Hoeveel van het zonnestelsel moet als wildernis worden aangemerkt?

Een illustratie van de planeten in het zonnestelsel mevrouw Tech

Mensen zijn beroemd slecht in het voorspellen van de impact van exponentiële groei. Het probleem wordt aangetoond door de volgende vraag, vaak gesteld aan nietsvermoedende studenten.

Een kolonie bacteriën groeit in een petrischaal en verdubbelt elke dag in omvang. Het vult het gerecht op de 100e dag, wat een bevolkingscrash veroorzaakt. Op welke dag is de petrischaal halfvol?

Het antwoord is op de 99e dag, een resultaat dat wiskundig triviaal is en toch de kracht heeft om te verrassen. De waarheid is dat mensen gewoon niet zijn geëvolueerd om intuïtief na te denken over exponentiële verandering.

Deze moeilijkheid heeft belangrijke implicaties voor ons milieu en hoe we de hulpbronnen die het biedt moeten gebruiken. De wereldbevolking is de afgelopen honderd jaar twee keer zo groot geworden. De wereldeconomie verdubbelt elke 20 jaar in omvang.

Een groeiend aantal mensen waarschuwt dat we het 99-dagscenario moeten vermijden, hoewel het verre van duidelijk is dat we het zouden herkennen als we er middenin zaten.

Een mogelijke oplossing is dat de mensheid uitbreidt naar het zonnestelsel. Rotslichamen zoals de maan en Mars zijn duidelijke doelen voor kolonisatie. En asteroïden zien eruit als verleidelijke bronnen van waardevolle mineralen voor ruimtemijnwerkers. Het vooruitzicht van een vrij-voor-allen stimuleert inderdaad al een nieuw ruimtetijdperk.

Maar het zonnestelsel is ook een beperkte hulpbron, zij het een grote. En dat roept de belangrijke vraag op hoe we de exploitatie ervan moeten beheersen. In het bijzonder, hoeveel van het zonnestelsel moet als wildernis worden gehouden?

Vandaag krijgen we een antwoord dankzij het werk van Martin Elvis aan het Harvard Smithsonian Centre for Astrophysics en Tony Milligan aan Kings College London. Ze hebben de aard van exponentiële groei bestudeerd en zeggen dat ons beperkte vermogen om de impact ervan te voorspellen, betekent dat we hiermee rekening moeten houden bij het beperken van hoe het zonnestelsel kan worden benut.

Ze berekenen dat mensen een achtste deel van het zonnestelsel mogen exploiteren, terwijl de rest wordt aangemerkt als wildernis. En ze waarschuwen dat bij het huidige groeitempo deze limiet binnen 400 jaar kan worden bereikt.

De redenering van de onderzoekers is eenvoudig. Wanneer een systeem exponentiële groei doormaakt en een achtste van zijn middelen heeft opgebruikt, heeft het nog drie periodes van verdubbeling tot alle middelen zijn uitgeput - een punt dat Elvis en Milligan superexploitatie noemen. Ons beperkte vermogen om vooruit te kijken totdat dergelijke processen ver gevorderd zijn, suggereert dat we een 'struikeldraad' moeten instellen die ons minstens 3 verdubbelingstijden geeft, zeggen ze.

Waarom drie verdubbelingen? In dit soort systemen kunnen kleine meetfouten leiden tot grote fouten in voorspellingen. Daarom pleiten de onderzoekers niet voor een strengere limiet. Een meer restrictief 1/16 of 1/32 principe heeft het probleem dat een kleine fout bij het schatten van de groeisnelheid kan leiden tot een grote fout bij het voorspellen wanneer superexploitatie zal worden bereikt, zeggen ze.

Evenmin zijn ze tegen groei of uitbuiting, die ze zien als een belangrijk onderdeel van de toekomst van de mensheid. [Het een-achtste-principe] sluit alleen onbeperkte of op hol geslagen groei uit, zeggen ze.

Dus hoe lang hebben we nog? Om een ​​realistisch groeiniveau te meten, gebruiken Elvis en Milligan sinds de industriële revolutie ijzerexploitatie. Dit is met gemiddeld 3,5% per jaar gegroeid, wat leidt tot een verdubbeling om de 20 jaar.

