Le temperature medie globali della Terra sono aumentate progressivamente sin dall’era della Rivoluzione Industriale. Secondo la National Oceanic and Atmospheric Agency (NOAA), il nostro pianeta si sta riscaldando a una velocità di 0,06 °C (0,11 °F) per decennio dal 1850, per un totale di circa 1,11 °C (2 °F). Dal 1982, l’aumento medio annuale è stato di 0,20 °C (0,36 °F) per decennio, più di tre volte più veloce. Inoltre, si prevede che questa tendenza possa aumentare tra 1,5 e 2 °C (2,7 e 3,6 °F) entro metà secolo, forse anche di più! Questa situazione è una conseguenza diretta della combustione di combustibili fossili, la cui utilizzazione è cresciuta in modo esponenziale dalla metà del XIX secolo.
In base all’entità dell’aumento delle temperature, l’impatto sulla habitabilità del pianeta potrebbe essere catastrofico. In uno studio recente, un gruppo di scienziati ha analizzato come gli aumenti di temperatura rappresentino un problema a lungo termine per le civiltà avanzate e non siano solo frutto del consumo di combustibili fossili. Come sostengono, l’innalzamento delle temperature planetarie potrebbe essere una conseguenza inevitabile della crescita esponenziale dei consumi energetici. Le loro conclusioni potrebbero avere gravi ripercussioni per l’astrobiologia e per la ricerca di intelligenza extraterrestre (SETI).
L’analisi è stata condotta da Amedeo Balbi, Professore Associato di Astronomia e Astrofisica presso la Università di Roma Tor Vergata, e Manasvi Lingam, Professore Assistente con il Dipartimento di Aerospaziale, Fisica e Scienze Spaziali e il Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica presso il Florida Institute of Technology (FIT). L’articolo che illustra i loro risultati, “Calore di Rifiuto e Habitabilità: Vincoli dal Consumo Energetico Tecnologico“, è stato recentemente pubblicato online ed è in fase di revisione per la pubblicazione nel giornale di Astrobiologia.
Questo grafico mostra le anomalie di temperatura estiva (giugno, luglio e agosto) di ogni anno dal 1880. Credito: NASA’s Earth Observatory/Lauren Dauphin
L’idea che le civiltà possano surriscaldare il loro pianeta si lega al lavoro dello scienziato sovietico Mikhail I. Budyko. Nel 1969, pubblicò uno studio innovativo intitolato “L’effetto delle variazioni della radiazione solare sul clima della Terra“, in cui argomentava che “Tutta l’energia utilizzata dall’uomo viene trasformata in calore, e la parte principale di questa energia rappresenta una fonte aggiuntiva di calore rispetto al guadagno di radiazione attuale. Semplici calcoli mostrano che con l’attuale tasso di crescita dell’uso energetico, il calore prodotto dall’uomo in meno di duecento anni sarà comparabile con l’energia proveniente dal Sole.”
Questa è una semplice conseguenza di tutta la produzione e il consumo energetico, che inesorabilmente producono calore di scarto. Mentre questo calore di scarto rappresenta solo un contributo marginale al riscaldamento globale rispetto alle emissioni di carbonio, le proiezioni a lungo termine indicano che ciò potrebbe cambiare. Come ha riferito Lingam a Universe Today via email:
“Il contributo attuale del calore di scarto all’aumento della temperatura globale è minimo. Tuttavia, se la produzione di calore di scarto continua lungo una traiettoria esponenziale per il prossimo secolo, un ulteriore aumento di 1 grado Celsius (1,8 F) potrebbe derivare dal calore di scarto, indipendentemente da un effetto serra amplificato a causa dei combustibili fossili. Se la generazione di calore di scarto mantiene la sua crescita esponenziale nel corso dei secoli, dimostriamo che può eventualmente portare a una completa perdita di abitabilità e alla scomparsa di tutta la vita sulla Terra.”
La Sfera di Dyson è un esempio pertinente del calore di scarto risultante dalla crescita esponenziale di una civiltà avanzata. Nel suo documento originale di proposta, “Ricerca di Fonti Stellari Artificiali di Radiazione Infrarossa,” Freeman Dyson argomentò come la necessità di spazio e energia abitabile potrebbe spingere una civiltà a creare una “biosfera artificiale che circonda completamente la sua stella madre.” Come descrisse, queste megastrutture sarebbero rilevabili dagli strumenti infrarossi a causa della “conversione su larga scala della luce stellare in radiazione infrarossa lontana,” il che significa che irraggierebbero calore di scarto verso lo spazio.
