Quelle partie du système solaire devrait être désignée désert ?

Une illustration montrant les planètes du système solaire Mme Tech

Les humains sont notoirement mauvais pour prédire l'impact d'une croissance exponentielle. Le problème est démontré par la question suivante, souvent posée à des étudiants sans méfiance.

Une colonie de bactéries se développe dans une boîte de Pétri et double de taille chaque jour. Il remplit le plat au 100e jour, déclenchant un effondrement de la population. Quel jour la boîte de Pétri est-elle à moitié pleine ?

La réponse est au 99e jour, un résultat mathématiquement trivial et qui a pourtant le pouvoir de surprendre. La vérité est que les humains n'ont tout simplement pas évolué pour penser intuitivement au changement exponentiel.

Cette difficulté a des implications importantes pour notre environnement et la manière dont nous devrions utiliser les ressources qu'il offre. La population mondiale a doublé au cours des cent dernières années. L'économie mondiale double de taille tous les 20 ans.

Un nombre croissant de personnes avertissent que nous devons éviter le scénario du 99e jour, bien qu'il soit loin d'être clair que nous pourrions le reconnaître si nous étions en son sein.

Une solution potentielle est que l'humanité s'étende dans le système solaire. Les corps rocheux comme la lune et Mars sont des cibles évidentes pour la colonisation. Et les astéroïdes ressemblent à des sources tentantes de minéraux précieux pour les mineurs de l'espace. En effet, la perspective d'un chacun pour soi stimule déjà une nouvelle ère spatiale.

Mais le système solaire est aussi une ressource limitée, quoique importante. Et cela soulève la question importante de savoir comment contrôler son exploitation. En particulier, quelle partie du système solaire devrait être conservée comme nature sauvage ?

Aujourd'hui, nous obtenons une réponse grâce aux travaux de Martin Elvis au Harvard Smithsonian Center for Astrophysics et de Tony Milligan au Kings College de Londres. Ils ont étudié la nature de la croissance exponentielle et affirment que notre capacité limitée à prédire son impact signifie que nous devons en tenir compte lorsque nous limitons la manière dont le système solaire peut être exploité.

Ils calculent que les humains devraient être autorisés à exploiter un huitième du système solaire, le reste étant désigné comme désert. Et ils préviennent qu'aux taux de croissance actuels, cette limite pourrait être atteinte d'ici 400 ans.

Le raisonnement des chercheurs est simple. Lorsqu'un système connaît une croissance exponentielle et a utilisé un huitième de ses ressources, il lui reste trois périodes de doublement jusqu'à ce que toutes les ressources soient épuisées - un point qu'Elvis et Milligan appellent la super-exploitation. Notre capacité limitée à prévoir jusqu'à ce que de tels processus soient très avancés suggère que nous devrions nous fixer un 'fil de déclenchement' qui nous donne au moins 3 fois plus de marge de manœuvre, disent-ils.

Pourquoi trois fois doubler ? Dans ces types de systèmes, de petites erreurs de mesure peuvent entraîner de grandes erreurs de prédiction. C'est pourquoi les chercheurs ne préconisent pas une limite plus stricte. Un principe plus restrictif de 1/16 ou 1/32 pose le problème qu'une erreur mineure dans l'estimation du taux de croissance peut conduire à une erreur majeure dans la prédiction du moment où la surexploitation sera atteinte, disent-ils.

Ils ne sont pas non plus opposés à la croissance ou à l'exploitation, qu'ils considèrent comme une partie importante de l'avenir de l'humanité. [Le principe du huitième] n'exclut qu'une croissance sans contrainte ou incontrôlable, disent-ils.

Alors combien de temps avons-nous? Pour évaluer un niveau réaliste de croissance, Elvis et Milligan utilisent l'exploitation du fer depuis la révolution industrielle. Cela a augmenté à un taux moyen de 3,5% par an, conduisant à un doublement tous les 20 ans.

Ils calculent ensuite comment un taux de croissance similaire se déroulerait à l'échelle interplanétaire. Leurs calculs suggèrent que le point d'un huitième serait atteint en 400 ans. A ce stade, les prochaines périodes de doublement seraient cruciales. À ce stade, il ne resterait que 60 ans pour faire passer le système économique à de nouvelles conditions « d'état stable », disent-ils.

Pour éviter cela, une grande partie du système solaire doit être protégée, mais c'est exactement ce qui est un sujet délicat. Elvis et Milligan suggèrent que les planètes devraient être protégées par leur surface et les astéroïdes par leur volume. Le soleil devrait être complètement exclu des calculs, et Elvis et Milligan disent que Jupiter - qui a plus de masse que toutes les autres planètes réunies - pourrait également être exclu.

Ensuite, il y a la ceinture de Kuiper - la ceinture d'objets glacés en orbite au-delà de Neptune - et le nuage de comètes d'Oort beaucoup moins bien compris encore plus loin. Elvis et Milligan disent que l'inclusion de ces régions dans les calculs ne change pas significativement les conclusions. La masse de matière dans la ceinture de Kuiper ajoute trois fois plus de temps de doublement, ou 60 ans, aux calculs, et le nuage d'Oort ajoute encore 80 ans.

Quoi qu'il en soit, le temps est précieux, car il y a peu de chances d'exploiter d'autres systèmes stellaires car les distances impliquées sont trop grandes. Les temps de trajet, qui se mesurent déjà en décennies pour le nuage d'Oort, augmentent en siècles pour tout sauf des masses microscopiques à ces distances interstellaires, disent-ils. En ce qui concerne les ressources, notre système solaire est un système fermé.

Mais il devrait fournir beaucoup, même avec une limite d'un huitième en place. Elvis et Milligan calculent qu'il devrait être possible de construire des millions d'anneaux ceinturant le soleil avec ces ressources. Cela devrait être suffisant pour continuer, même si une sphère Dyson peut être hors de portée, disent-ils, se référant à la célèbre idée de Freeman Dyson selon laquelle une civilisation suffisamment avancée et avide d'énergie pourrait complètement encercler son étoile hôte avec une sphère qui capture toute son énergie émise.

La technologie requise pour cela est actuellement au-delà de l'humanité. Et il est donc facile d'imaginer que l'idée de protéger le système solaire maintenant est quelque peu prématurée.

Mais l'intérêt actuel pour l'extraction d'astéroïdes pourrait changer cela bientôt. La raison d'être de l'adoption du principe d'un huitième si longtemps à l'avance est qu'il peut être beaucoup plus facile de mettre en œuvre des restrictions de principe à un stade précoce, plutôt que plus tard, lorsque des intérêts acquis et concurrents sont apparus, disent-ils.

Bien sûr, l'humanité protège déjà certaines parties du système solaire de l'exploitation. Mais les efforts sur Terre ont été limités. Le US Wilderness Act de 1964 protège notoirement d'immenses étendues des États-Unis; l'ex-Union soviétique protégeait également Belovezhskaya pushcha , l'une des dernières zones de forêt vierge en Europe, bien que cette région de Biélorussie soit désormais menacée.

Et pourtant, seulement 12 % des terres émergées de la Terre sont protégées et seulement 6 % des océans. Lorsque ces limites seront atteintes, il y aura peu de temps précieux pour changer de cap.

L'argument d'Elvis et Milligan est que si nous voulons empêcher un échec similaire dans l'espace, nous devons agir maintenant.

Réf : arxiv.org/abs/1905.13681 : Quelle partie du système solaire devrions-nous laisser comme nature sauvage ?

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