Face au changement climatique, déforestation et perte de biodiversité, créer une version durable de la civilisation est l'une des tâches les plus urgentes de l'humanité. Mais face à cet immense défi, nous posons rarement la question la plus urgente de toutes :comment savoir si la durabilité est possible ? Les astronomes ont inventorié une part importante des étoiles de l'univers, galactique, comètes, et des trous noirs. Mais les planètes avec des civilisations durables sont-elles aussi quelque chose que l'univers contient ? Ou est-ce que chaque civilisation qui a pu surgir dans le cosmos ne dure que quelques siècles avant de tomber sous le changement climatique qu'elle déclenche ?

L'astrophysicien Adam Frank, professeur de physique et d'astronomie à l'université de Rochester, fait partie d'un groupe de chercheurs qui ont fait les premiers pas pour répondre à ces questions. Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Astrobiologie , le groupe, dont Frank, Jonathan Carroll-Nellenback, un informaticien senior à Rochester, Martina Alberti de l'Université de Washington, et Axel Kleidon de l'Institut Max Planck de biogéochimie—aborde ces questions d'un point de vue "astrobiologique".

"L'astrobiologie est l'étude de la vie et de ses possibilités dans un contexte planétaire, " dit Franck, qui est également l'auteur du nouveau livre Light of the Stars:Alien Worlds and the Fate of the Earth, qui s'appuie sur cette étude. "Cela inclut les" exo-civilisations "ou ce que nous appelons habituellement des extraterrestres."

Frank et ses collègues soulignent que les discussions sur le changement climatique ont rarement lieu dans ce contexte plus large, qui considère la probabilité que ce n'est pas la première fois dans l'histoire cosmique qu'une planète et sa biosphère ont évolué vers quelque chose comme ce que nous avons créé. sur Terre. "Si nous ne sommes pas la première civilisation de l'univers, " Franck dit, "Cela signifie qu'il y aura probablement des règles sur la façon dont le destin d'une jeune civilisation comme la nôtre progresse."

Au fur et à mesure que la population d'une civilisation augmente, elle utilise de plus en plus les ressources de sa planète. En consommant les ressources de la planète, la civilisation change les conditions de la planète. En bref, les civilisations et les planètes n'évoluent pas séparément les unes des autres; ils évoluent de façon interdépendante, et le sort de notre propre civilisation dépend de la façon dont nous utilisons les ressources de la Terre.

Afin d'illustrer la co-évolution des systèmes civilisation-planète, Frank et ses collaborateurs ont développé un modèle mathématique pour montrer comment une population technologiquement avancée et sa planète pourraient se développer ensemble. En pensant aux civilisations et aux planètes, même extraterrestres, dans leur ensemble, les chercheurs peuvent mieux prédire ce qui pourrait être nécessaire pour que le projet humain de civilisation survive.

"Le but est de reconnaître que la conduite du changement climatique peut être quelque chose de générique, " dit Frank. " Les lois de la physique exigent que toute jeune population, construire une civilisation énergivore comme la nôtre, va avoir des retours sur sa planète. Voir le changement climatique dans ce contexte cosmique peut nous donner une meilleure idée de ce qui nous arrive maintenant et comment y faire face. »

En utilisant leur modèle mathématique, les chercheurs ont découvert quatre scénarios potentiels qui pourraient se produire dans un système civilisation-planète :

1. Mortalité :La population et l'état de la planète (indiqué par quelque chose comme sa température moyenne) augmentent très rapidement. Finalement, la population atteint un pic puis décline rapidement à mesure que l'augmentation de la température planétaire rend les conditions de survie plus difficiles. Un niveau de population stable est atteint, mais ce n'est qu'une fraction de la population maximale. "Imaginez si 7 personnes sur 10 que vous connaissiez mouraient rapidement, " dit Frank. " Il n'est pas clair qu'une civilisation technologique complexe puisse survivre à ce genre de changement. "
2. Durabilité :La population et la température augmentent, mais finalement les deux atteignent des valeurs stables sans aucun effet catastrophique. Ce scénario se produit dans les modèles lorsque la population reconnaît qu'elle a un effet négatif sur la planète et passe de l'utilisation de ressources à fort impact, comme l'huile, aux ressources à faible impact, comme l'énergie solaire.
3. Effondrement sans changement de ressources :la population et la température augmentent rapidement jusqu'à ce que la population atteigne un pic et chute brutalement. Dans ces modèles, la civilisation s'effondre, bien qu'il ne soit pas clair si l'espèce elle-même disparaît complètement.
4. Effondrement avec changement de ressource :La population et la hausse des températures, mais la population reconnaît qu'elle est à l'origine d'un problème et passe des ressources à fort impact aux ressources à faible impact. Les choses semblent se stabiliser pendant un certain temps, mais la réponse s'avère être arrivée trop tard, et la population s'effondre de toute façon.

"Le dernier scénario est le plus effrayant, " dit Frank. " Même si tu as fait ce qu'il fallait, si tu as attendu trop longtemps, vous pourriez encore voir votre population s'effondrer."

Les chercheurs ont créé leurs modèles basés en partie sur des études de cas de civilisations éteintes, comme les habitants de l'île de Pâques. Les gens ont commencé à coloniser l'île entre 400 et 700 après JC et ont atteint un pic de population de 10, 000 entre 1200 et 1500 après JC. Au XVIIIe siècle, cependant, les habitants avaient épuisé leurs ressources et la population a chuté drastiquement à environ 2, 000 personnes.

Le dépérissement de la population de l'île de Pâques est lié à un concept appelé capacité de charge, ou le nombre maximum d'espèces qu'un environnement peut supporter. La réponse de la terre à la construction de la civilisation est ce qu'est vraiment le changement climatique, dit Franck. "Si vous traversez un changement climatique vraiment fort, alors votre capacité de charge peut baisser, car, par exemple, l'agriculture à grande échelle pourrait être fortement perturbée. Imaginez si le changement climatique empêchait la pluie de tomber dans le Midwest. Nous ne serions pas en mesure de cultiver de la nourriture, et notre population diminuerait."

À l'heure actuelle, les chercheurs ne peuvent pas prédire avec certitude le sort de la terre. Les prochaines étapes consisteront à utiliser des modèles plus détaillés de la façon dont les planètes pourraient se comporter lorsqu'une civilisation consomme de l'énergie sous quelque forme que ce soit pour se développer. En attendant, Frank lance un avertissement sobre.

"Si vous changez suffisamment le climat de la terre, vous ne pourrez peut-être pas le changer en arrière, " dit-il. " Même si vous avez reculé et commencé 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 toute seule. Nous devons penser à la co-évolution de nos planètes et civilisations."