“Il riscaldamento che esploriamo nel nostro documento deriva dalla conversione di qualsiasi forma di energia ed è una conseguenza inevitabile delle leggi della termodinamica,” aggiunse Balbi, che è stato l’autore principale dello studio. “Per la Terra odierna, questo riscaldamento rappresenta solo una frazione trascurabile del riscaldamento causato dall’effetto serra antropogenico. Tuttavia, se il consumo energetico globale continua a crescere al ritmo attuale, questo effetto potrebbe diventare significativo entro pochi secoli, potenzialmente influenzando l’abitabilità della Terra.”
Per determinare quanto tempo sarebbe necessario affinché le civiltà avanzate raggiungessero il punto in cui renderebbero il loro pianeta natale inabitabile, Balbi e Lingam hanno elaborato modelli teorici basati sulla Seconda Legge della termodinamica (come si applica alla produzione di energia). Hanno poi applicato questo concetto all’abitabilità planetaria considerando la zona abitabile circumsolare (CHZ) – ovvero le orbite in cui un pianeta riceverebbe una radiazione solare sufficiente a mantenere l’acqua liquida sulla sua superficie.
“Abbiamo adattato il calcolo della zona abitabile, uno strumento standard negli studi sugli esopianeti. Essenzialmente, abbiamo integrato una fonte aggiuntiva di riscaldamento, che deriva dall’attività tecnologica, insieme all’irraggiamento stellare,” ha affermato Balbi. Un altro fattore chiave che hanno considerato è la crescita esponenziale delle civiltà e il loro consumo energetico, come previsto dalla Scala di Kardashev. Utilizzando l’umanità come modello, vediamo che i tassi di consumo energetico globali sono passati da 5.653 terawattora (TWh) a 183.230 TWh tra il 1800 e il 2023.
Questa tendenza non è stata solo esponenziale, ma ha accelerato nel tempo, simile alla crescita della popolazione nello stesso periodo (1 miliardo nel 1800 a 8 miliardi nel 2023). Balbi e Manasavi hanno estrapolato questa tendenza per misurare le implicazioni per l’abitabilità e determinare la durata massima di una civiltà avanzata una volta entrata in un periodo di crescita esponenziale. In definitiva, hanno concluso che la vita massima delle tecnosfere è di circa 1000 anni, a condizione che presentino un tasso di crescita annuale di circa l’1% durante il periodo di interesse.
Il consumo energetico dell’umanità ha sperimentato una crescita accelerata ed esponenziale negli ultimi due secoli. Credito: OurWorldInData.org/Energy Institute – Rassegna statistica dell’energia mondiale (2024).
Queste scoperte, ha detto Balbi, hanno implicazioni per l’umanità e per la Ricerca di Intelligenza Extraterrestre (SETI):
“I nostri risultati indicano che l’effetto del calore di scarto potrebbe diventare sostanziale non solo nel futuro della Terra, ma anche nello sviluppo di qualsiasi ipotetica specie tecnologica che abiti pianeti intorno ad altre stelle. Di conseguenza, considerare questo vincolo potrebbe influenzare il nostro approccio alla ricerca di vita tecnologicamente avanzata nell’universo e come interpretiamo i risultati di tali ricerche. Ad esempio, potrebbe offrire una parziale spiegazione per il paradosso di Fermi.”
Balbi e Lingam sottolineano anche come questi risultati presentino alcune raccomandazioni su come potremmo evitare di rendere il nostro pianeta inabitabile. Ancora una volta, ci sono implicazioni per il SETI, poiché qualsiasi soluzione possiamo immaginare è probabile che sia già stata implementata da un’altra specie avanzata. Ha detto Balbi:
“Anche se il nostro documento si concentra sulla fisica piuttosto che sulle soluzioni alle sfide sociali, immaginiamo alcuni scenari che potrebbero aiutare una specie tecnologica a mitigare i vincoli del riscaldamento di rifiuto e ritardarne l’insorgere. Una civiltà sufficientemente avanzata potrebbe utilizzare la tecnologia per contrastare il riscaldamento, come ad esempio impiegare lo schermatura stellare.”
“Alternativamente, potrebbero trasferire gran parte della loro infrastruttura tecnologica nello spazio. Tali progetti di mega-ingegneria avrebbero significative implicazioni per la nostra ricerca di tecnosignature. Un approccio meno ambizioso ma forse più fattibile sarebbe ridurre il consumo energetico rallentando la crescita. Naturalmente, non possiamo prevedere quale di queste opzioni sia la più plausibile.”
Ulteriori letture: arXiv
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