Kan en planet ha ett eget sinne?

I ett självbeskrivet ”tankeexperiment” använde University of Rochester astrofysiker Adam Frank och kollegor David Grinspoon vid Planetary Science Institute och Sarah Walker vid Arizona State University vetenskaplig teori och bredare frågor om hur livet kan förändra planeten, för att postulera en fyra -stegsbeskrivning av jordens förflutna och möjliga framtid. Kredit: University of Rochester Photography/Michael Osadio

Rochester-baserade astrofysikern Adam Frank diskuterar varför kognitiv aktivism som verkar på en planetär skala är viktig för att ta itu med globala frågor som klimatförändringar.

Livets kollektiva aktivitet – alla mikrober, växter och djur – har förändrat planeten.

Ta till exempel växter: växter ”uppfann” ett sätt att genomgå fotosyntes för att förbättra sin överlevnad, men släppte därigenom syre som helt förändrade vår planets funktion. Detta är bara ett exempel på individuella livsformer som utför sina egna uppgifter, men som kollektivt påverkar på en planetarisk skala.

Om livets kollektiva aktivitet – känd som biosfären – kan förändra världen, kan den kollektiva aktiviteten av kognition, och handling baserad på den kognitionen, också förändra planeten? När biosfären väl utvecklats fick jorden ett eget liv. Om en planet med ett liv har ett eget liv, har den också ett eget sinne?

Dessa är frågorna som Adam Frank, professor i fysik och astronomi vid University of Rochester, ställde Adam Frank, Fred H. Gwen, kollegor David Grinspoon vid Planetary Science Institute och Sarah Walker vid Arizona State University, i en tidning publicerad. I den International Journal of Astrobiology. Deras självbeskrivna ”tankeexperiment” kombinerar aktuell vetenskaplig förståelse om jorden med bredare frågor om hur livet kan förändra en planet. I tidningen diskuterar forskarna vad de kallar ”planetarisk intelligens” – idén om kognitiv aktivitet som verkar på planetarisk skala – för att väcka nya idéer om hur människor kan hantera globala frågor som klimatförändringar.

Som Frank säger, ”Om vi ​​någonsin hoppas på att överleva som art måste vi använda vår intelligens för planetens bästa.”

En omogen teknosfär

Frank, Grinspoon och Walker extraherar idéer som Gaia-hypotesen – som föreslår att biosfären interagerar kraftigt med de icke-levande geologiska systemen luft, vatten och land för att upprätthålla jordens beboeliga tillstånd – för att förklara att även arter som inte är tekniskt kapabla kan visa planetarisk intelligens. Nyckeln är att den kollektiva livsaktiviteten skapar ett självförsörjande system.

Till exempel, säger Frank, har flera nya studier visat hur trädrötter i skogen är sammankopplade via underjordiska nätverk av svampar som kallas mykorrhizanätverk. Om en del av skogen behöver näring, skickar de andra delarna de stressade delarna den näring de behöver för att överleva, genom mykorrhizanätverket. På så sätt behåller skogen sin livskraft.

Forskarna antog fyra faser av jordens förflutna och potentiella framtid för att illustrera hur planetarisk intelligens kan spela en roll i mänsklighetens långsiktiga framtid. För närvarande anses jorden vara ett ”omoget tekniskt område” eftersom majoriteten av energi- och teknikanvändningen innebär nedbrytning av jordens system, såsom atmosfären. För att överleva som art måste vi sikta på att vara ett ”moget teknikfält”, säger astrofysikern Adam Frank vid University of Rochester, med tekniska system som gynnar hela planeten. Kredit: University of Rochester Photography/Michael Osadio

Just nu är vår civilisation vad forskare kallar den ”omogna teknosfären”, en sammansättning av mänskligt genererade system och teknologi som direkt påverkar planeten men inte är självförsörjande. Till exempel inkluderar majoriteten av vår energianvändning förbrukningen av fossila bränslen som försämrar jordens hav och atmosfär. Tekniken och energin vi förbrukar för att överleva förstör vår hemplanet, vilket i sin tur kommer att förstöra vår mänskliga ras.

För att överleva som art måste vi agera kollektivt för planetens bästa.

Men, säger Frank, ”vi har ännu inte förmågan att kollektivt svara på planetens bästa. Det finns intelligens på jorden, men det finns ingen planetarisk intelligens.”

Mot en mogen teknosfär

Forskarna antog fyra faser av jordens förflutna och potentiella framtid för att illustrera hur planetarisk intelligens kan spela en roll i mänsklighetens långsiktiga framtid. De visar också hur dessa utvecklingsstadier som drivs av planetarisk intelligens kan vara karakteristiska för vilken planet som helst i galaxen som utvecklar liv och en hållbar teknisk civilisation.

