Dans les années 1950, le célèbre physicien Enrico Fermi a posé la question qui résumait l'une des questions les plus difficiles de la recherche d'intelligence extraterrestre (SETI): "Où diable est tout le monde?" Ce qu'il voulait dire, étant donné l'âge de l'Univers (13,8 milliards d'années), le nombre de galaxies (entre 1 et 2 billions) et le nombre total de planètes, pourquoi l'humanité n'a-t-elle toujours pas trouvé de preuves d'intelligence extraterrestre?
Cette question, connue sous le nom de «paradoxe de Fermi», est quelque chose que les scientifiques continuent de méditer. Dans une nouvelle étude, une équipe de l'Université de Rochester a considéré que le changement climatique était peut-être la raison. En utilisant un modèle mathématique basé sur l'Anthropocène, ils ont examiné comment les civilisations et les systèmes planétaires co-évoluent et si les espèces intelligentes sont capables de vivre la durabilité avec leur environnement.
L'étude, intitulée «L'anthropocène généralisé: évolution des exo-civilisations et leur rétroaction planétaire», a récemment paru dans la revue scientifique Astrobiologie. L'étude a été dirigée par Adam Frank, professeur de physique et d'astronomie à l'Université de Rochester, avec l'aide de Jonathan Carroll-Nellenback (scientifique principal en informatique à Rochester) Marina Alberti de l'Université de Washington, et Axel Kleidon du Max Institut Planck de biogéochimie.
Aujourd'hui, le changement climatique est l'un des problèmes les plus urgents auxquels l'humanité est confrontée. Grâce aux changements survenus au cours des derniers siècles - c'est-à-dire la révolution industrielle, la croissance démographique, la croissance des centres urbains et la dépendance aux combustibles fossiles - les humains ont eu un impact significatif sur la planète. En fait, de nombreux géologues appellent l'ère actuelle «l'anthropocène» car l'humanité est devenue le plus grand facteur affectant l'évolution planétaire.
À l'avenir, les populations devraient encore augmenter, atteignant environ 10 milliards d'ici le milieu du siècle et plus de 11 milliards d'ici 2100. Pendant cette période, le nombre de personnes vivant dans les centres urbains augmentera également de façon spectaculaire, passant de 54% à 66% au milieu du siècle. En tant que tel, la question de savoir comment des milliards de personnes peuvent vivre de manière durable est devenue de plus en plus importante.
Prof. Frank, qui est également l'auteur du nouveau livre Lumière des étoiles: mondes extraterrestres et le destin de la Terre (qui s'appuie sur cette étude), a mené cette étude avec ses collègues afin d'aborder la question du changement climatique dans un contexte astrobiologique. Comme il l'a expliqué dans un communiqué de presse de l'Université de Rochester:
«L'astrobiologie est l'étude de la vie et de ses possibilités dans un contexte planétaire. Cela inclut les «exo-civilisations» ou ce que nous appelons habituellement les étrangers. Si nous ne sommes pas la première civilisation de l'univers, cela signifie qu'il y aura probablement des règles sur la façon dont le sort d'une jeune civilisation comme la nôtre progresse. "
En utilisant l'Anthropocène comme exemple, on peut voir comment les systèmes civilisation-planète co-évoluent, et comment une civilisation peut se mettre en danger par la croissance et l'expansion - dans ce que l'on appelle un «piège de progrès». Fondamentalement, à mesure que les civilisations se développent, elles consomment une plus grande partie des ressources de la planète, ce qui provoque des changements dans les conditions de la planète. En ce sens, le sort d’une civilisation se résume à la façon dont elle utilise les ressources de sa planète.
Afin d'illustrer ce processus, Frank et ses collaborateurs ont développé un modèle mathématique qui considère les civilisations et les planètes dans leur ensemble. Comme l'a expliqué le professeur Frank:
«Il s'agit de reconnaître que la conduite du changement climatique peut être quelque chose de générique. Les lois de la physique exigent que toute jeune population, en train de construire une civilisation énergivore comme la nôtre, ait un retour sur sa planète. Voir le changement climatique dans ce contexte cosmique pourrait nous donner une meilleure idée de ce qui nous arrive maintenant et comment y faire face. »
Le modèle était également basé sur des études de cas de civilisations éteintes, qui comprenaient le célèbre exemple de ce qui est advenu des habitants de Rapa Nui (alias l'île de Pâques). Selon des études archéologiques, les habitants du Pacifique Sud ont commencé à coloniser cette île entre 400 et 700 EC et sa population a culminé à 10 000 entre 1200 et 1500 EC.