Vervolgens berekenen ze hoe een vergelijkbare groei zou uitpakken op een interplanetaire schaal. Hun berekeningen suggereren dat het een-achtste punt in 400 jaar zou worden bereikt. In dat stadium zouden de volgende verdubbelingsperioden cruciaal zijn. Op dat moment zouden er nog maar 60 jaar over zijn om het economische systeem over te zetten naar nieuwe ‘steady state’-omstandigheden, zeggen ze.

Om dit te voorkomen moet een groot deel van het zonnestelsel worden beschermd, maar wat precies is een lastig onderwerp. Elvis en Milligan suggereren dat planeten moeten worden beschermd door oppervlakte en asteroïden door volume. De zon moet helemaal van de berekeningen worden uitgesloten, en Elvis en Milligan zeggen dat Jupiter - die meer massa heeft dan alle andere planeten bij elkaar - ook kan worden uitgesloten.

Dan is er de Kuipergordel - de gordel van ijzige objecten die voorbij Neptunus draaien - en de veel minder goed begrepen Oortwolk van kometen die nog verder weg ligt. Elvis en Milligan zeggen dat het opnemen van deze regio's in de berekeningen de conclusies niet significant verandert. De materiaalmassa in de Kuipergordel voegt nog eens drie verdubbelingstijden, oftewel 60 jaar, toe aan de berekeningen, en de Oortwolk voegt nog eens 80 jaar toe.

Hoe dan ook, tijd is kostbaar, aangezien er weinig perspectief is om andere sterrenstelsels te delven omdat de afstanden te groot zijn. Reistijden, die voor de Oortwolk al in tientallen jaren worden gemeten, lopen op tot eeuwen voor alles behalve microscopische massa's op deze interstellaire afstanden, zeggen ze. Wat hulpbronnen betreft, is ons zonnestelsel een gesloten systeem.

Maar het zou voldoende moeten bieden, zelfs met een limiet van een achtste. Elvis en Milligan berekenen dat het mogelijk moet zijn om met deze middelen miljoenen zonneringen te bouwen. Dat zou genoeg moeten zijn om door te gaan, hoewel een Dyson-bol misschien buiten bereik is, zeggen ze, verwijzend naar het beroemde idee van Freeman Dyson dat een voldoende geavanceerde, energieverslindende beschaving zijn gastheerster volledig zou kunnen omringen met een bol die vangt al zijn uitgestraalde energie.

De technologie die daarvoor nodig is, gaat momenteel de mensheid te boven. En dus is het gemakkelijk voor te stellen dat het idee om het zonnestelsel nu te beschermen enigszins voorbarig is.

Maar de huidige interesse in asteroïde-mijnbouw zou daar snel verandering in kunnen brengen. De grondgedachte om het een-achtste-principe zo ver van tevoren aan te nemen, is dat het veel gemakkelijker kan zijn om in een vroeg stadium principiële beperkingen in te voeren, in plaats van later, wanneer gevestigde en concurrerende belangen zijn ontstaan, zeggen ze.

Natuurlijk beschermt de mensheid sommige delen van het zonnestelsel al tegen uitbuiting. Maar de inspanningen op aarde zijn beperkt gebleven. De Amerikaanse Wilderness Act van 1964 beschermt op beroemde wijze enorme delen van de Verenigde Staten; de voormalige Sovjet-Unie beschermde ook de Belovezhskaya pushcha , een van de laatst overgebleven gebieden met oerbos in Europa, hoewel deze regio in Wit-Rusland nu wordt bedreigd.

En toch is slechts 12% van het landoppervlak van de aarde beschermd, en slechts 6% van de oceanen. Wanneer deze limieten zijn bereikt, is er weinig tijd om van koers te veranderen.

Het argument van Elvis en Milligan is dat als we een soortgelijke mislukking in de ruimte willen voorkomen, we nu moeten handelen.

Referentie: arxiv.org/abs/1905.13681 : Hoeveel van het zonnestelsel moeten we achterlaten als wildernis?

zich verstoppen