03:14 م


الإثنين 23 سبتمبر 2024

كانت درجات حرارة الأرض العالمية المتوسطة في تزايد مطرد منذ الثورة الصناعية. ووفقًا للوكالة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA)، كانت درجة حرارة الأرض ترتفع بمعدل 0.06 درجة مئوية لكل عقد منذ عام 1850 – أو حوالي 1.11 درجة مئوية في المجموع.

منذ عام 1982، كان متوسط الزيادة السنوية 0.20 درجة مئوية لكل عقد، أي أكثر من 3 أضعاف المعدل السابق. علاوة على ذلك، من المتوقع أن يزداد هذا الاتجاه بمقدار يتراوح بين 1.5 و 2 درجة مئوية بحلول منتصف القرن، وربما أكثر.

هذه نتيجة مباشرة لحرق الوقود الأحفوري، الذي زاد بشكل كبير منذ منتصف القرن التاسع عشر.

اعتمادًا على مدى ارتفاع درجات الحرارة، يمكن أن يكون التأثير على قابلية الأرض للسكن كارثيًا. في دراسة حديثة، قام فريق من العلماء بفحص كيف أن ارتفاع درجات الحرارة يشكل قضية طويلة الأمد تواجه الحضارات المتقدمة وليس مجرد مسألة تتعلق باستهلاك الوقود الأحفوري.

كما يعتقدون، فإن ارتفاع درجات حرارة الكواكب قد يكون نتيجة حتمية للنمو الهائل في استهلاك الطاقة. وقد يكون لنتائجهم آثار خطيرة على علم الأحياء الفلكية والبحث عن ذكاء خارج الأرض (SETI).

أجرى الدراسة أميديو بالبي، أستاذ مشارك في علم الفلك والفيزياء الفلكية في جامعة روما تور فيرجاتا، وماناسفي لينجام، أستاذ مساعد في قسم علوم الفضاء والفيزياء والفضاء وقسم الكيمياء والهندسة الكيميائية في معهد فلوريدا للتكنولوجيا (فلوريدا تيك).

ظهرت الورقة التي تفصل نتائجهم، “الحرارة المهدرة وقابلية السكن: القيود المفروضة من استهلاك الطاقة التكنولوجية”، مؤخرًا على الإنترنت وتخضع للمراجعة في مجلة علم الأحياء الفلكية.

إن فكرة أن الحضارات ستسخن كوكبها في نهاية المطاف تعود إلى عمل العالم السوفييتي ميخائيل آي. بوديكو.

في عام 1969، نشر دراسة رائدة بعنوان “تأثير التغيرات في الإشعاع الشمسي على مناخ الأرض”، قال فيها: “كل الطاقة التي يستخدمها الإنسان تتحول إلى حرارة، والجزء الرئيسي من هذه الطاقة هو مصدر إضافي للحرارة مقارنة بالمكسب الإشعاعي الحالي. تُظهر الحسابات البسيطة أنه مع معدل النمو الحالي لاستخدام الطاقة فإن الحرارة التي ينتجها الإنسان في أقل من 200 عام ستكون قابلة للمقارنة بالطاقة القادمة من الشمس”.

هذه نتيجة بسيطة لإنتاج واستهلاك الطاقة بشكل ثابت للحرارة المهدرة. وفي حين أن هذه الحرارة المهدرة لا تساهم إلا بشكل هامشي في الاحتباس الحراري العالمي مقارنة بانبعاثات الكربون، فإن التوقعات طويلة الأجل تشير إلى أن هذا قد يتغير.

وكما ذكر لينجام في لموقع يونيفرس توداي: “المساهمة الحالية للحرارة المهدرة في ارتفاع درجة حرارة الأرض ضئيلة. ولكن إذا استمر إنتاج الحرارة المهدرة على مسار أسي للقرن القادم، فقد ينشأ ارتفاع آخر في درجة الحرارة بمقدار درجة مئوية واحدة عن الحرارة المهدرة، برصف النظر عن تأثير الاحتباس الحراري المتزايد بسبب الوقود الأحفوري.

“إذا حافظ إنتاج الحرارة المهدرة على نموه الأسي على مدى قرون، فإنه قد يؤدي في النهاية إلى فقدان كامل لصلاحية السكن وزوال كل أشكال الحياة على الأرض”.

