Instituto Agwa

Inteligência planetária: definições e usos

Nossa definição explícita de inteligência planetária é a aquisição e aplicação de conhecimento coletivo, operando em escala planetária, que é integrado à função de sistemas planetários acoplados. Um exemplo incipiente seria a resposta global à crise em escala planetária da erosão da ozonosfera pelos CFCs. Outra, ainda em andamento, poderia ser uma resposta global à crise do aquecimento global antropogênico. No entanto, chamamos esses exemplos de ‘nascentes’ porque, embora envolvam uma resposta global coordenada a uma potencial ameaça existencial, a tomada de decisão está no nível de atividades localizadas de indivíduos e governos.

Como descreveremos, uma transição para a inteligência planetária global deve incluir um tipo de inteligência que seja mais do que a soma agregada das atividades localizadas da vida em escalas menores. Estamos interessados ​​em propriedades que existem na escala das biosferas e/ou tecnosferas (onde as tecnosferas são a atividade planetária agregada da tecnologia; Herrmann-Pilath,Referência Herrmann-Pillath2018 ), e em seu acoplamento a outros sistemas planetários (por exemplo, geosferas), que não são aparentes em organismos e subsistemas individuais que compõem uma biosfera ou tecnosfera. Assim, a atividade cognitiva em que estamos interessados ​​deve operar por meio de loops de feedback que são globais em escala, coordenação e operação. O conceito de ‘computação humana’ é um exemplo relevante. A computação humana inclui exemplos em que os humanos são elementos computacionais em sistemas de processamento de informações, como atividades de crowdsourcing, como edição de wiki ou IA assistida por humanos (Michelucci et al .,Referência Michelucci, Shanley, Dickinson e Hirsh2015 ). Além disso, ao definir a inteligência planetária em termos de atividade cognitiva – ou seja, em termos de conhecimento que só é aparente em escala global – estamos explicitamente ampliando nossa visão de inteligência tecnológica para além das espécies que podem raciocinar ou construir ferramentas no sentido tradicional. Observamos que termos como ‘conhecimento’ e ‘cognição’ são geralmente reservados para descrever indivíduos, mas é exatamente nosso objetivo impulsionar esses conceitos e determinar em que sentido eles podem ser aplicados a processos em escala planetária. Vamos esclarecer esses pontos nas seções a seguir.

Existem sucessivos domínios distintos onde desejamos explorar a operação e o efeito da inteligência planetária ( Fig. 1 ). Argumentaremos que cada um se relaciona com uma fase diferente, mas sucessiva, da evolução planetária.

Figura 1.Quatro domínios possíveis da inteligência planetária. (a) Em um planeta com uma biosfera imatura (como a Terra durante o Éon Arqueano) existem circuitos de retroalimentação insuficientes entre a vida e os sistemas geofísicos acoplados para exercer uma forte coevolução. (b) Em um planeta com uma biosfera madura (como a Terra após o Proterozóico) a biosfera exerce forte força sobre o estado geofísico estabelecendo a coevolução completa de todo o sistema. Esse feedback pode fornecer algum grau de modulações estabilizadoras de longo prazo (ou seja, Gaian) para o sistema completo. (c) Em um planeta com uma Tecnosfera imatura (representada pela atual Terra do Antropoceno), os feedbacks da atividade tecnológica produzem força suficiente no sistema planetário acoplado para conduzi-lo a novos estados dinâmicos. Esses forçamentos, no entanto, não são limitados pela intenção em relação à saúde da civilização que produz a tecnologia. (d) Em um planeta com uma Tecnosfera madura, os ciclos de feedback entre a atividade tecnológica e os estados biogeoquímicos e biogeofísicos foram intencionalmente modificados para garantir a máxima estabilidade e produtividade de todo o sistema. Ao lado de cada imagem planetária, mostramos um espectro atmosférico esquemático. Uma biosfera imatura mostraria uma atmosfera principalmente em equilíbrio dominada talvez por CO mostramos um espectro atmosférico esquemático. Uma biosfera imatura mostraria uma atmosfera principalmente em equilíbrio dominada talvez por CO mostramos um espectro atmosférico esquemático. Uma biosfera imatura mostraria uma atmosfera principalmente em equilíbrio dominada talvez por CO₂ . Em uma biosfera madura, a vida teria mudado a química atmosférica, levando a um estado altamente não-equilíbrio, como talvez altas concentrações de O ₂ . Em uma tecnosfera imatura aparecem novas espécies ‘poluentes’, como os CFCs, enquanto atividades industriais como a combustão podem alterar a abundância de outros gases pré-existentes, como CO ₂ e metano. Em uma Tecnosfera madura, todos os constituintes atmosféricos podem ter suas concentrações modificadas para produzir estados estáveis ​​e produtivos de longo prazo para o sistema completo (civilização + biosfera). Isto é representado através de uma gama de possíveis picos para diferentes constituintes.

