Средняя глобальная температура на Земле постоянно растет со времен промышленной революции. По данным Национального агентства океанических и атмосферных исследований (NOAA) США, с 1850 года Земля нагревается со скоростью 0,06 градуса Цельсия в десятилетие или 1,11 градуса Цельсия в общем.
С 1982 года среднегодовой прирост составил 0,20 градуса Цельсия за десятилетие, то есть, планета нагревалась в три раза быстрее. По прогнозам, к концу столетия температура повысится на 1,5-2 градуса Цельсия или даже больше. И все эти изменения стали прямым следствием сжигания ископаемого топлива, которое экспоненциально возросло с середины ХІХ века.
В зависимости от того, каким будет повышение температуры, влияние на жизнь на Земле может быть катастрофическим. В новом исследовании ученые изучили, как глобальное потепление становится долгосрочной проблемой, с которой сталкиваются развитые цивилизации, а не просто следствием сжигания ископаемого топлива, сообщает Science Alert.
По словам ученых, повышение планетарной температуры может быть неизбежным результатом экспоненциального роста потребления энергии. И выводы исследователей могут иметь серьезные последствия для астробиологии и поиска внеземного разума (SETI).
Исследование провели Амедео Бальби, доцент кафедры астрономии и астрофизики Римского университета Тор Вергата, и Манасви Лингам, доцент кафедры аэрокосмических, физических и космических наук и кафедры химии и химической инженерии Флоридского технологического института (Florida Tech).
Идея о том, что цивилизации могут перегреть свою планету, уходит корнями в работы советского ученого Михаила Будыко. В 1969 году он опубликовал новаторское исследование под названием «Влияние колебаний солнечной радиации на климат Земли», в котором он утверждал, что вся энергия, которая потребляется человечеством, трансформируется в тепло. И основная часть этой энергии является дополнительным источником тепла.
«Простые расчеты показывают, что при нынешних темпах роста потребления энергии тепло, производимое человеком, менее чем за двести лет будет сопоставимо с энергией, поступающей от Солнца», - писал Будыко.
Это простое следствие того, что все производство и потребление энергии неизменно производят отходящее тепло. Хотя это отходящее тепло вносит лишь незначительный вклад в глобальное потепление по сравнению с выбросами углерода, долгосрочные прогнозы показывают, что это может измениться.
«Если производство отбросного тепла будет сохранять свой экспоненциальный рост в течение столетий, мы показываем, что это может в конечном итоге привести к полной потере обитаемости и гибели всей жизни на Земле», - заявил Лингам.
Ярким примером отработанного тепла, возникающего в результате экспоненциального роста развитой цивилизации, является появление Сферы Дайсона. В своей первоначальной статье «Поиск искусственных звездных источников инфракрасного излучения» Фримен Дайсон утверждал, что потребность в более пригодном для жизни пространстве и энергии может в конечном итоге побудить цивилизацию создать «искусственную биосферу, которая полностью окружает ее родительскую звезду».
Он утверждал, что такие мегаструктуры можно обнаружить с помощью инфракрасных приборов из-за «крупномасштабного преобразования звездного света в дальнее инфракрасное излучение», то есть они будут излучать отработанное тепло в космос.
«Нагрев, который мы исследуем в нашей статье, возникает в результате преобразования любой формы энергии и является неизбежным следствием законов термодинамики. Для современной Земли этот нагрев представляет собой лишь незначительную часть потепления, вызванного антропогенным парниковым эффектом. Однако, если глобальное потребление энергии продолжит расти нынешними темпами, этот эффект может стать значительным в течение нескольких столетий, потенциально влияя на пригодность Земли для жизни», — добавил Бальби.
Чтобы определить, сколько времени потребуется развитым цивилизациям, чтобы достичь точки, в которой они сделают свою родную планету непригодной для жизни, Балби и Лингам создали теоретические модели, основанные на Втором законе термодинамики.
После этого они применили модель к пригодности планет для жизни, рассмотрев околосолнечную обитаемую зону – то есть, орбиту, на которой планета будет получать достаточно солнечного излучения для поддержания жидкой воды на своей поверхности.
«Мы адаптировали расчет обитаемой зоны, стандартный инструмент в экзопланетных исследованиях. По сути, мы включили дополнительный источник тепла — вытекающий из технологической активности — наряду со звездным излучением», — сказал Балби.
Еще одним ключевым фактором, который учитывали ученые, были экспоненциальные темпы роста цивилизаций и их энергопотребления. Используя человечество в качестве шаблона, мы видим, что мировые темпы потребления энергии выросли с 5653 тераватт-часов (ТВт·ч) до 183 230 ТВт·ч между 1800 и 2023 годами.
Исследователи использовали эти данные, чтобы измерить последствия для обитаемости и определить максимальную продолжительность жизни развитой цивилизации после того, как она вступила в период экспоненциального роста. Они пришли к выводу, что максимальный срок службы техносфер составляет около 1000 лет, при условии, что они будут испытывать ежегодный темп роста около 1% в течение всего интересующего периода.
Ранее ученые предложили объяснение тому, почему мы до сих пор не встретили инопланетян.