Nerimą kelianti žinia: įspėja, kad Žemė gali nugrimzti į chaosą

Pasitelkusi teoriją, sukurtą superlaidumui modeliuoti, fizikų komanda, vadovaujama Alexo Bernadini iš Porto universiteto Portugalijoje, straipsnyje įrodė, kad po tam tikro laiko nebegalėsime atkurti Žemės klimato pusiausvyros.

„Klimato kaitos pasekmės yra gerai žinomos (sausros, karščio bangos, ekstremalūs reiškiniai ir t. t.), – praėjusiais metais „Live Science“ sakė fizikas Orfeu Bertolami. – Jei Žemės sistema pateks į chaotiško elgesio sritį, prarasime bet kokią viltį kaip nors išspręsti problemą.“

Jau kelerius metus ekstremalūs meteorologiniai reiškiniai, atrodo, kartojasi vis reguliariau. Liepsnoja miškų gaisrai, siaučia audros, temperatūra pasiekia naujus rekordus. Klimatologai įspėjo, kad tai yra žmogaus veiklos – pavyzdžiui, iškastinio kuro deginimo, miškų kirtimo ir ūkininkavimo plėtros – pasekmė.

Dėl to buvo pasiūlyta nauja geologinė epocha – antropocenas, laikotarpis, kai žmogaus veikla padarė didelį ir ryškų poveikį visai Žemės sistemai, kurią sudaro geosfera, biosfera, hidrosfera ir atmosfera.

Antropocenas sektų po holoceno, prasidėjusio maždaug prieš 11 700 metų, o jo pradžią mokslininkai siūlo maždaug XX a. viduryje. A. Bernadini su kolegomis nusprendė modeliuoti perėjimą iš holoceno į antropoceną kaip fazinį perėjimą ir atitinkamai apskaičiuoti jo būsimą trajektoriją.

Faziniai perėjimai yra labai dažni. Šis terminas reiškia, kaip medžiaga pereina iš vienos būsenos į kitą. Kietas kūnas ištirpsta į skystį, skystis užverda į dujas. Metalas pereina iš įprastos būsenos į superlaidžią. Kiekviename iš šių procesų yra lūžio taškas, kai iš stabilios pusiausvyros būsenos iš esmės pereinama į kitą būseną.

Žemės sistema nėra medžiaga, tačiau tyrimai rodo, kad fazinių perėjimų modeliavimas gali būti sėkmingai naudojamas klimato pokyčiams prognozuoti. A. Bernadini ir jo kolegos naudojo Ginzburgo-Landau teoriją, sukurtą superlaidumui modeliuoti, ir pritaikė ją antropocenui, pradėdami nuo holoceno pusiausvyros taško.

Dabar žmogaus įtaka yra ribota. Mūsų pasaulis turi ribotą gyvenamosios erdvės plotą, ribotą išteklių kiekį ir ribotą jų naudojimo spartą. Atsižvelgdami į šį maksimalų pajėgumą, tyrėjai nusprendė sudaryti galimų antropoceno fazinio perėjimo rezultatų žemėlapį, naudodami matematinę priemonę – logistinį žemėlapį.

Mokslininkai dažnai naudoja logistinį žemėlapį gyvūnų populiacijoms apibūdinti: gyvūnai gali nuolat veistis, taip didindami savo skaičių, tačiau jie pasiekia ribą, kai sunaudoja visą aplinkoje esantį maistą (arba plėšrūnai tampa per daug alkani ir juos suėda).

Tyrimų rezultatai parodė, kad nebūtinai einame į neabejotiną klimato pražūtį. Galbūt eisime gana dėsninga ir nuspėjama trajektorija, kurios galutinis taškas – klimato stabilizacija aukštesniame vidutinės temperatūros taške nei dabar. Tai vis dar nėra gerai, turint omenyje mirtiną padidėjusios vidutinės temperatūros poveikį, kurį jau dabar matome žmonių ir gyvūnų atžvilgiu.

Tačiau tai yra ženkliai geriau už kraštutinį tašką, pagal kurio scenarijų Žemė patenka į chaosą. Tai reiškia, kad planetos sistema pradeda veikti chaotiškai – vyksta ekstremalūs sezoniniai svyravimai ir meteorologiniai reiškiniai – ir dėl to neįmanoma numatyti būsimos sistemos elgsenos, todėl jos neįmanoma sušvelninti. Tai reiškia, kad būtų nepaprastai sunku ar net neįmanoma sugrąžinti stabilų klimatą.

„Suskirstę žmogaus veiklą į daugybę komponentų, ištyrėme atvejį, kai tik du iš šių komponentų sąveikauja tarpusavyje. Net ir šiuo paprastu atveju stebėjome chaotiško elgesio atsiradimą Žemės sistemos pusiausvyros taškuose. Tai lemia potencialiai svarbias pasekmes, jei bent kai kurie žmogaus veiklos komponentai iš tikrųjų vadovaujasi logistiniais žemėlapiais, o tai yra gana pagrįsta hipotezė, atsižvelgiant į visos planetos sistemos, kurioje gyvename, fizikinius apribojimus.“, – rašo tyrėjai.

Tokia baigtis nėra neišvengiama, tačiau mokslininkai teigia, kad turime jį laikyti realia galimybe kuriant klimato kaitos švelninimo ir Žemės valdymo strategijas ateityje, rašo „Science Alert“.

Komandos straipsnis paskelbtas išankstinių publikacijų duomenų bazėje „arXiv“.