As temperaturas médias globais da Terra têm aumentado constantemente desde a Revolução Industrial. De acordo com a Agência Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA), a Terra está se aquecendo a uma taxa de 0,06 °C (0,11 °F) por década desde 1850 – ou cerca de 1,11 °C (2 °F) no total. Desde 1982, o aumento médio anual tem sido de 0,20 °C (0,36 °F) por década, mais de três vezes mais rápido. Além disso, projeta-se que essa tendência aumente entre 1,5 e 2 °C (2,7 a 3,6 °F) até meados do século, possivelmente mais! Esta é uma consequência direta da queima de combustíveis fósseis, que aumentou exponencialmente desde meados do século XIX.
Dependendo da extensão do aumento da temperatura, o impacto na habitabilidade da Terra pode ser catastrófico. Em um estudo recenteuma equipe de cientistas examinou como os aumentos de temperatura são um problema de longo prazo enfrentado por civilizações avançadas e não apenas uma questão de consumo de combustível fóssil. Como eles argumentam, o aumento das temperaturas planetárias pode ser um resultado inevitável do crescimento exponencial do consumo de energia. Suas descobertas podem ter implicações sérias para a astrobiologia e a Busca por inteligência extraterrestre (SETI).
O estudo foi conduzido por Amedeo Balbiprofessor associado de Astronomia e Astrofísica na Universidade de Roma Tor Vergatae Manasvi Lingamum professor assistente da Departamento de Aeroespacial, Física e Ciências Espaciais e o Departamento de Química e Engenharia Química no Instituto de Tecnologia da Flórida (FIT). O artigo detalhando suas descobertas, “Calor residual e habitabilidade: restrições do consumo de energia tecnológica”, apareceu recentemente online e está sendo considerado para publicação na revista Astrobiologia.
A ideia de que as civilizações acabarão superaquecendo seu planeta remonta ao trabalho do cientista soviético Mikhail I. Budyko. Em 1969, ele publicou um estudo inovador intitulado “O efeito das variações da radiação solar no clima da Terra,” onde ele argumentou que “Toda a energia usada pelo homem é transformada em calor, sendo a porção principal dessa energia uma fonte adicional de calor em comparação ao ganho de radiação atual. Cálculos simples mostram que com a taxa atual de crescimento do uso de energia, o calor produzido pelo homem em menos de duzentos anos será comparável à energia vinda do Sol.”
Esta é uma consequência simples de toda produção e consumo de energia invariavelmente produzindo calor residual. Embora esse calor residual seja apenas uma contribuição marginal para o aquecimento global em comparação com as emissões de carbono, projeções de longo prazo indicam que isso pode mudar. Como Lingham relatou ao Universe Today por e-mail:
“A contribuição atual do calor residual para o aumento da temperatura global é mínima. No entanto, se a produção de calor residual prosseguir em uma trajetória exponencial no próximo século, um aumento adicional de 1 grau Celsius (1,8 F) na temperatura pode resultar do calor residual, independentemente de um efeito estufa aprimorado devido aos combustíveis fósseis. Se a geração de calor residual mantiver seu crescimento exponencial ao longo dos séculos, mostramos que isso pode eventualmente levar a uma perda completa da habitabilidade e ao fim de toda a vida na Terra.”
A Esfera de Dyson é um exemplo adequado de calor residual resultante do crescimento exponencial de uma civilização avançada. Em seu artigo de proposta original, “Busca por Fontes Estelares Artificiais de Radiação Infravermelha”, Freeman Dyson argumentou como a necessidade de mais espaço habitável e energia poderia eventualmente levar uma civilização a criar uma “biosfera artificial que circunda completamente sua estrela-mãe”. Como ele descreveu, essas megaestruturas seriam detectáveis por instrumentos infravermelhos devido à “conversão em larga escala da luz das estrelas em radiação infravermelha distante”, o que significa que elas irradiariam calor residual para o espaço.
