Hvis vi ikke var den første industrielle civilisation på Jorden, ville vi så nogensinde vide det?

Silurianerne er en art af firben-lignende væsen, der dukkede op i kult-science fiction-tv-showet Dr. Who . De opnåede industriel ekspertise for omkring 450 millioner år siden, længe før mennesker udviklede sig på Jorden.

Silurerne er selvfølgelig fiktive. Men ideen om avanceret forhistorisk liv er spændende og rejser en række interessante spørgsmål. Ikke mindst af disse er dette: Hvis en industriel civilisation havde eksisteret i fortiden, hvilke spor ville den så have efterladt?

I dag får vi et svar takket være Gavin Schmidt ved NASA Goddard Institute for Space Studies i New York city og Adam Frank ved University of Rochester. Disse fyre har et navn for ideen om, at en industriel civilisation kan have været forud for menneskeheden: den siluriske hypotese. De studerer signaturen, som vores egen civilisation sandsynligvis vil efterlade sig, og spørger, om den vil kunne spores millioner af år fra nu. Deres konklusion er, at vores sandsynlige indvirkning på planeten vil være håndgribelig, men på nogle måder svær at skelne fra forskellige andre begivenheder i den geologiske optegnelse.

Deres arbejde har nogle interessante implikationer for, hvordan vi bør studere Jorden og den indvirkning, vi har på den. Forskningen skal også hjælpe astrobiologer med at beslutte, hvad de skal kigge efter andre steder i universet.

Schmidt og Frank begynder med at redegøre for, hvor lidt vi ved om oldtidens Jord. Den ældste del af Jordens overflade er Negev-ørkenen i det sydlige Israel, som er 1,8 millioner år gammel. Ældre overflader findes kun i udsatte områder eller som følge af minedrift og boreoperationer. I betragtning af disse begrænsninger, beviserne for aktivitet ved Homo sapiens strækker sig omkring 2,5 millioner år tilbage - egentlig ikke så langt i geologisk henseende.

Havbunden er også relativt ung, fordi havskorpen konstant genbruges. Som følge heraf dateres alt havsediment efter juraperioden og er derfor mindre end 170 millioner år gammelt.

Under alle omstændigheder, siger Schmidt og Frank, er den brøkdel af livet, der bliver forstenet, lille. Dinosaurer strejfede omkring på Jorden i omkring 180 millioner år, og alligevel eksisterer der kun et par tusinde næsten komplette eksemplarer. Moderne mennesker har kun eksisteret i nogle få titusinder af år. Arter så kortlivede som Homo sapiens (indtil videre) er måske slet ikke repræsenteret i den eksisterende fossiloptegnelse, siger Schmidt og Frank.

Hvad med menneskelige artefakter - veje, bygninger, dåser med bagt bønne og siliciumchips? Det er heller ikke sandsynligt, at disse overlever længe eller vil blive fundet, selvom de gør det. Det nuværende urbaniseringsområde er mindre end 1 % af jordens overflade, påpeger forskerne.

Vi konkluderer, at for potentielle civilisationer ældre end omkring 4 millioner år, er chancerne for at finde direkte beviser for deres eksistens via objekter eller fossiliserede eksempler på deres befolkning lille, siger de.

Men der er en anden type beviser: Vores civilisation efterlader også et kemisk fodaftryk.

Schmidt og Frank er interesserede i industrisamfund, som de definerer som dem, der er i stand til at udvinde energi fra miljøet. Ifølge denne definition har menneskeheden været industriel i omkring 300 år. Siden midten af ​​det 18. århundrede har mennesker frigivet over 0,5 billioner tons fossilt kulstof via afbrænding af kul, olie og naturgas, siger Schmidt og Frank.

Det har haft en betydelig indflydelse på planeten. Da alt dette kulstof oprindeligt var biologisk, indeholder det mindre kulstof-13 end den meget større pulje af uorganisk kulstof. Frigivelsen ændrer derfor forholdet mellem C-13 og C-12, en signatur, der burde være synlig i den geologiske registrering.

Temperaturstigningen forårsaget af denne kulstoffrigivelse er omkring 1 °C. Dette bør også have en observerbar signatur: den måde, den ændrer den isotopiske ration af oxygen-18 i carbonater. Landbrug og nitrogen-cykling i gødning ændrer også nitrogens isotopsignatur.

Landbrug og skovrydning øger begge jorderosion, ligesom øget nedbør på grund af global opvarmning. Så havets sediment burde også ændre sig, takket være eroderet jord, der skylles ud i havet.

Oven i alt dette er brugen af ​​metaller som bly, krom, rhenium, platin og guld steget takket være minedrift. Og disse vil formentlig blive skyllet ud i havet med større hastigheder end før industrialiseringen.

