Studie: Können (außerirdische) Zivilisationen einen selbst herbeigeführten Klimawandel überstehen?

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Auch Studien über den Niedergang der Rapa-Nui-Kultur auf der sog. Osterinsel bildet eine der Grundlagen der Studie über die Frage, ob auch andere (außerirdische) Zivilisationen einen selbst herbeigeführten Klimawandel überhaupt überstehen könnten. In Anlehnung an die berühmten Steinköpfe der Osterinsel, die sog. Moais, hat sich der Künstler hier zur Interpretation der Überreste einer vergangenen außerirdischen Zivilisation inspirieren lassen (Illu.).

Copyright: University of Rochester / Michael Osadciw

Rochester (USA) – Gibt es im Universum dauerhaft existierende Zivilisationen – oder überdauern alle Zivilisationen immer nur wenige Jahrhunderte, bevor sie dem einem selbst hervorgerufenen Klimawandel zum Opfer fallen? Mit einem mathematischen Modell haben sich Astrophysiker nun der Frage genähert, wie sich technologisch fortgeschrittene und ihr Planet gemeinsam entwickeln und betrachten damit zivilisationsbedingten Klimawandel erstmals in einem kosmischen Kontext.

Angesichts des Klimawandels, der Entwaldung und dem Rückgang der Artenvielfalt, ist die Entwicklung einer nachhaltigen Version von Zivilisation eines der dringlichsten Ziele auf unserem Planeten. „Doch angesichts dieser enormen Aufgabe, stellen wir uns nur sehr selten die Frage, ob eine technologisch fortgeschrittene Zivilisation überhaupt möglich ist, die gleichzeitig nachhaltig und dauerhaft ist“, kommentiert der Astrophysiker Adam Frank, von der University of Rochester. „Während Astronomen bereits Bestandaufnahmen von Galaxien, Sternen, Planeten, Kometen bis hin zu Schwarzen Löchern im Universum erstellt haben, bleibt die Frage weiterhin offen, ob es in unserem Universum überhaupt Planeten mit nachhaltigen fortschrittlichen Zivilisationen gibt oder ob jede Zivilisation nur wenige Jahrhunderte oder Jahrtausende bestehen kann?“

Gemeinsam mit Kollegen – u.a. vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena –  hat Frank versucht, sich dieser Frage anhand mathematischer Modelle zu nähern und die ersten Ergebnisse aktuell im Fachjournal „Astrobiology“ (DOI: 10.1089/ast.2017.1671) veröffentlicht.

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„Astrobiologie ist die Erforschung von Leben und allen seiner Möglichkeiten in einem planetaren Kontext“, erläutert Fran und führt dazu weiter aus: „Dazu gehören auch sog Exo-Zivilisationen bzw. das, was wir allgemein als ‚Aliens‘ bezeichnen.“ Bislang sei jedoch die Frage nach dem zivilisationsbedingten Klimawandel in diesem Zusammenhang nur selten diskutiert worden. „Wir haben uns die Frage gestellt, ob die Erde und ihre Menschheit vielleicht nicht das erste Beispiel in der Geschichte des Kosmos darstellen, innerhalb dessen ein sich ein Planet und seine Biosphäre zu etwas entwickelt haben, was man mit dem vergleichen könnte, was wir Menschen auf der Erde geschaffen haben.

Sollten wir nicht die erste Zivilisation im Universum sein, so bedeutet das, dass es vermutlich Regeln für das Schicksal von jungen Zivilisationen wie unsere eigene geben könnte“.

Mit Wachstum und Fortschritt einer Population, nimmt auch deren Verbrauch der planetaren Ressourcen zu, wodurch die jeweilige Zivilisation zwangsläufig den Zustand ihres eigenen Planeten beeinflusst und verändert: Zivilisationen entwickeln sich also nicht unabhängig von ihrem Planeten, sondern mit diesem einhergehend – und umgekehrt. „Auch das Schicksal unserer eigenen Zivilisation hängt ganz und gar davon ab, wie wir unsere irdischen Ressourcen nutzen.“

Um aufzuzeigen, wie Zivilisationen und ihre Planeten sich gemeinsam entwickeln, haben die Forscher um Fran ein mathematisches Modell konzipiert, in dem sich eine technologisch fortgeschrittene Population gemeinsam mit ihrem Planeten entwickelt. „Durch diesen ganzheitlichen Ansatz fällt es uns Wissenschaftlern leichter, vorherzusagen, was wir als Menschheit benötigen, damit unsere Zivilisation überdauern kann.“

Hintergrund
Als Grundlade für die Modelle der Astrobiologen dienten teilweise Fallstudien zu bereits ausgestorbenen und vergangenen Kulturen, wie etwa jener der berühmten Osterinseln. Hier begann die Kolonialisierung der Insel Rapa Nui zwischen 400 und 700 n. Chr. und es entwickelte sich eine Population von rund 10.000 Menschen zwischen 1200 und 1500 n. Chr. Doch schon im 18. Jahrhundert, als die Insel von westlichen Seefahrern entdeckt wurden, waren von den einstigen Bewohnern nur noch rund 2.000 übrig und die einst grüne und bewachsene Insel fast vollständig ihrer Ressourcen beraubt. Forscher erklären das Aussterben der Rapa-Nui-Kultur mit jenem Konzept, nachdem es für jede Umwelt eine Maximalzahl an Arten gibt, die die erhalten kann. „Die Reaktion unseres Planeten auf den Zuwachs unserer Zivilisation spiegelt genau das wieder“, kommentiert Frank.