Primeiro, examinaremos se é possível considerar a inteligência, ou alguma forma de cognição, operando em escala planetária mesmo naqueles mundos sem uma espécie tecnológica em escala planetária ( Fig. 1(a ) e (b)). Isso exigiria que alguma forma de cognição coletiva fosse uma parte funcional da biosfera por muito mais tempo do que o período relativamente curto da inteligência humana na Terra. Se for verdade, então a natureza inerentemente global dos feedbacks complexos e em rede que ocorrem na biosfera pode implicar a operação de uma inteligência planetária ancestral.

Em segundo lugar, desejamos considerar se as mudanças que os humanos vêm introduzindo no planeta por meio de nossas atividades industriais – as mudanças que marcam a época geológica do ‘Antropoceno’ (Crutzen,Referência Crutzen, Steffen, Jäger, Carson e Bradshaw2002 ; Steffen et ai .,Referência Steffen, Richardson, Rockström, Cornell, Fetzer, Bennett, Biggs, Carpenter, de Vries, de Wit, Folke, Gerten, Heinke, Mace, Persson, Ramanathan, Reyers e Sörlin2015 ) – pode ser entendido como uma transição tanto no tipo quanto no nível de atividade cognitiva global. Aqui, estamos interessados ​​na emergência de redes de processos que se originam com a agência humana, mas se tornam ativos e operam autonomamente em níveis além dos indivíduos. Assim, consideraremos a ideia de uma tecnosfera emergente e seu lugar no Antropoceno ( Fig. 1(c) , Haff,Referência Haff2014 a ,Referência Haff2014b ) .

Um foco no Antropoceno nos permite avaliar os requisitos de sustentabilidade para uma civilização planetária industrial de longa duração através das lentes da inteligência planetária. Muitas ameaças atuais à sustentabilidade são caracterizadas por mudanças inadvertidas em escala planetária no meio ambiente. Estes são causados ​​por nossas atividades agregadas não serem guiadas por uma consciência de suas consequências em escala global (Grinspoon,Referência Grinspoon2016 ). Não é difícil argumentar que a sobrevivência a longo prazo do nosso, ou de qualquer ‘projeto de civilização’ em escala global, exigirá um modo fundamentalmente diferente de comportamento em escala planetária, no qual o conhecimento dos impactos em escala planetária retroalimenta e modula, comportamento em um loop intencional (por exemplo, talvez mediado por inteligência artificial à medida que nossos sistemas se tornam cada vez mais integrados). Isso significa que precisaremos considerar a questão dos prazos dentro desses ciclos de feedback e também a escala em que as decisões são tomadas.

Observamos que as decisões que favorecem a sustentabilidade dos coletivos podem não ser as mesmas que as preferências dos indivíduos. Um exemplo claro, mas simples, na teoria da escolha social é o Teorema da Impossibilidade de Arrow. O teorema de Arrow demonstra como, com base em um conjunto simples de suposições razoáveis, não há maneira possível de classificar as preferências de escolhas feitas por indivíduos em um conjunto classificado de preferências para um coletivo (Arrow,Seta de referência1950 ). Ou seja, a classificação de um coletivo entre um conjunto de escolhas não refletirá a de seus membros individuais de forma processual.

A ideia de cognição coletiva em escala planetária traz consigo a questão: o comportamento planetário dominado pelo feedback estabilizador entre consciência e consequências representaria um novo tipo ou novo nível de inteligência planetária? Se assim for, então nosso conceito também assume uma qualidade aspiracional. Uma compreensão mais profunda da transição para esse modo pode ser útil para o projeto de construção de uma civilização global sustentável (Nações Unidas, 2015 ).