إن كرة دايسون هي مثال مناسب للحرارة المهدرة الناتجة عن النمو الأسّي للحضارة المتقدمة. في ورقة اقتراحه الأصلية، “البحث عن مصادر نجمية اصطناعية للإشعاع تحت الأحمر”، زعم فريمان دايسون كيف أن الحاجة إلى المزيد من الفضاء والطاقة الصالحة للسكن قد تدفع الحضارة في النهاية إلى إنشاء “محيط حيوي اصطناعي يحيط تمامًا بنجمها الأم”.

كما وصف، فإن هذه الهياكل الضخمة يمكن اكتشافها بواسطة أجهزة الأشعة تحت الحمراء بسبب “التحويل واسع النطاق لضوء النجوم إلى إشعاع تحت أحمر بعيد”، ما يعني أنها ستشع الحرارة المهدرة إلى الفضاء.

وأضاف بالبي، الذي كان المؤلف الرئيسي للدراسة، “إن التسخين الذي نستكشفه في ورقتنا ينتج عن تحويل أي شكل من أشكال الطاقة وهو نتيجة لا مفر منها لقوانين الديناميكا الحرارية”.

“بالنسبة للأرض الحالية، لا يمثل هذا التسخين سوى جزء ضئيل من الاحترار الناجم عن تأثير الاحتباس الحراري الناتج عن أنشطة الإنسان. ومع ذلك، إذا استمر استهلاك الطاقة العالمي في النمو بمعدله الحالي، فقد يصبح هذا التأثير كبيرًا في غضون بضعة قرون، ما قد يؤثر على قابلية الأرض للسكن.”

لتحديد المدة التي قد تستغرقها الحضارات المتقدمة للوصول إلى النقطة التي قد تجعل كوكبها الأصلي غير صالح للسكن، صاغ بالبي ولينجام نماذج نظرية تستند إلى القانون الثاني للديناميكا الحرارية الذي ينطبق أيضا على إنتاج الطاقة.

ثم طبقوا هذا على قابلية الكواكب للسكن من خلال النظر في المنطقة الصالحة للسكن حول الشمس (CHZ) – أي المدارات حيث يتلقى الكوكب إشعاعًا شمسيًا كافيًا للحفاظ على الماء السائل على سطحه، حسب تقرير مجلة ساينس ألرت.

قال بالبي: “لجأنا إلى تكييف حساب المنطقة الصالحة للسكن، وهي أداة قياسية في دراسات الكواكب الخارجية. في الأساس، دمجنا مصدرا إضافيا للتدفئة – نابع من النشاط التكنولوجي – إلى جانب الإشعاع النجمي”.

ومن العوامل الرئيسية الأخرى التي أخذوها في الاعتبار معدلات النمو الأسّي للحضارات واستهلاكها للطاقة، كما تنبأ مقياس كارداشيف. وباستخدام البشرية كنموذج، نرى أن معدلات استهلاك الطاقة العالمية ارتفعت من 5653 تيراواط ساعة إلى 183230 تيراواط ساعة بين عامي 1800 و2023.

لم يكن هذا الاتجاه أسّيًا فحسب، بل تسارع بمرور الوقت، على غرار النمو السكاني في نفس الفترة (مليار في عام 1800 إلى 8 مليارات في عام 2023). واستنبط بالبي ولينجام هذا الاتجاه لقياس الآثار المترتبة على قابلية السكن وتحديد الحد الأقصى لعمر الحضارة المتقدمة بمجرد دخولها فترة من النمو الأسّي.

وفي النهاية، انتهى العلماء إلى أن الحد الأقصى لعمر المجالات التكنولوجية يبلغ حوالي 1000 عام، بشرط أن تشهد معدل نمو سنوي يبلغ حوالي 1٪ طوال الفترة محل الاهتمام.

وقال بالبي إن هذه النتائج لها آثار على البشرية وعلى البحث عن ذكاء خارج الأرض (SETI):

تشير النتائج إلى أن تأثير الحرارة المهدرة قد يصبح كبيرا ليس فقط في مستقبل الأرض ولكن أيضا في تطوير أي نوع تكنولوجي افتراضي يسكن الكواكب حول النجوم الأخرى.