211service.com
Hvor mye av solsystemet bør betegnes som villmark?
En illustrasjon som viser planetene i solsystemet Ms. Tech
Mennesker er kjent dårlige til å forutsi virkningen av eksponentiell vekst. Problemet demonstreres av følgende spørsmål, ofte stilt til intetanende elever.
En koloni av bakterier vokser i en petriskål og dobles i størrelse hver dag. Det fyller fatet på den 100. dagen, og utløser en befolkningskrasj. Hvilken dag er petriskålen halvfull?
Svaret er på den 99. dagen, et resultat som er matematisk trivielt og likevel har makt til å overraske. Sannheten er at mennesker bare ikke har utviklet seg til å tenke intuitivt om eksponentiell endring.
Denne vanskeligheten har viktige implikasjoner for miljøet vårt og hvordan vi bør bruke ressursene det tilbyr. Den globale befolkningen har doblet seg to ganger i løpet av de siste hundre årene eller så. Den globale økonomien dobles i størrelse hvert 20. år.
Et økende antall mennesker advarer om at vi må unngå 99-dagers scenario – selv om det er langt fra klart at vi kunne gjenkjenne det hvis vi var midt i mellom.
En potensiell løsning er at menneskeheten ekspanderer inn i solsystemet. Steinete kropper som månen og Mars er åpenbare mål for kolonisering. Og asteroider ser ut som fristende kilder til verdifulle mineraler for romgruvearbeidere. Sannelig, utsiktene til en fri for alle stimulerer allerede en ny romalder.
Men solsystemet er også en begrenset ressurs, om enn en stor. Og det reiser det viktige spørsmålet om hvordan vi skal kontrollere utnyttelsen av den. Spesielt, hvor mye av solsystemet bør holdes som villmark?
I dag får vi svar takket være arbeidet til Martin Elvis ved Harvard Smithsonian Center for Astrophysics og Tony Milligan ved Kings College London. De har studert naturen til eksponentiell vekst og sier at vår begrensede evne til å forutsi virkningen betyr at vi bør ta hensyn til dette når vi begrenser hvordan solsystemet kan utnyttes.
De beregner at mennesker bør få utnytte en åttendedel av solsystemet, mens resten betegnes som villmark. Og de advarer om at med dagens veksttakt kan denne grensen nås innen 400 år.
Forskernes begrunnelse er grei. Når et system opplever eksponentiell vekst og har brukt opp en åttendedel av ressursene, har det tre perioder med dobling igjen til alle ressursene er oppbrukt – et punkt som Elvis og Milligan kaller superutnyttelse. Vår begrensede evne til å se fremover før slike prosesser er langt fremskredne, tilsier at vi bør sette oss selv en «tripwire» som gir oss minst 3 doble ganger så spillerom, sier de.
Hvorfor tre doble ganger? I slike systemer kan små målefeil føre til store feil i spådommer. Det er derfor forskerne ikke tar til orde for en strengere grense. Et mer restriktivt 1/16- eller 1/32-prinsipp har problemet at en mindre feil ved å estimere vekstraten kan føre til en stor feil i å forutsi når superutnyttelse vil bli nådd, sier de.
De er heller ikke motstandere av vekst eller utnyttelse, som de ser på som en viktig del av menneskehetens fremtid. [En åttendedelsprinsippet] utelukker bare ubegrenset eller løpsk vekst, sier de.
Så hvor lang tid har vi? For å måle et realistisk vekstnivå har Elvis og Milligan brukt jernutnyttelse siden den industrielle revolusjonen. Dette har vokst med en gjennomsnittlig hastighet på 3,5 % per år, noe som fører til en dobling hvert 20. år.
De beregner deretter hvordan en lignende vekst vil utspille seg på en interplanetarisk skala. Deres beregninger antyder at det ene åttende punktet vil være nådd om 400 år. På det stadiet vil de neste doblingsperiodene være avgjørende. På det tidspunktet ville bare 60 år gjenstå for å overføre det økonomiske systemet til nye 'steady state'-forhold, sier de.
For å forhindre dette må mye av solsystemet beskyttes, men akkurat det er et vanskelig tema. Elvis og Milligan foreslår at planeter bør beskyttes av overflateareal og asteroider etter volum. Solen bør utelukkes fra beregningene helt, og Elvis og Milligan sier at Jupiter - som har mer masse enn alle de andre planetene til sammen - også kan utelukkes.
Så er det Kuiperbeltet – beltet av isete objekter som går i bane forbi Neptun – og den mye mindre godt forståtte Oort-skyen av kometer enda lenger unna. Elvis og Milligan sier at det å inkludere disse regionene i beregningene ikke endrer konklusjonene vesentlig. Massen av materiale i Kuiperbeltet legger til ytterligere tre doblinger, eller 60 år, til beregningene, og Oort-skyen legger til ytterligere 80 år.
Uansett er tid verdifull, siden det er små utsikter til å utvinne andre stjernesystemer fordi avstandene er for store. Reisetidene, som allerede er målt i tiår for Oort-skyen, øker til århundrer for alt annet enn mikroskopiske masser på disse interstellare avstandene, sier de. Når det gjelder ressurser, er vårt solsystem et lukket system.
Men det burde gi mye, selv med en åttendedelsgrense på plass. Elvis og Milligan beregner at det burde være mulig å bygge millioner av solgirdringer med disse ressursene. Det burde være nok å fortsette med, selv om en Dyson-sfære kan være utenfor rekkevidde, sier de, og refererer til den berømte ideen til Freeman Dyson om at en tilstrekkelig avansert, energihungrende sivilisasjon fullstendig kan omringe vertsstjernen sin med en kule som fanger all dens utsendte energi.
Teknologien som kreves for det er for øyeblikket utenfor menneskeheten. Og derfor er det lett å forestille seg at ideen om å beskytte solsystemet nå er noe for tidlig.
Men den nåværende interessen for gruvedrift av asteroider kan endre det snart. Begrunnelsen for å ta i bruk en åttendedels prinsippet så langt i forveien er at det kan være langt lettere å implementere prinsipielle restriksjoner på et tidlig tidspunkt, heller enn senere, når det har oppstått egne og konkurrerende interesser, sier de.
Selvfølgelig beskytter menneskeheten allerede noen deler av solsystemet mot utnyttelse. Men innsatsen på jorden har vært begrenset. Den amerikanske villmarksloven fra 1964 beskytter som kjent enorme deler av USA; det tidligere Sovjetunionen beskyttet også Belovezhskaya pushcha , et av de siste gjenværende områdene med urskog i Europa, selv om denne regionen i Hviterussland nå er truet.
Og likevel er bare 12% av jordens landområde beskyttet, og bare 6% av havene. Når disse grensene er nådd, vil det være verdifull liten tid til å endre kurs.
Elvis og Milligans argument er at hvis vi vil forhindre en lignende svikt i rommet, må vi handle nå.
Ref: arxiv.org/abs/1905.13681 : Hvor mye av solsystemet bør vi forlate som villmark?