Quanto del sistema solare dovrebbe essere designato deserto?

Un'illustrazione che mostra i pianeti del sistema solare La signora Tech

Gli esseri umani sono notoriamente pessimi nel prevedere l'impatto della crescita esponenziale. Il problema è dimostrato dalla seguente domanda, spesso posta a studenti ignari.

Una colonia di batteri cresce in una capsula di Petri e raddoppia di dimensioni ogni giorno. Riempie il piatto il centesimo giorno, innescando un crollo demografico. In che giorno la capsula di Petri è mezza piena?

La risposta è al 99° giorno, un risultato matematicamente banale eppure ha ancora il potere di sorprendere. La verità è che gli esseri umani non si sono evoluti per pensare in modo intuitivo al cambiamento esponenziale.

Questa difficoltà ha importanti implicazioni per il nostro ambiente e come dovremmo utilizzare le risorse che offre. La popolazione mondiale è raddoppiata due volte negli ultimi cento anni circa. L'economia globale raddoppia ogni 20 anni.

Un numero crescente di persone avverte che dobbiamo evitare lo scenario del 99° giorno, anche se non è affatto chiaro che potremmo riconoscerlo se fossimo in mezzo a esso.

Una possibile soluzione è che l'umanità si espanda nel sistema solare. I corpi rocciosi come la luna e Marte sono obiettivi ovvi per la colonizzazione. E gli asteroidi sembrano allettanti fonti di minerali preziosi per i minatori spaziali. In effetti, la prospettiva di un libero per tutti sta già stimolando una nuova era spaziale.

Ma anche il sistema solare è una risorsa limitata, anche se grande. E questo solleva l'importante questione di come controllare il suo sfruttamento. In particolare, quanto del sistema solare dovrebbe essere mantenuto come deserto?

Oggi riceviamo una risposta grazie al lavoro di Martin Elvis all'Harvard Smithsonian Center for Astrophysics e Tony Milligan al Kings College di Londra. Hanno studiato la natura della crescita esponenziale e affermano che la nostra limitata capacità di prevederne l'impatto significa che dovremmo tenerne conto quando limitiamo il modo in cui il sistema solare può essere sfruttato.

Calcolano che agli esseri umani dovrebbe essere consentito di sfruttare un ottavo del sistema solare, con il resto designato come deserto. E avvertono che agli attuali ritmi di crescita, questo limite potrebbe essere raggiunto entro 400 anni.

Il ragionamento dei ricercatori è semplice. Quando un sistema sta vivendo una crescita esponenziale e ha esaurito un ottavo delle sue risorse, gli rimangono tre periodi di raddoppio prima che tutte le risorse siano esaurite, un punto che Elvis e Milligan chiamano super-sfruttamento. La nostra limitata capacità di vedere avanti fino a quando tali processi non saranno molto avanzati suggerisce che dovremmo impostarci un 'tripwire' che ci dia almeno 3 volte di raddoppio come margine di manovra, dicono.

Perché tre volte il raddoppio? In questi tipi di sistemi, piccoli errori di misurazione possono portare a grandi errori nelle previsioni. Ecco perché i ricercatori non sostengono un limite più rigoroso. Un principio più restrittivo 1/16 o 1/32 ha il problema che un piccolo errore nella stima del tasso di crescita può portare a un grave errore nel prevedere quando sarà raggiunto il super-sfruttamento, dicono.

Né sono contrari alla crescita o allo sfruttamento, che vedono come una parte importante del futuro dell'umanità. [Il principio dell'ottavo] esclude solo la crescita illimitata o incontrollata, dicono.

Quindi quanto tempo abbiamo? Per misurare un livello realistico di crescita, Elvis e Milligan usano lo sfruttamento del ferro dalla Rivoluzione Industriale. Questo è cresciuto a un tasso medio del 3,5% all'anno, portando a un raddoppio ogni 20 anni.

Quindi calcolano come si svilupperebbe un simile tasso di crescita su scala interplanetaria. I loro calcoli suggeriscono che l'ottavo punto sarebbe stato raggiunto in 400 anni. A quel punto, i prossimi periodi di raddoppio sarebbero cruciali. A quel punto, rimarrebbero solo 60 anni per portare il sistema economico a nuove condizioni di 'stato stazionario', dicono.

Per evitare ciò, gran parte del sistema solare deve essere protetto, ma esattamente qual è un argomento delicato. Elvis e Milligan suggeriscono che i pianeti dovrebbero essere protetti dalla superficie e gli asteroidi dal volume. Il sole dovrebbe essere escluso del tutto dai calcoli, ed Elvis e Milligan affermano che anche Giove, che ha più massa di tutti gli altri pianeti messi insieme, potrebbe essere escluso.

Poi c'è la fascia di Kuiper - la cintura di oggetti ghiacciati che orbita oltre Nettuno - e la molto meno conosciuta Nube di comete di Oort ancora più lontana. Elvis e Milligan affermano che l'inclusione di queste regioni nei calcoli non cambia in modo significativo le conclusioni. La massa di materiale nella cintura di Kuiper aggiunge altri tre volte di raddoppio, o 60 anni, ai calcoli e la nuvola di Oort aggiunge altri 80 anni.

Ad ogni modo, il tempo è prezioso, poiché ci sono poche prospettive di minare altri sistemi stellari perché le distanze coinvolte sono troppo grandi. I tempi di viaggio, che sono già misurati in decenni per la Nube di Oort, aumentano a secoli per masse tutt'altro che microscopiche a queste distanze interstellari, dicono. Per quanto riguarda le risorse, il nostro sistema solare è un sistema chiuso.

Ma dovrebbe fornire molto, anche con un limite di un ottavo in atto. Elvis e Milligan calcolano che dovrebbe essere possibile costruire milioni di anelli che avvolgono il sole con queste risorse. Dovrebbe essere sufficiente per continuare, anche se una sfera di Dyson potrebbe essere fuori portata, dicono, riferendosi alla famosa idea di Freeman Dyson secondo cui una civiltà sufficientemente avanzata e assetata di energia potrebbe circondare completamente la sua stella ospite con una sfera che cattura tutta la sua energia emessa.

La tecnologia richiesta per questo è attualmente al di là dell'umanità. E quindi è facile immaginare che l'idea di proteggere il sistema solare ora sia alquanto prematura.

Ma l'attuale interesse per l'estrazione di asteroidi potrebbe cambiarlo presto. La logica per l'adozione del principio dell'ottavo così in anticipo è che potrebbe essere molto più facile attuare restrizioni di principio in una fase iniziale, piuttosto che in un secondo momento, quando sono esistiti interessi acquisiti e in competizione, dicono.

Naturalmente, l'umanità già protegge alcune parti del sistema solare dallo sfruttamento. Ma gli sforzi sulla Terra sono stati limitati. Lo US Wilderness Act del 1964 protegge notoriamente vasti tratti degli Stati Uniti; l'ex Unione Sovietica ha anche protetto il Belovezhskaya pushcha , una delle ultime aree rimaste di foresta vergine in Europa, sebbene questa regione della Bielorussia sia ora minacciata.

Eppure solo il 12% della superficie terrestre è protetta e solo il 6% degli oceani. Quando questi limiti saranno raggiunti, ci sarà poco tempo prezioso per cambiare rotta.

L'argomento di Elvis e Milligan è che se vogliamo prevenire un simile fallimento nello spazio, dobbiamo agire ora.

Rif: arxiv.org/abs/1905.13681 : Quanta parte del sistema solare dovremmo lasciare come deserto?

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