Микробы в чашке. Зачем превращать Солнечную систему в заповедник

Хорошо известно, что у людей плохо получается предсказывать эффект экспоненциального роста. Доказательством тому служит задачка, которую часто задают ничего не подозревающим студентам.

В чашке Петри растет колония бактерий, ежедневно удваиваясь в размере. На сотый день она полностью заполняет емкость, что означает катастрофу для популяции. На который день чашка Петри будет полна наполовину?

Ответ: на девяносто девятый. Результат математически тривиален, однако он все равно удивляет. Правда в том, что эволюция человека просто не предполагала интуитивного понимания экспоненциальных изменений. Этот недостаток имеет важные последствия для окружающей нас природы и того, как мы должны использовать предлагаемые ею ресурсы.

Примерно за последние 100 лет население планеты выросло вдвое. Мировая экономика удваивается в размере каждые 20 лет. Все больше людей начинает осознавать, что мы должны избежать сценария 99-го дня, хотя далеко не очевидно, что мы вообще сможем распознать его, находясь в гуще событий.

Одно из возможных решений – распространение человечества по Солнечной системе. Очевидными целями для колонизации представляются Луна и Марс, а астероиды выглядят соблазнительным источником ценных минералов для космических шахтеров. Действительно, перспектива освоения свободного для всех пространства служит отличным стимулом для новой космической эры.

Однако Солнечная система, хоть и располагает значительным количеством ресурсов, они все-таки тоже ограничены. И это поднимает важный вопрос о том, как мы должны контролировать их эксплуатацию. Возможно, стоит расходовать их экономнее и отвести некое количество под неприкосновенный запас? Но, если и так, то какую часть Солнечной системы нужно оставить нетронутой?

Поспешать не торопясь

Теперь мы получили ответ благодаря работе Мартина Элвиса из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики и Тони Миллигана из Королевского колледжа Лондона. Они изучили природу экспоненциального роста и говорят, что при формировании ограничений использования нашей планетной системы мы обязательно должны учитывать нашу слабую способность предсказывать его эффекты.

Они подсчитали, что человечеству должно быть позволено эксплуатировать только восьмую часть Солнечной системы, а остальное пространство следует оставить неприкосновенным. Кроме того, ученые предупреждают, что при нынешних темпах роста этот предел может быть достигнут в течение 400 лет.

Ход мыслей Элвиса и Миллигана довольно прост. Когда система переживает экспоненциальный рост, и израсходована уже восьмая часть ресурсов, у нее остается три периода удвоения до исчерпания всех ресурсов – эту точку Элвис и Миллиган называют суперэксплуатацией. "Наша ограниченная способность видеть наперед, пока дело не зашло слишком далеко, означает, что мы должны установить для себя "шлагбаум", отмечающий как минимум три периода удвоения в качестве отсрочки", – говорят они.

Почему именно три периода? В таких системах небольшие ошибки в вычислениях могут привести к большим ошибкам в прогнозах. Вот почему исследователи не настаивают на более строгом ограничении. По их словам, если урезать использование ресурсов до 1/16 или 1/32, то даже маленькая ошибка в оценке скорости роста может исказить данные о достижении точки суперэксплуатации.

Важно

Глубоко над Землей. Как добыча природных ресурсов Луны обогатит человечество

Дуэт ученых из США и Великобритании не выступает против эксплуатации запасов Солнечной системы для дальнейшего развития человечества. Более того, они признают, что это сыграет заметную роль на пути нашего вида в будущее. Однако они никоим образом не поддерживают безудержный, неконтролируемый рост.

Сжатые сроки

Так сколько же времени у нас будет? Для измерения уровня роста Элвис и Миллиган взяли за основу объемы использования железа со времен промышленной революции. Этот показатель растет в среднем на 3,5% в год, что приводит к удвоению каждые 20 лет. Затем они рассчитали, как аналогичный темп роста сработает в межпланетном масштабе. По их расчетам, точка одной восьмой будет достигнута через 400 лет. После этого у человечества будет только 60 лет, чтобы привести экономическую систему в устойчивое состояние.

Так что большая часть Солнечной системы должна быть защищена. Вопрос заключается в другом: что именно нужно защищать? Элвис и Миллиган полагают, что в случае с планетами ограничения нужно накладывать, отталкиваясь от площади поверхности, а в случае с астероидами – от объема. Солнце исследователи исключают из уравнения.

Еще есть пояс Койпера – область ледяных объектов, обращающихся за Нептуном, – и гипотетическое облако Оорта, расположенное еще дальше. Элвис и Миллиган говорят, что включение этих регионов в расчеты существенно не меняет сделанные ими выводы и особо не увеличивает счетчик времени.

В любом случае, время драгоценно, поскольку перспектива добычи ресурсов в других звездных системах крайне сомнительна – уж больно велики расстояния. "Продолжительность путешествия до облака Оорта измеряется 10-летиями, а когда речь заходит о межзвездных расстояниях, то счет начинает идти на столетия для всего, кроме микроскопических масс. Так что в плане ресурсов мы ограничены Солнечной системой", – утверждают ученые.

Превентивная мера

Впрочем, это все равно очень много. Даже в пределах одной восьмой части системы. Элвис и Миллиган считают, что и этих ресурсов должно хватить на строительство миллионов колец, опоясывающих Солнце. "Этого должно быть достаточно для развития, хоть это и не будет полноценной сферой Дайсона", – говорят они, имея в виду известную идею физика Фримена Дайсона о том, что достаточно развитая, требующая энергии цивилизация может полностью окружить свою материнскую звезду сферой, улавливающей всю излучаемую ею энергию.

На данный момент человечество не владеет необходимыми для этого технологиями, и идея защиты Солнечной системы сегодня может показаться преждевременной. Но интерес к добыче ресурсов за пределами Земли постепенно растет. "Заблаговременно принять правило одной восьмой было бы верным решением, потому что, возможно, будет гораздо проще внедрить принципиальные ограничения на ранней стадии, а не потом, когда возникнут корыстные и конкурирующие интересы", – говорят они.

Конечно, человечество уже защищает некоторые части Солнечной системы от эксплуатации. Ведь Земля тоже ее часть. Но и на нашей планете под защитой находится только 12% суши и 6% океанов. Элвис и Миллиган считают, что, если мы хотим предотвратить подобную ситуацию в космосе, нужно действовать уже сейчас.

Важно

Внеземное садоводство. Как выращивать растения в космосе

По материалам MIT Technology Review