Finalmente, desejamos generalizar essas questões para além do exemplo singular da história terrestre, perguntando se a inteligência planetária provavelmente é uma propriedade de alguns (ou talvez da maioria) dos mundos habitados em outras partes do universo, ou pelo menos daqueles de vida longa que estamos vivendo. mais provável de detectar remotamente ( Fig. 1(d) ). Isso implica que as transições passadas, atuais e futuras potenciais na história da Terra podem ter contrapartes em outros planetas. Trabalho sobre a ‘Astrobiologia do Antropoceno’ (Haqq-Misra e Baum,Referência Haqq-Misra e Baum2009 ; Frank e Sullivan,Referência Frank e Sullivan2014 ; Frank et ai .,Referência Frank, Carroll-Nellenback, Alberti e Kleidon2017 ,Referência Frank, Carroll-Nellenback, Alberti e Kleidon2018 ; Mullan e Haqq-Misra,Referência Mullan e Haqq-Misra2019 ) já indicou que as civilizações tecnológicas envolvidas na colheita de energia em larga escala podem desencadear fortes feedbacks sobre as mudanças climáticas. A transição para formas sustentáveis ​​de longo prazo de tais civilizações (se é possível) pode ter características gerais e genéricas que envolvem transições na inteligência planetária (Grinspoon,Referência Grinspoon2016 ). Essa linha de investigação pode nos ajudar a refletir sobre a evolução terrestre de uma perspectiva menos paroquial e a formular caminhos e estados potenciais para a cognição em escala planetária em outros planetas. Tal esforço também pode ser útil para derivar novos diagnósticos observáveis ​​para ‘exo-civilizações’ articulando características de civilizações tecnológicas que podem ser detectadas à distância (também conhecidas como ‘tecnoassinaturas’). Assim, uma caracterização da inteligência planetária e seu papel na evolução planetária pode ser particularmente útil para estudos de tecnoassinatura que atualmente representam uma direção nova e altamente ativa em astrobiologia e SETI (Genio e Wright,Referência Genio e Wright2018 ; Wright et ai .,Referência Wright2020 ).

Preliminares históricas: biosfera, Noosfera e Gaia

A consideração da atividade cognitiva em escala planetária remonta ao desenvolvimento formativo da biogeoquímica, da ciência dos sistemas terrestres e da astrobiologia. De fato, o conceito moderno de biosfera pode ser atribuído ao trabalho de Vernadsky, o fundador da geoquímica e da biogeoquímica (Vernadsky,Referência Vernadsky1998 ). Foi Vernadsky quem viu que a atividade agregada da vida na Terra deve ser considerada parte de um sistema – a biosfera – que se acopla fortemente aos demais sistemas planetários: atmosfera, hidrosfera, criosfera e litosfera. Em sua opinião, esse acoplamento foi impulsionado pela termodinâmica dos gradientes de energia livre (Kleidon,Referência Kleidon2010 ). Como escreveu Vernadsky,

Para Vernadsky, a biosfera era um fenômeno emergente que surgiu e evoluiu em conjunto com a diversidade de espécies individuais. De fato, a evolução de tais espécies só poderia ser totalmente explicada no contexto da biosfera mais ampla. Mas esse surgimento, argumentou ele, sempre envolvia algum grau de atividade cognitiva ou “cultural”.

Depois de desenvolver o conceito de biosfera, Vernadsky passou a explorar o conceito de Noosfera (‘noos’ sendo grego para Mente). Ao contrário da versão explicitamente teológica da ideia de Teilhard de Chardin (Teilhard de Chardin,Referência Teilhard de Chardin1959 ), para Vernadsky a Noosfera era uma concha emergente de influência baseada na totalidade do que ele chamou de ‘energia biogeoquímica cultural’. Ao usar o termo “cultura”, Vernadsky quis dizer atividade cognitiva coletiva . Ele sustentou que tal atividade sempre esteve presente na biosfera de micróbios a mamíferos. Mas, ele argumentou, a atividade cognitiva coletiva nessas espécies e, portanto, na biosfera, era insignificante em medida e impacto até o desenvolvimento da atividade científica e industrial do Homo Sapiens.

