amerykańska ustawa o dzikich terenach z 1964 r. chroni ogromne połacie Stanów Zjednoczonych; były Związek Radziecki również chronił Puszcza Białowieska , jeden z ostatnich pozostałych obszarów puszczy w Europie, choć ten region na Białorusi jest obecnie zagrożony.

A jednak tylko 12% powierzchni lądowej Ziemi jest chronionych i tylko 6% oceanów. Kiedy te granice zostaną osiągnięte, będzie bardzo mało czasu na zmianę kursu.

Argumentem Elvisa i Milligana jest to, że jeśli chcemy zapobiec podobnej porażce w kosmosie, musimy działać już teraz.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1905.13681 : Jaką część Układu Słonecznego powinniśmy zostawić jako pustynię?

ukryć