新たな研究は大きな問いを投げかけている。遠く銀河系の外に存在するかもしれない、持続可能な文明は実在するのか。それとも、すべての文明は自滅する運命にあるのか。
「もし私たちが宇宙で最初の文明でないのなら、私たちのような若い文明の運命がどのように進むかについて、何らかの法則があると考えられます。」
気候変動、森林破壊、生物多様性の喪失に直面する中、持続可能な形の文明を築くことは、人類にとって最も緊急の課題の一つである。しかし、この途方もない課題に向き合う際、私たちはおそらく最も差し迫った問いをほとんど投げかけていない。すなわち、持続可能性は果たして実現可能なのか、という問いである。
天文学者は、宇宙に存在する恒星、銀河、彗星、ブラックホールのかなりの部分を目録化してきた。しかし、持続可能な文明を持つ惑星もまた宇宙に存在するのだろうか。それとも、宇宙で生じたかもしれないすべての文明は、数世紀しか存続せず、自らが引き起こした気候変動によって滅びるのだろうか。
天体物理学者であり、ロチェスター大学の物理学・天文学教授であるアダム・フランク氏は、これらの問いに答えるための最初の一歩を踏み出した研究者グループの一員である。新たな研究は、学術誌『Astrobiology』に掲載され、このグループは「宇宙生物学的」な視点からこれらの問いに取り組んでいる。
「宇宙生物学とは、惑星という文脈における生命とその可能性を研究する学問である」と、フランク氏は語る。同氏は新著『Light of the Stars: Alien Worlds and the Fate of the Earth』（W.W. Norton、2018年）の著者でもあり、、この研究をもとにしている。「そこには『系外文明』、つまり私たちが通常『宇宙人』と呼ぶものも含まれる」。
フランク氏と同僚の研究者らは、気候変動に関する議論がこのより広い文脈で行われることはほとんどないと指摘する。その文脈とは、惑星とその生物圏が、地球で私たちが作り出したようなものへと進化したことが、宇宙の歴史においてこれが初めてではない可能性を考慮するものである。
フランク氏は、「もし私たちが宇宙で最初の文明でないのなら」と述べ、「私たちのような若い文明の運命がどのように進むかについて、何らかの法則があると考えられます」と続ける。
四つのシナリオ
文明の人口が増加するにつれ、その文明は惑星の資源をますます多く利用するようになる。惑星の資源を消費することで、文明は惑星の状態を変化させる。要するに、文明と惑星は互いに切り離されて進化するのではなく、相互に依存しながら共に進化しており、私たちの文明の行方は、地球の資源をどのように利用するかにかかっている。
文明と惑星の系が共に進化する様子を示すため、フランク氏と共同研究者らは数理モデルを構築し、技術的に高度な人口とその惑星が共に発展しうる道筋を示した。文明と惑星（たとえ異星のものであっても）を一体のものとして捉えることで、研究者らは、文明という人類の取り組みが存続するために何が必要となりうるかを、より的確に予測できるようになる。
「重要なのは、気候変動を引き起こすことは普遍的なものかもしれないと認識することです」と、フランク氏は語る。「物理法則は、私たちのようなエネルギー集約型の文明を築く若い人口はすべて、自らの惑星にフィードバックをもたらすことを要求します。気候変動をこの宇宙的な文脈の中で捉えることで、私たちが現在直面していることと、それにどう対処すべきかについて、より深い洞察が得られるかもしれません。」
研究者らは数理モデルを用いて、文明と惑星の系において生じうる四つの潜在的なシナリオを見出した。
大量死：人口と惑星の状態（平均気温のような指標で示される）は、非常に速く上昇する。やがて人口はピークに達し、その後、惑星の気温上昇によって生存条件が厳しくなるにつれて急速に減少する。人口は一定の水準で安定するものの、それはピーク時人口のごく一部にとどまる。「もしあなたが知っている10人のうち7人が急速に死んでしまったらと想像してください」と、フランク氏は語る。「複雑な技術文明が、このような変化を生き延びられるかは明らかではありません。」
持続可能性：人口と気温は上昇するが、やがてどちらも壊滅的な影響を伴うことなく、安定した値に落ち着く。このシナリオは、人口が自らの惑星に負の影響を及ぼしていることを認識し、石油などの高影響資源から、太陽光エネルギーなどの低影響資源へと切り替えた場合に、モデル上で生じる。
資源転換を伴わない崩壊：人口と気温はいずれも急速に上昇し、やがて人口がピークに達した後、急激に減少する。これらのモデルでは文明は崩壊するが、種そのものが完全に絶滅するかどうかは明らかではない。
資源転換を伴う崩壊：人口と気温は上昇するが、人口が問題を引き起こしていることを認識し、高影響資源から低影響資源へと切り替える。しばらくの間は状況が落ち着くように見えるが、その対応は遅すぎたことが判明し、結局のところ人口は崩壊する。
「最後のシナリオが最も恐ろしい」と、フランク氏は語る。「たとえ正しい行動を取ったとしても、対応が遅すぎれば、人口が崩壊する可能性は依然として残るのです。」
アダム・フランク氏と共同研究者らが構築した数理モデルに基づく、文明とその惑星の運命に関する四つのシナリオ。黒い線は文明の人口の推移を、赤い線は惑星の状態（気温の代理指標）が共に進化する推移を示している。（写真提供：Michael Osadciw/ロチェスター大学）
イースター島に見る事例
研究者らは、イースター島の住民のように、既に消滅した文明の事例研究を一部基礎としてモデルを構築した。人々は西暦400年から700年の間にこの島への入植を始め、西暦1200年から1500年の間のいずれかの時点で、ピーク時に1万人にまで人口が増加した。しかし18世紀までに、住民は資源を使い果たし、人口は約2,000人にまで急激に減少した。
イースター島における人口の大量減少は、収容力（環境が支えられる生物種の最大数）と呼ばれる概念と関連している。フランク氏は、気候変動の本質とは、文明の構築に対する地球の反応にほかならないと語る。
「非常に強い気候変動を経験すると、収容力が低下するかもしれません。例えば、大規模な農業が大きく混乱する可能性があるからです。もし気候変動によって中西部で雨が降らなくなったと想像してください。私たちは食料を生産できなくなり、人口は減少するでしょう。」
現時点では、研究者は地球の運命を断定的に予測することはできない。次のステップは、文明が成長のためにあらゆる形のエネルギーを消費する際に、惑星がどのように振る舞いうるかについて、より詳細なモデルを用いることである。その間にも、フランク氏は厳しい警告を発している。
「地球の気候を十分に変えてしまえば、元に戻せなくなるかもしれません」と、同氏は語る。「たとえ後退し、太陽光やその他の影響の少ない資源の利用を始めたとしても、惑星が既に変化してしまっているため、手遅れになる可能性があります。これらのモデルが示すのは、人口が単独で進化すると考えることはできないということです。私たちは、惑星と文明が共に進化していると考えなければならないのです。」
