Klimawandel zwangsläufige Zivilisationsfolge?

Außerirdische Apokalypse: Heilmittel Nachhaltigkeit

Mit der Frage, ob es den selbstverschuldeten Klimawandel nur auf der Erde gibt, beschäftigten sich ein Astrophysiker, ein Biogeochemiker und eine Ökologin im Rahmen einer wissenschaftlichen Studie (“Das Anthropozän generalisiert: Entwicklung von Exo-Zivilisationen und ihr planetarisches Feedback”). In einer Studie, in der sie den Zusammenhang zwischen Zivilisationen und Klima untersuchen, und die in der Zeitschrift Astrobiology veröffentlicht wurde, kommen sie kamen zu dem Schluss: Hausgemachter Klimawandel ist nichts Neues und auch nichts, was nur für unseren Planeten gilt. Das Erfolgsrezept für das Überleben ist dabei aus Sicht der Forscher die Umstellung auf Nachhaltigkeit.

Eine Fallstudie der Osterinsel diente zum Teil als Grundlage für ein mathematisches Modell, das zeigt, wie sich eine technologisch fortgeschrittene Bevölkerung und ihr Planet gemeinsam entwickeln oder zusammenbrechen können.

Astrophysiker Adam Frank, Professor für Physik und Astronomie an der Universität Rochester, Jonathan Carroll-Nellenback, Computer-Wissenschaftler in Rochester,   Marina Alberti von der University of Washington und Axel Kleidon vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in  Jena schufen ihr Modell, um zu veranschaulichen, wie Zivilisation-Planet-Systeme zusammenwachsen.

Angesichts des Klimawandels, der Entwaldung und des Verlusts der biologischen Vielfalt ist die Schaffung einer nachhaltigen Zivilisation eine der vordringlichsten Aufgaben der Menschheit. Doch wenn wir uns dieser immensen Herausforderung stellen, stellen wir uns selten die vielleicht drängendste Frage: Woher wissen wir, ob Nachhaltigkeit überhaupt möglich ist? Astronomen haben einen beträchtlichen Anteil der Sterne, Galaxien, Kometen und Schwarzen Löcher des Universums inventarisiert. Aber sind Planeten mit nachhaltigen Zivilisationen auch etwas, was das Universum enthält? Oder dauert jede Zivilisation, die im Kosmos entstanden ist, nur wenige Jahrhunderte, bevor sie dem von ihr ausgelösten Klimawandel unterliegt?

Frank gehört zu einer Gruppe von Forschern, die die ersten Schritte zur Beantwortung dieser Fragen unternommen haben. In ihrer neuen Studie geht die Gruppe auf diese Fragen aus einer “astrobiologischen” Perspektive ein. “Astrobiologie ist die Erforschung des Lebens und seiner Möglichkeiten im planetarischen Kontext”, sagt Frank, der auch Autor des neuen Buches Licht der Sterne ist: Außerirdische Welten und das Schicksal der Erde, das sich auf diese Studie stützt. “Das schließt ‘Exo-Zivilisationen’ oder das ein, was wir normalerweise Aliens nennen.”

Frank und seine Kollegen weisen darauf hin, dass Diskussionen über den Klimawandel selten in diesem breiteren Kontext stattfinden, der die Wahrscheinlichkeit berücksichtigt, dass dies nicht das erste Mal in der kosmischen Geschichte ist, dass sich ein Planet und seine Biosphäre zu dem entwickelt haben, was wir auf der Erde geschaffen haben. “Wenn wir nicht die erste Zivilisation des Universums sind”, sagt Frank, “dann gibt es wahrscheinlich Regeln, wie das Schicksal einer jungen Zivilisation wie unserer eigenen voranschreitet.”

Während die Bevölkerung einer Zivilisation wächst, verbraucht sie immer mehr Ressourcen ihres Planeten. Durch den Verbrauch der Ressourcen des Planeten verändert die Zivilisation die Bedingungen des Planeten. Kurz gesagt, Zivilisationen und Planeten entwickeln sich nicht getrennt voneinander; sie entwickeln einander, und das Schicksal unserer eigenen Zivilisation hängt davon ab, wie wir die Ressourcen der Erde nutzen.

Um zu veranschaulichen, wie sich Zivilisation-Planet-Systeme gemeinsam entwickeln, entwickelten Frank und seine Mitarbeiter ein mathematisches Modell, das zeigt, wie sich eine technologisch fortgeschrittene Bevölkerung und ihr Planet gemeinsam entwickeln können. Indem man an Zivilisationen und Planeten – auch an fremde – als Ganzes denkt, können Forscher besser vorhersagen, was für das Überleben des menschlichen Zivilisationsprojekts erforderlich sein könnte.