• Steg 1 – den omogna biosfären: ett kännetecken för den mycket tidiga jorden, för miljarder år sedan och före tekniska arter, när mikrober fanns men vegetation ännu inte hade dykt upp. Det har varit lite global reaktion eftersom livet inte kan utöva krafter på jordens atmosfär, hydrosfär och andra planetsystem.
• Steg 2 – Mogen biosfär: En egenskap hos jorden, även före tekniska arter, för cirka 2,5 miljarder till 540 miljoner år sedan. Stabila kontinenter bildades, vegetation och fotosyntes utvecklades, atmosfäriskt syre ackumulerades och ozonskiktet dök upp. Biosfären har haft en stark inverkan på jorden, vilket kan bidra till att upprätthålla jordens beboelighet.
• Steg 3 – Omoget tekniskt område: Det är nu karakteristiskt för jorden, med sammankopplade system för kommunikation, transport, teknik, elektricitet och datorer. Teknosfären är dock fortfarande omogen, eftersom den inte är integrerad i andra jordsystem, såsom atmosfären. Istället hämtar den materia och energi från jordens system på ett sätt som kommer att driva helheten in i ett nytt tillstånd som sannolikt inte inkluderar själva det tekniska höljet. Vårt nuvarande tekniska område jobbar i det långa loppet emot sig självt.
• Steg 4 – Moget tekniskt område: Där jorden bör sikta på att vara i framtiden, säger Frank, är med tekniska system på plats som gynnar hela planeten, inklusive global energiskörd i former som solenergi som inte skadar biosfären. En mogen teknisk sfär är ett hav som har utvecklats tillsammans med biosfären till en form som låter både den tekniska sfären och biosfären blomstra.

”Planeter utvecklas genom omogna och mogna stadier, och planetarisk intelligens är en indikation på den tid då du når en mogen planet”, säger Frank. ”Million dollar-frågan är hur planetarisk intelligens ser ut och vad det betyder för oss i praktiken eftersom vi ännu inte vet hur vi ska övergå till en mogen teknosfär.”

Det komplexa systemet av planetarisk intelligens

Även om vi inte vet exakt hur planetarisk intelligens kan manifestera sig, noterar forskarna att ett moget tekniskt område involverar att integrera tekniska system med jorden genom ett nätverk av återkopplingsslingor som utgör ett komplext system.

Enkelt uttryckt är ett komplext system allt som är byggt av mindre delar som samverkar på ett sådant sätt att systemets övergripande beteende helt beror på interaktionen. Det vill säga summan är större än summan av dess delar. Exempel på komplexa system är skogar, internet, finansmarknader och den mänskliga hjärnan.

Till sin natur har ett komplext system helt nya egenskaper som uppstår när de enskilda bitarna samverkar. Det är svårt att urskilja en mänsklig personlighet, till exempel bara genom att undersöka nervcellerna i dess hjärna.

Det betyder att det är svårt att förutsäga exakt vilka egenskaper som kan uppstå när individer bildar en planetarisk intelligens. Men ett system så komplext som planetarisk intelligens, enligt forskarna, kommer att ha två definierande egenskaper: det kommer att ha framväxande beteende och kommer att behöva upprätthålla sig självt.

”Biosfären kom på hur den skulle kunna ta emot liv på egen hand för miljarder år sedan genom att skapa system för att cirkulera kväve och transportera kol”, säger Frank. ”Nu måste vi ta reda på hur vi får samma typ av självbevarande egenskaper med Technosphere.”

Söker efter utomjordiskt liv

Trots vissa ansträngningar, inklusive ett globalt förbud mot vissa kemikalier som skadar miljön och ett steg mot att använda mer solenergi, ”har vi inte planetarisk intelligens eller ett moget teknikområde ännu”, säger han. ”Men hela syftet med den här forskningen är att klargöra vart vi behöver gå.”

Frank säger att ställa dessa frågor inte bara kommer att ge information om det förflutna, nuet och framtiden för livet på jorden, utan kommer också att hjälpa till i sökandet efter liv och civilisationer utanför vårt solsystem. Frank är till exempel huvudutredaren på .-filen NASA Tech Fingerprint Research Grant Civilisationer på planeter som kretsar kring avlägsna stjärnor.

Vi säger de enda tekniska civilisationer vi någonsin kan se – de vi måste se förväntan Låt oss se – det är de som inte tog livet av sig, vilket betyder att de har nått stadiet av sann planetarisk intelligens, säger han. ”Detta är kraften i denna undersökningslinje: Den förenar det vi behöver veta för att överleva klimatkrisen med vad som kan hända på vilken planet som helst där liv och intelligens utvecklas.”

Referens: ”Intelligence as a Process on a Planetary Scale” av Adam Frank, David Grinspson och Sarah Walker, 7 februari 2022 Tillgänglig här. International Journal of Astrobiology.
DOI: 10.1017/S147355042100029X