Au 18e siècle, cependant, les habitants avaient épuisé leurs ressources et la population a diminué à seulement 2000. Cet exemple soulève le concept important connu sous le nom de «capacité de charge», qui est le nombre maximal d'espèces qu'un environnement peut supporter. Comme Frank l'a expliqué, le changement climatique est essentiellement la façon dont la Terre répond à l'expansion de notre civilisation:
«Si vous traversez un changement climatique très fort, votre capacité de charge peut baisser, car, par exemple, l'agriculture à grande échelle pourrait être fortement perturbée. Imaginez si le changement climatique provoquait l'arrêt de la pluie dans le Midwest. Nous ne serions pas en mesure de cultiver de la nourriture et notre population diminuerait. "
À l'aide de leur modèle mathématique, l'équipe a identifié quatre scénarios potentiels qui pourraient se produire sur une planète. Il s'agit notamment du scénario Décès, du scénario Durabilité, du scénario Collapse Without Resource Change et du scénario Collapse With Resource Change. dans le S'éteindre scénario, la population et l’état de la planète (par exemple, les températures moyennes) augmentent très rapidement.
Cela conduirait finalement à un pic de population, puis à un déclin rapide, car les conditions planétaires changeantes rendent la survie de la majorité de la population plus difficile. Finalement, un niveau de population stable serait atteint, mais ce ne serait qu'une fraction du pic de population. Ce scénario se produit lorsque les civilisations ne veulent pas ou ne peuvent pas passer de ressources à fort impact (pétrole, charbon, coupe à blanc) à des ressources durables (énergie renouvelable).
dans le Durabilité scénario, la population et les conditions planétaires augmentent toutes les deux, mais finissent par se retrouver avec des valeurs stables, évitant ainsi tout effet catastrophique. Ce scénario se produit lorsque les civilisations reconnaissent que les changements environnementaux menacent leur existence et réussissent la transition des ressources à fort impact vers des ressources durables.
Les deux derniers scénarios - Réduire sans changement de ressource et Réduire avec un changement de ressource - diffèrent sur un point clé. Dans le premier, la population et la température augmentent toutes les deux rapidement jusqu'à ce que la population atteigne un pic et commence à chuter rapidement - bien qu'il ne soit pas clair si l'espèce elle-même survit. Dans ce dernier, la population et la température augmentent rapidement, mais la population reconnaît le danger et fait la transition. Malheureusement, le changement arrive trop tard et la population s'effondre de toute façon.
À l'heure actuelle, les scientifiques ne peuvent pas dire avec certitude lequel de ces destins sera celui auquel l'humanité sera confrontée. Peut-être ferons-nous la transition avant qu'il ne soit trop tard, peut-être pas. Mais en attendant, Frank et ses collègues espèrent utiliser des modèles plus détaillés pour prédire comment les planètes réagiront aux civilisations et les différentes façons dont elles consomment de l'énergie et des ressources pour croître.
À partir de là, les scientifiques pourraient affiner leurs prévisions sur ce qui nous attend au cours de ce siècle et du prochain. C'est pendant cette période que des changements cruciaux auront lieu, notamment la croissance démographique susmentionnée et l'augmentation constante des températures. Par exemple, sur la base de deux scénarios qui mesuraient les augmentations de CO2 d'ici 2100, la NASA a indiqué que les températures mondiales pourraient augmenter de 2,5 ° C (4,5 ° F) ou de 4,4 ° C (8 ° F).
Dans le premier scénario, où les niveaux de CO2 atteignaient 550 ppm en 2100, les changements seraient durables. Mais dans ce dernier scénario, où les niveaux de CO2 ont atteint 800 ppm, les changements entraîneraient une perturbation généralisée des systèmes dont dépendent des milliards d'humains pour leur subsistance et leur survie. Pire que cela, la vie deviendrait intenable dans certaines régions du monde, entraînant des déplacements massifs et des crises humanitaires.
En plus d'offrir une résolution possible pour le paradoxe de Fermi, cette étude offre des conseils utiles aux êtres humains. En pensant aux civilisations et aux planètes dans leur ensemble - que ce soit la Terre ou les exoplanètes - les chercheurs seront en mesure de mieux prédire quels changements seront nécessaires à la civilisation humaine pour survivre. Comme Frank l'a averti, il est absolument essentiel que l'humanité se mobilise maintenant pour garantir que le pire des scénarios ne se produise pas ici sur Terre:
«Si vous modifiez suffisamment le climat de la Terre, vous ne pourrez peut-être pas le changer à nouveau. Même si vous reculez et commencez à utiliser l'énergie solaire ou d'autres ressources moins impactantes, il pourrait être trop tard, car la planète a déjà changé. Ces modèles montrent que nous ne pouvons pas simplement penser à une population évoluant seule. Nous devons penser à la co-évolution de nos planètes et civilisations. »
Et assurez-vous de profiter de cette vidéo qui aborde les recherches du professeur Frank et de son équipe, gracieuseté de l'Université de Rochester:
