Цивилизации могут перегреть свои планеты за 1000 лет
Средняя глобальная температура Земли неуклонно растет. По данным NOAA, с 1850 года планета нагревалась со скоростью 0.06°C за десятилетие (всего ~1.11°C). С 1982 года рост ускорился до 0.20°C за десятилетие. Прогнозируется увеличение на 1.5–2°C к середине века из-за сжигания ископаемого топлива.
Новое исследование предполагает, что рост температуры — долгосрочная проблема для любых развитых цивилизаций, а не только следствие использования ископаемого топлива. Повышение температуры планеты может быть неизбежным результатом экспоненциального роста потребления энергии.
Авторы исследования:
Статья "Waste Heat and Habitability: Constraints from Technological Energy Consumption" размещена на сервере препринтов arXiv и готовится к публикации в Astrobiology.
Источник проблемы: побочное тепло
Идея восходит к работе советского ученого Михаила И. Будыко (1969 г.). Он отмечал, что вся энергия, используемая человечеством, превращается в тепло. Простые расчеты показывали, что при текущих темпах роста через 200 лет это тепло станет сравнимо с энергией, получаемой от Солнца.
Побочное тепло — неизбежное следствие производства и потребления энергии по законам термодинамики. Сейчас его вклад в глобальное потепление минимален по сравнению с выбросами парниковых газов. Однако, как пояснил Лингам:
Если производство побочного тепла будет расти по экспоненте в течение следующего столетия, это может привести к дополнительному повышению температуры на 1°C, независимо от парникового эффекта. Если этот рост продолжится веками, это может привести к полной потере обитаемости Земли.
Классический пример — Сфера Дайсона. Такая мегаструктура, полностью окружающая звезду для сбора энергии, была бы обнаружена по излучению в дальнем инфракрасном диапазоне — то есть по ее побочному теплу.
Модель и выводы
Исследователи создали теоретическую модель, основанную на Втором законе термодинамики и концепции обитаемой зоны (CHZ). Они добавили технологический нагрев к стандартному расчету, получаемому от звезды.
Ключевой фактор — экспоненциальный рост цивилизаций и их энергопотребления (по аналогии со Шкалой Кардашёва). Потребление энергии человечеством выросло с 5 653 ТВт·ч в 1800 году до 183 230 ТВт·ч в 2023-м.
Экстраполируя эту тенденцию, ученые оценили максимальный срок существования технологической сферы (техносферы) в период экспоненциального роста.
Главный вывод: максимальный срок жизни техносферы составляет около 1000 лет, при условии ежегодного роста энергопотребления примерно на 1% на протяжении этого периода.
Значение для SETI и будущего
Результаты важны для человечества и поиска внеземного разума (SETI). Эффект побочного тепла может быть существенным для любой технологической цивилизации на других планетах. Это может влиять на стратегию поиска и частично объяснять парадокс Ферми.
Исследователи также указывают на возможные пути смягчения проблемы:
- Использование технологий для противодействия нагреву (например, звездный щит).
- Перенос технологической инфраструктуры за пределы планеты в космос.
- Снижение энергопотребления за счет замедления роста.
Какой из этих сценариев наиболее вероятен — предсказать невозможно, но их реализация повлияла бы на наблюдаемые техносигнатуры.