“Es geht darum zu erkennen, dass der Klimawandel etwas Allgemeines sein kann”, sagt Frank. “Die Gesetze der Physik verlangen, dass jede junge Bevölkerung, die eine energieintensive Zivilisation wie die unsere aufbaut, Rückmeldung über ihren Planeten erhält. Wenn wir den Klimawandel in diesem kosmischen Kontext sehen, können wir besser verstehen, was jetzt mit uns geschieht und wie wir damit umgehen sollen.”
Mit ihrem mathematischen Modell fanden die Forscher vier mögliche Szenarien, die in einem Zivilisationsplanetensystem auftreten könnten:

  • Absterben: Die Bevölkerung und der Zustand des Planeten (etwa durch seine Durchschnittstemperatur) steigen sehr schnell an. Schließlich steigt die Bevölkerung an und sinkt dann rapide, da die steigende Temperatur der Planeten das Überleben erschwert. Ein stabiles Bevölkerungsniveau wird erreicht, aber es ist nur ein Bruchteil der Spitzenbevölkerung. “Stell dir vor, wenn 7 von 10 Leuten, die du kennst, schnell sterben würden”, sagt Frank. “Es ist nicht klar, dass eine komplexe technologische Zivilisation diese Art von Veränderung überleben könnte.”
  • Nachhaltigkeit: Die Bevölkerung und die Temperatur steigen, aber schließlich kommen beide zu konstanten Werten ohne katastrophale Auswirkungen. Dieses Szenario tritt in den Modellen auf, wenn die Bevölkerung erkennt, dass es sich negativ auf den Planeten auswirkt und von der Nutzung von Ressourcen mit hohem Einfluss, wie z.B. Öl, auf Ressourcen mit geringem Einfluss, wie z.B. Solarenergie, umschaltet.
  • Komprimieren ohne Ressourcenänderung: Sowohl die Bevölkerung als auch die Temperatur steigen rapide an, bis die Bevölkerung einen Höhepunkt erreicht hat und stark sinkt. In diesen Modellen bricht die Zivilisation zusammen, obwohl nicht klar ist, ob die Art selbst vollständig aussterben wird.
  • Kollabieren mit Ressourcenwechsel: Die Bevölkerung und der Temperaturanstieg, aber die Bevölkerung erkennt, dass sie ein Problem verursacht und wechselt von Ressourcen mit hohem Einfluss auf Ressourcen mit niedrigem Einfluss. Die Dinge scheinen sich für eine Weile zu stabilisieren, aber die Reaktion stellt sich als zu spät heraus, und die Bevölkerung bricht ohnehin zusammen.

[note Abstrakt der Veröffentlichung in Astrobiology:
“Wir präsentieren einen Rahmen für die Untersuchung generischer Verhaltensweisen, die in der Interaktion zwischen einer ressourcenschonenden technologischen Zivilisation (einer Exo-Zivilisation) und der planetarischen Umgebung, in der sie sich entwickelt, möglich sind. Mit Methoden aus der Theorie dynamischer Systeme führen wir eine Reihe von einfachen Gleichungen ein, die eine Bevölkerung modellieren, die Ressourcen für den Betrieb einer technologischen Zivilisation verbraucht und das Feedback, das diese Ressourcen auf den Zustand des Wirtsplaneten ausüben. Die Rückmeldungen können den Planeten aus dem Ausgangszustand der Zivilisation vertreiben und in Bereiche führen, die seiner Nachhaltigkeit abträglich sind.
Unsere Modelle konzeptualisieren das Problem vor allem in Form von Rückkopplungen von der Ressourcennutzung auf die gekoppelten Planetensysteme. Darüber hinaus modellieren wir auch die Vorteile des Bevölkerungswachstums, die sich aus der Nutzung dieser Ressourcen ergeben. Wir stellen drei Modelle mit zunehmender Komplexität vor:

  1. Zivilisations-planetarische Interaktion mit einer einzigen Ressource;
  2. Zivilisations-planetarische Interaktion mit zwei Ressourcen, von denen jede ein unterschiedliches Niveau der Rückkopplung des Planetensystems hat;
  3. Zivilisations-planetarische Interaktion mit zwei Ressourcen und nichtlineares planetarisches Feedback (d.h. Ausreißer).
    Alle drei Modelle zeigen unterschiedliche Klassen von Exo-Zivilisationstrajektorien. Wir finden einen reibungslosen Einstieg in langfristige, “nachhaltige” Dauerzustände. Wir finden auch einen Bevölkerungsboom, gefolgt von verschiedenen Ebenen des “Absterbens”. Unsere Ergebnisse sind Teil eines Programms zur Entwicklung einer “Astrobiologie des Anthropozäns”, in dem Fragen der Nachhaltigkeit, die sich auf das gekoppelte Erdsystem beziehen, in ihrem eigentlichen astronomischen/planetaren Kontext gesehen werden können. Abschließend diskutieren wir die Implikationen unserer Ergebnisse sowohl für das gekoppelte Erdsystem als auch für die Berücksichtigung von Exozivilisationen in der kosmischen Geschichte.]

->Quellen: