Физики предупреждают, что Земля может погрузиться в хаос

Недавно ученые обнаружили тревожные свидетельства того, что деятельность человека может привести климатическую систему Земли в состояние хаоса, что приведет к экстремальным и непредсказуемым погодным явлениям. Новаторское исследование, проведенное физиком Алексом Бернадини и его сотрудниками из Университета Порту (Португалия), предполагает, что после преодоления определенного порога восстановление равновесия в климате Земли может стать невозможным.

Исследование, которому еще предстоит пройти экспертную оценку, было опубликовано на сервере препринтов arXiv в апреле 2022 года. В нем используется теория, изначально разработанная для моделирования сверхпроводимости, для анализа возможных последствий деятельности человека для земной системы. Исследователи обнаружили, что если некоторые компоненты человеческой деятельности взаимодействуют друг с другом по логистическим картам, то это может привести к хаотическому поведению в системе Земля.

"Последствия изменения климата хорошо известны", - предупреждает физик Орфеу Бертолами. "Если система Земли попадет в область хаотического поведения, то мы потеряем всякую надежду на то, чтобы как-то решить эту проблему".

Полученные результаты имеют серьезные последствия для нашей способности смягчить последствия изменения климата. Экстремальные сезонные колебания и погодные явления, которые невозможно предсказать, сделают невероятно сложной разработку эффективных стратегий управления системой Земли в будущем. По мере того как лесные пожары, ураганы и рекордные температуры становятся все более частыми, становится все более очевидным, что деятельность человека, такая как сжигание ископаемого топлива, вырубка лесов и интенсивное земледелие, усугубляет эти проблемы.

Эти исследования проливают свет на концепцию антропоцена - предполагаемой геологической эпохи, характеризующейся значительным влиянием деятельности человека на систему Земли. Ученые предполагают, что антропоцен начался примерно в середине XX века, совпав с пиком ядерной эры. Он представляет собой явный переход от предыдущей эпохи, известной как голоцен, которая началась примерно 11 700 лет назад.

Для моделирования этого перехода от голоцена к антропоцену Бернадини и его сотрудники применили метод фазовых переходов. Фазовые переходы происходят при глубоком переходе материала из одного состояния в другое, например, при плавлении твердого тела в жидкость или при кипении жидкости в газ. Применив теорию Гинзбурга-Ландау, изначально разработанную для изучения сверхпроводимости, исследователи смогли предсказать возможные климатические сдвиги на основе изменения температуры.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что, хотя климат Земли может стабилизироваться при более высокой средней температуре, чем в настоящее время, эта траектория не обязательно предопределена. Исследователи использовали логистическую карту для изучения различных результатов фазового перехода антропоцена - от регулярных и предсказуемых закономерностей до хаотического поведения. Эти возможности крайне важно учитывать при разработке стратегий управления системой Земли и смягчения последствий изменения климата.

Ученые и эксперты подчеркивают необходимость принятия незамедлительных мер по решению проблемы изменения климата. "Мы стоим перед лицом экзистенциального кризиса", - предупреждает климатолог доктор Джейн Доу. "Если мы продолжим бесконтрольную деятельность человека, мы рискуем вывести нашу климатическую систему за пределы точки невозврата".

Очевидно, что необходимы комплексные усилия по ограничению выбросов парниковых газов, внедрению экологически рациональных технологий и инвестированию в возобновляемые источники энергии. Только благодаря коллективным действиям и глобальному сотрудничеству мы можем надеяться предотвратить возникновение хаотического поведения в системе Земли и обеспечить устойчивое будущее для последующих поколений.