Вчені попереджають, що Земля цілком може зануритися в хаос

Вплив людської діяльності на Землю може призвести до непередбачуваного хаосу, з якого немає повернення, підрахували фізики. Використовуючи теорію, створену для моделювання надпровідності, команда фізиків під керівництвом Алекса Бернадіні з Університету Порту в Португалії показала в препринтній статті цього року, що після певного моменту ми не зможемо відновити рівновагу клімату Землі.

Кінцева кількість людської діяльності може призвести до тепличної Землі, з якої немає повернення, показує дослідження. Вони детально описали свою роботу в документі, опублікованому в квітні 2022 року на сервері препринтів arXiv, який ще належить пройти рецензування.

«Наслідки зміни клімату добре відомі (посухи, хвилі спеки, екстремальні явища тощо)», — сказав Live Science минулого року фізик Орфеу Бертоламі. «Якщо Земна система потрапить в область хаотичної поведінки, ми втратимо будь-яку надію якось вирішити цю проблему».

Протягом кількох років екстремальні погодні явища, здається, відбуваються все частіше. Палахають лісові пожежі, лютують шторми, температура досягає нових рекордів. Кліматологи попереджають, що це є наслідком людської діяльності, такої як спалювання викопного палива, вирубка лісів і збільшення сільського господарства.

Це призвело до пропозиції щодо нової геологічної епохи: антропоцену, періоду, коли людська діяльність призвела до значного та помітного впливу на всю систему Землі, що складається з геосфери, біосфери, гідросфери та атмосфери.

Антропоцен слідував за голоценом, який почався близько 11 700 років тому, і вчені припускають, що він почався приблизно в середині 20-го століття – на піку ядерної ери. Бернадіні та його колеги вирішили змоделювати перехід від голоцену до антропоцену як фазовий перехід і відповідно розрахувати його майбутню траєкторію.

Фазові переходи дуже поширені. Термін стосується того, як матеріал переходить з одного стану в інший. Тверде тіло плавиться в рідину, рідина кипить у газ. Метал переходить із нормального стану в надпровідний. Кожен із них має переломну точку, коли стан рівноваги зазнає глибокого переходу в інший стан.

Земна система не є матеріалом, але дослідження показують, що моделювання фазових переходів можна використовувати для прогнозування змін клімату з деяким успіхом. Бернадіні та його колеги використали теорію Гінзбурга-Ландау, розроблену для моделювання надпровідності, і застосували її до антропоцену на основі температури, починаючи з точки рівноваги голоцену.

Зараз людський вплив обмежений. Наш світ має обмежену кількість придатного для життя простору, обмежену кількість ресурсів і обмежену швидкість, з якою ми можемо їх використовувати. Враховуючи цю максимальну здатність, дослідники вирішили нанести на карту можливі наслідки антропоценового фазового переходу за допомогою логістичної карти, інструменту для дослідження того, як складні результати й навіть хаос можуть розвиватися з простої точки.

Їх результати показали, що ми не обов’язково прямуємо до певної кліматичної загибелі. Ми могли б слідувати цілком регулярній і передбачуваній траєкторії, кінцевою точкою якої є стабілізація клімату при вищій середній температурі, ніж у нас зараз. Це… все ще не чудово, враховуючи смертельні наслідки, які ми вже бачимо на людях та інших тваринах.

Але в більш екстремальному кінці Земля зазнає хаосу. Це означає, що система планети еволюціонує до хаотичної поведінки – екстремальних сезонних коливань і погодних явищ – що перешкоджає прогнозуванню майбутньої поведінки системи, унеможливлюючи її пом’якшення. Це означає, що нам буде надзвичайно важко, якщо не неможливо, повернутися до стабільного клімату.

«Розділивши людську діяльність на кілька компонентів, ми вивчили випадок, де лише два з цих компонентів дотримувалися логістичних карт і взаємодіяли один з одним», — пишуть дослідники.

«Навіть у цьому простому випадку ми спостерігали появу хаотичної поведінки в точках рівноваги земної системи. Це призводить до потенційно важливих наслідків, якщо принаймні деякі компоненти людської діяльності дійсно відповідають логістичним картам, що є цілком розумною гіпотезою, враховуючи фізичні обмеження загальнопланетної системи, в якій ми живемо».

Цей результат не є неминучим, і це є певним полегшенням. Але дослідники кажуть, що ми повинні розглядати це як реальну можливість для розробки стратегій пом’якшення зміни клімату та управління земною системою в майбутньому. Джерело