“O aquecimento que exploramos em nosso artigo resulta da conversão de qualquer forma de energia e é uma consequência inevitável das leis da termodinâmica”, acrescentou Balbi, que foi o autor principal do estudo. “Para a Terra atual, esse aquecimento representa apenas uma fração insignificante do aquecimento causado pelo efeito estufa antropogênico. No entanto, se o consumo global de energia continuar a crescer em sua taxa atual, esse efeito pode se tornar significativo dentro de alguns séculos, potencialmente impactando a habitabilidade da Terra.”
Para determinar quanto tempo levaria para civilizações avançadas atingirem o ponto em que tornariam seu planeta natal inabitável, Balbi e Lingam elaboraram modelos teóricos baseados na Segunda Lei da termodinâmica (conforme se aplica à produção de energia). Eles então aplicaram isso à habitabilidade planetária considerando a zona habitável circumsolar (CHZ) – ou seja, as órbitas onde um planeta receberia radiação solar suficiente para manter água líquida em sua superfície.
“Nós adaptamos o cálculo da zona habitável, uma ferramenta padrão em estudos exoplanetários. Essencialmente, nós incorporamos uma fonte adicional de aquecimento — decorrente da atividade tecnológica — juntamente com a irradiação estelar”, disse Balbi. Outro fator-chave que eles consideraram são as taxas de crescimento exponencial das civilizações e seu consumo de energia, conforme previsto pela Escala de Kardashev. Usando a humanidade como modelo, vemos que taxas globais de consumo de energia passou de 5.653 terawatts-hora (TWh) para 183.230 TWh entre 1800 e 2023.
Esta tendência não foi apenas exponencial, mas acelerou ao longo do tempo, semelhante ao crescimento populacional no mesmo período (1 bilhão em 1800 para 8 bilhões em 2023). Balbi e Manasavi extrapolaram essa tendência para medir as implicações para a habitabilidade e determinar a vida útil máxima de uma civilização avançada uma vez que ela tenha entrado em um período de crescimento exponencial. Por fim, eles concluíram que a vida útil máxima das tecnosferas é de cerca de 1000 anos, desde que experimentem uma taxa de crescimento anual de cerca de 1% ao longo do período de interesse.
Essas descobertas, disse Balbi, têm implicações para a humanidade e na Busca por Inteligência Extraterrestre (SETI):
“Nossos resultados indicam que o efeito do calor residual pode se tornar substancial não apenas no futuro da Terra, mas também no desenvolvimento de quaisquer espécies tecnológicas hipotéticas que habitem planetas ao redor de outras estrelas. Consequentemente, considerar essa restrição pode influenciar como abordamos a busca por vida tecnologicamente avançada no universo e como interpretamos os resultados de tais buscas. Por exemplo, pode oferecer uma explicação parcial para o paradoxo de Fermi.”
Balbi e Lingam também enfatizam como esses resultados apresentam algumas recomendações possíveis sobre como poderíamos evitar tornar nosso planeta inabitável. Mais uma vez, há implicações para o SETI, já que qualquer solução que possamos imaginar provavelmente já foi implementada por outra espécie avançada. Disse Balbi:
“Embora nosso artigo se concentre na física em vez de soluções para desafios sociais, imaginamos alguns cenários que poderiam ajudar uma espécie tecnológica a mitigar as restrições do aquecimento residual e atrasar seu início. Uma civilização suficientemente avançada pode usar a tecnologia para neutralizar o aquecimento, como empregar blindagem estelar.”
“Alternativamente, eles poderiam realocar grande parte de sua infraestrutura tecnológica para fora do planeta, movendo-se para o espaço. Esses megaprojetos de engenharia teriam implicações significativas para nossa busca por tecnoassinaturas. Uma abordagem menos ambiciosa, mas talvez mais viável, seria reduzir o consumo de energia desacelerando o crescimento. Claro, não podemos prever qual dessas opções é a mais plausível.”
Leitura adicional: arXiv