Mennesker ændrer også fossiloptegnelsen. Der har været en udbredt stigning i smådyr som mus og rotter. Det burde være mærkbart, og det samme vil den øgede udryddelsesrate for andre arter. Store pattedyrudryddelser, der fandt sted i slutningen af ​​sidste istid, vil også være forbundet med begyndelsen af ​​antropocæn, siger Schmidt og Frank.

Så er der de kemikalier, vi laver. Menneskeheden har frigivet store mængder syntetiske chlorerede forbindelser til miljøet sammen med enorme mængder plastik. Hvor længe disse kemikalier eller deres datterprodukter vil være sporbare, er ikke klart.

Der er endda mulighed for en nuklear signatur, måske fra en civilisationsende krig. Mærkeligt nok varer virkningerne af en sådan krig måske ikke længe i geologisk henseende. Halveringstiden for de fleste af disse elementer er bare for korte til at være relevante på denne tidsskala.

To mulige undtagelser er plutonium-244 med en halveringstid på 80,8 millioner år og curium-247 med en halveringstid på 15 millioner år. [Disse] ville være sporbare i en stor del af den relevante tidsperiode, hvis de blev deponeret i tilstrækkelige mængder, f.eks. som et resultat af en atomvåbenudveksling, siger forskerne.

Schmidt og Franks konkluderer, at menneskehedens eksistens burde være synlig i den geologiske optegnelse. Det antropocæne lag i havets sediment vil være brat og multivariat, bestående af tilsyneladende samtidige specifikke toppe i flere geokemiske proxies, biomarkører, grundstofsammensætning og mineralogi, siger de.

Denne signatur er dog muligvis ikke unik. Forskerne har identificeret en række begivenheder i den geologiske optegnelse, der ligner den påvirkning, mennesker har (se diagram). For eksempel skete en pludselig global ændring i kulstof- og iltisotopniveauer for omkring 56 millioner år siden i en begivenhed kendt som Paleocæn-Eocæn Thermal Maximum.

Dette faldt sammen med en stor stigning i kulstofniveauer og en temperaturstigning på mellem 5 og 7 °C over en periode på 200.000 år eller deromkring, blot et nys i geologiske termer.

Ingen ved, hvad der forårsagede denne begivenhed, men en idé er, at på dette tidspunkt udvidede magmatisk sten i Nordatlanten sig til organisk sediment, opvarmede det og frigjorde kulstof. Denne nordatlantiske magmatiske provins blev senere til Island og beslægtede landmasser.

Det er ikke den eneste uforklarlige ændring i den geologiske signatur. Talrige andre ændringer i temperatur, kulstofaflejringer, saltholdighed i havet og så afventer forklaring. Der er utvivlsomt ligheder mellem tidligere pludselige begivenheder i den geologiske optegnelse og den sandsynlige antropocæne signatur i den kommende geologiske optegnelse, siger Schmidt og Frank.

Selvfølgelig indikerer ingen af ​​disse begivenheder tilstedeværelsen af ​​en tidligere industriel civilisation. Den siluriske hypotese kan ikke betragtes som sandsynlig, blot fordi ingen anden gyldig idé præsenterer sig selv, siger Schmidt og Frank, som er ivrige efter at afværge ubegrænsede spekulationer.

Ikke desto mindre rejser deres arbejde nogle spændende spørgsmål og peger på værdien af ​​yderligere forskning om, hvor længe syntetiske forbindelser vil overleve i miljøet. Vi anbefaler yderligere syntese og undersøgelse af persistensen af ​​unikke industrielle biprodukter i havsedimentmiljøer, siger Schmidt og Frank og tilføjer: Er der andre klasser af forbindelser, der vil efterlade unikke spor i sedimentgeokemien på flere millioner års tidsskalaer?

Det er interessant arbejde skrevet i et underholdende blad. Den udforsker en usædvanlig idé, der har potentialet til at ændre den måde, vi tænker om menneskeheden på, og placerer vores indflydelse i et bredere perspektiv. Det giver også en baggrund for astrobiologer, der studerer andre planeter.

Mars var engang meget vådere og varmere. Hvis det nogensinde har været vært for et industrisamfund, kortlægger dette papir nogle af de signaturer, der kan dukke op i den geologiske optegnelse der. Også Venus var igen gæstfri. Så er der Europas oceaner og i sidste ende planeter omkring andre stjerner.

Ikke desto mindre kan vores industrielle civilisation være unik i universet. Men meget mere spændende er muligheden for, at det blot er en af ​​mange, måske millioner af andre. Schmidt og Frank har udstukket noget af grundlaget for at finde dem.

Ref: arxiv.org/abs/1804.03748 : The Silurian Hypothesis: Ville det være muligt at opdage en industriel civilisation i den geologiske optegnelse?

skjule