Hvor meget af solsystemet skal betegnes som vildmark?

En illustration, der viser planeterne i solsystemet Ms. Tech

Mennesker er berømt dårlige til at forudsige virkningen af ​​eksponentiel vækst. Problemet demonstreres af følgende spørgsmål, ofte stillet til intetanende elever.

En koloni af bakterier vokser i en petriskål og fordobles i størrelse hver dag. Det fylder skålen på den 100. dag og udløser et befolkningskrak. Hvilken dag er petriskålen halvfuld?

Svaret er på den 99. dag, et resultat, der er matematisk trivielt og alligevel har magten til at overraske. Sandheden er, at mennesker bare ikke har udviklet sig til at tænke intuitivt om eksponentielle forandringer.

Denne vanskelighed har vigtige konsekvenser for vores miljø, og hvordan vi skal bruge de ressourcer, det tilbyder. Den globale befolkning er fordoblet to gange i de sidste hundrede år eller deromkring. Den globale økonomi fordobles i størrelse hvert 20. år.

Et stigende antal mennesker advarer om, at vi skal undgå 99.-dags-scenariet – selvom det langt fra er klart, at vi kunne genkende det, hvis vi var midt i det.

En potentiel løsning er, at menneskeheden ekspanderer ind i solsystemet. Stenagtige kroppe som månen og Mars er oplagte mål for kolonisering. Og asteroider ligner fristende kilder til værdifulde mineraler for rumminearbejdere. Faktisk stimulerer udsigten til en fri for alle allerede en ny rumalder.

Men solsystemet er også en begrænset ressource, omend en stor. Og det rejser det vigtige spørgsmål om, hvordan vi skal kontrollere udnyttelsen af ​​den. Især hvor meget af solsystemet skal holdes som vildmark?

I dag får vi et svar takket være arbejdet fra Martin Elvis ved Harvard Smithsonian Center for Astrophysics og Tony Milligan ved Kings College London. De har undersøgt arten af ​​eksponentiel vækst og siger, at vores begrænsede evne til at forudsige dens påvirkning betyder, at vi bør tage dette i betragtning, når vi begrænser, hvordan solsystemet kan udnyttes.

De beregner, at mennesker skal have lov til at udnytte en ottendedel af solsystemet, mens resten betegnes som vildmark. Og de advarer om, at med de nuværende vækstrater kan denne grænse nås inden for 400 år.

Forskernes begrundelse er ligetil. Når et system oplever eksponentiel vækst og har brugt en ottendedel af dets ressourcer, har det tre perioder med fordobling tilbage, indtil alle ressourcerne er opbrugt – et punkt, som Elvis og Milligan kalder superudnyttelse. Vores begrænsede evne til at se fremad, indtil sådanne processer er langt fremme, tyder på, at vi bør sætte os selv en 'tripwire', der giver os mindst 3 fordobling af spillerum, siger de.

Hvorfor tre fordoblinger? I denne slags systemer kan små målefejl føre til store fejl i forudsigelser. Derfor går forskerne ikke ind for en skærpet grænse. Et mere restriktivt 1/16- eller 1/32-princip har det problem, at en mindre fejl i estimering af vækstraten kan føre til en større fejl i forudsigelsen af, hvornår superudnyttelse vil blive nået, siger de.

De er heller ikke modstandere af vækst eller udnyttelse, som de ser som en vigtig del af menneskehedens fremtid. [En ottendedel-princippet] udelukker kun ubegrænset eller løbsk vækst, siger de.

Så hvor lang tid har vi? For at måle et realistisk vækstniveau har Elvis og Milligan brugt jernudbytning siden den industrielle revolution. Dette er vokset med en gennemsnitlig hastighed på 3,5 % om året, hvilket fører til en fordobling hvert 20. år.

De beregner derefter, hvordan en lignende vækstrate ville udspille sig på en interplanetarisk skala. Deres beregninger tyder på, at ottendedelen ville være nået om 400 år. På det tidspunkt ville de næste fordoblingsperioder være afgørende. På det tidspunkt ville der kun være 60 år tilbage til at omstille det økonomiske system til nye 'steady state'-forhold, siger de.

For at forhindre dette skal meget af solsystemet beskyttes, men præcis hvad er et vanskeligt emne. Elvis og Milligan foreslår, at planeter skal beskyttes af overfladeareal og asteroider efter volumen. Solen bør helt udelukkes fra beregningerne, og Elvis og Milligan siger, at Jupiter - som har mere masse end alle de andre planeter tilsammen - også kunne udelukkes.

Så er der Kuiperbæltet – bæltet af iskolde objekter, der kredser ud over Neptun – og den langt mindre velforståede Oort-sky af kometer endnu længere væk. Elvis og Milligan siger, at inddragelse af disse regioner i beregningerne ikke ændrer konklusionerne væsentligt. Massen af ​​materiale i Kuiperbæltet tilføjer yderligere tre fordoblingstider, eller 60 år, til beregningerne, og Oort-skyen tilføjer yderligere 80 år.

Uanset hvad er tid kostbar, da der er ringe udsigt til at udvinde andre stjernesystemer, fordi de involverede afstande er for store. Rejsetider, som allerede er målt i årtier for Oort-skyen, stiger til århundreder for alt andet end mikroskopiske masser på disse interstellare afstande, siger de. Hvad angår ressourcer, er vores solsystem et lukket system.

Men det burde give rigeligt, selv med en ottendedels grænse på plads. Elvis og Milligan beregner, at det burde være muligt at bygge millioner af solomkransende ringe med disse ressourcer. Det burde være nok at gå videre med, selvom en Dyson-sfære måske er uden for rækkevidde, siger de og henviser til Freeman Dysons berømte idé om, at en tilstrækkeligt avanceret, energihungrende civilisation fuldstændigt kunne omringe sin værtsstjerne med en kugle, der fanger al dens udsendte energi.

Den teknologi, der kræves til det, er i øjeblikket uden for menneskeheden. Og så er det let at forestille sig, at ideen om at beskytte solsystemet nu er noget for tidlig.

Men den nuværende interesse for asteroidminedrift kan ændre det snart. Begrundelsen for at vedtage en ottendedel-princippet så langt i forvejen er, at det kan være langt nemmere at implementere principielle begrænsninger på et tidligt tidspunkt, frem for senere, når der er opstået egne og konkurrerende interesser, siger de.

Naturligvis beskytter menneskeheden allerede nogle dele af solsystemet mod udnyttelse. Men indsatsen på Jorden har været begrænset. US Wilderness Act fra 1964 beskytter berømt enorme områder af USA; det tidligere Sovjetunionen beskyttede også Belovezhskaya pushcha , et af de sidste tilbageværende områder med urskov i Europa, selvom denne region i Hviderusland nu er truet.

Og alligevel er kun 12% af Jordens landareal beskyttet, og kun 6% af verdenshavene. Når disse grænser er nået, vil der være kostbar lidt tid til at ændre kurs.

Elvis og Milligans argument er, at hvis vi vil forhindre en lignende fejl i rummet, skal vi handle nu.

Ref: arxiv.org/abs/1905.13681 : Hvor meget af solsystemet skal vi forlade som vildmark?

skjule