 

Die irdischen Temperaturveränderungen der letzten 2000 Jahren
Copyright/Quelle: WikimediaCommons / GFDL 1.2

„Wenn wir einen wirklich starken Klimawandel durchlaufen, so könnte auch unsere Fähigkeit damit umzugehen, schwinden: Man stelle sich nur einmal vor, dass der Klimawandel dazu führen würde, dass es im mittleren Westen der USA nicht oder kaum mehr regnet. Dann wären wir (die USA) nicht mehr in der Lage hier wie bislang großflächig Nahrung anzubauen. Das würde zu massiven Nahrungsengpässen führen und unsere Zivilisation vermutlich reduzieren.“

„Es geht darum zu verstehen, dass das verursachen eines Klimawandels unabwendbar ist“, erläutern die Forscher. „Die Gesetze der Physik fordern von jeder jungen Population zunächst die Entwicklung hin zu energieaufwendigen Zivilisationen wie der unsrigen. Das wiederum wird überall Aus- und Rückwirkungen auf den Planeten haben. Wenn wir also den Klimawandeln in einem derartigen kosmischen Kontext sehen, können wir vielleicht auch besser verstehen, was derzeit mit uns geschieht und wie wir damit umgehen können.“

Anhand ihres mathematischen Modells zeigten sich den Wissenschaftlern vier mögliche Szenarios:

– Aussterben: Die Population und der Zustand des Planeten, der von Faktoren wie den Durchschnittstemperaturen angezeigt werden, wachsen stetig an. Irgendwann erreicht die Population einen Höhepunkt und nimmt dann aber sehr schnell wieder ab, während die planetaren Temperaturen steigen und es der Population immer schwerer machen, zu überleben. Irgendwann wird dann wieder eine stabile Population erreicht sein. Allerdings müssen hierzu 7 von 10 Individuen sterben. „Ob eine komplexe technologische Zivilisation einen derart dramatischen Wandel und Populationsrückgang überstehen kann, ist fraglich“, kommentiert Frank.

– Nachhaltigkeit: Eine Population und die planetaren Temperaturen steigen, pendeln sich aber dennoch auf vergleichbaren Werten ein ohne, dass es zu katastrophalen Effekten kommt. „Dieses Szenario tritt in unserem Modell immer dann ein, wenn eine Population ihre negative Auswirkung auf den Planeten bemerkt und von der Nutzung energieaufwendiger Ressourcen wie etwa Öl, auf Ressourcen mit geringeren Auswirkungen auf das Klima – etwa Solarenergie – umschwenkt.“

Die Grafiken für die Entwicklung der Population (grün) und den planetaren Temperaturen (rot) in verschiedenen Szenarien.
Copyright/Quelle: Frank et al. / Astrobiology (2018)

– Kollaps ohne Umstellung der Ressourcennutzung: Die Population und planetaren Temperaturen steigen gemeinsam schnell an, ohne das die Zivilisation ihre Ressourcennutzung umstellt, bis die Population einen Höhenpunkt erreich und daraufhin abrupt und dramatisch reduziert wird. „In diesem Modell kollabieren Zivilisationen, wenngleich nicht ganz klar ist, ob die Art selbst vollständig ausstirbt.

– Kollaps trotz Umstellung der Ressourcennutzung: Die planetaren Temperaturen stiegen einhergehend mit der Zunahme der Population. Die Population erkennt zwar die Gründe für ihre Probleme und stellt sich auf eine nachhaltigere Ressourcennutzung um, dennoch führt dies lediglich zu einem zweitweisen Ausgleich und Entspannung. Dann aber zeigt sich, dass die Erkenntnis zu spät kam und die planetaren Veränderungen dennoch zur Kollas der Zivilisation führen.

Für die Autoren der Studie selbst, ist das letzte Szenario das besorgniserregendste: „Selbst wann man also das richtige tut, könnte es sein, dass man einfach zu lange gewartet hat und die eigenen Zivilisation trotz Gegenmaßnahmen trotzdem kollabiert.“

Derzeit, so unterstreichen die Autoren der Studie, können wir noch nicht definitiv sagen, welches Szenario, welches Schicksal unserer Erde und unserer Zivilisation bevorsteht. In nächsten Schritten wollen die Wissenschaftler ihre Modelle noch präzisieren und untersuchen, in welche Richtung sich ein Planet entwickeln kann, wenn einen Zivilisation Energien jeglicher Art nutzt, um zu wachsen. Bis dahin formulieren die Forscher um Frank allerdings schon eine ernüchternde Warnung:

„Wenn wir das Erdklima genug verändern, so könnte es sein, dass es kein Zurück mehr gibt. Selbst wenn wir die Probleme erkennen, und auch nachhaltige Energien und Ressource umstellen, könnte es schon heute zu spät sein, weil unser Planet bereits begonnen hat, sich zu verändern.

Unsere Modelle zeigen, dass wir eine Population nicht losgelöst betrachten können, Wir müssen unsere Entwicklung gemeinsam mit unserem Planeten betrachten.“

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