Enquanto Vernadsky pensava que a “energia biogeoquímica cultural” era um ator menor na biosfera até recentemente, Lynn Margulis tinha sua própria concepção da ideia e acreditava que desempenhava um papel maior na evolução planetária através da Teoria Gaia que ela desenvolveu junto com James Lovelock. A Hipótese de Gaia, desenvolvida pela primeira vez por Lovelock (Referência Lovelock1984 ) sustentavam que a vida na Terra era capaz de manter as condições globais, como a temperatura média, dentro de uma faixa que mantinha o planeta habitável (Lovelock,Referência Lovelock1984 ). Lovelock argumentou que isso ocorreria através de feedbacks negativos entre a vida e a geoquímica planetária. Esses feedbacks agiriam para manter as perturbações em condições globais sob controle. O que Margulis trouxe para a colaboração foi um foco nas capacidades notáveis ​​dos micróbios para servir como condutores para feedbacks de Gaia (Margulis e Lovelock,Referência Margulis e Lovelock1997 ).

O que importa para nossas preocupações é que, através de sua pesquisa sobre cooperação evolutiva (em oposição à competição), Margulis viu os domínios microbianos como ricos com uma espécie de ‘pré-inteligência’. Como ela escreveu, ‘a visão da evolução como competição sangrenta crônica… se dissolve diante de uma nova visão de cooperação contínua, forte interação e dependência mútua entre as formas de vida. A vida não dominou o globo pelo combate, mas pelo networking’ (Margulis e Sagan,Referência Margulis e Sagan1986 , pág. 122).

Gaia, entretanto, não deveria ser vista como um organismo. Como Margulis escreveu “[Gaia] é uma propriedade emergente de interação entre organismos, o planeta esférico em que residem, e uma fonte de energia, o Sol” (Margulis e Sagan,Referência Margulis e Sagan1986 ). Esse conceito do surgimento de uma nova propriedade planetária a partir da atividade em rede de jogadores individuais foi o insight central do que veio a ser chamado de Teoria de Gaia. Como Margulis escreveu mais tarde ‘Gaia é a superfície regulada do planeta criando incessantemente novos ambientes e novos organismos…. Menos uma única entidade viva do que um enorme conjunto de ecossistemas em interação, a Terra como fisiologia reguladora de Gaia transcende todos os organismos individuais” (Margulis e Sagan,Referência Margulis e Sagan1986 , pág. 120).

A Teoria de Gaia foi controversa quando foi proposta pela primeira vez, particularmente porque alguns a viram como a introdução de um princípio teleológico na evolução (Dawkins,Referência Dawkins1982 ), enquanto outros argumentavam que não havia meios para que ela surgisse através da seleção natural (Doolittle,Referência Doolittle2017 ). Notamos que ainda existem questões sobre a evolução e eficácia dos feedbacks biosféricos para produzir uma homeostase planetária completa (Kirchner,Referência Kirchner2002 ). Trabalhos recentes, no entanto, apontam para mecanismos evolutivos que podem selecionar os feedbacks negativos em escala global que poderiam manter tal sistema (Lenton et al .,Referência Lenton, Daines, Dyke, Nicholson, Wilkinson e Williams2018 ).

Ainda assim, os princípios básicos da Teoria de Gaia, efetivamente reembalados como “Ciência dos Sistemas Terrestres”, agora representam a pedra angular das abordagens modernas da história evolutiva da Terra. O que a Ciência dos Sistemas Terrestres tirou da Teoria de Gaia foi o reconhecimento da biosfera como o principal motor da evolução planetária, bem como o profundo papel da atividade microbiana coletiva na formação de feedbacks biosféricos críticos.

Os conceitos de Biosfera, Noosfera e Gaia – desenvolvidos por Vernadsky, Lovelock e Margulis – são as bases para o que segue em nossa argumentação. Tomados como um todo, eles representaram as primeiras e cruciais tentativas coerentes de reconhecer que a vida e sua atividade (incluindo a inteligência) podem ser melhor compreendidas em seu contexto planetário completo. Nosso objetivo a seguir é enfocar as maneiras pelas quais uma teoria da inteligência planetária pode ser perseguida e se mostrar útil.

Preliminares teóricas

Nesta seção, fornecemos uma breve visão geral das ferramentas conceituais necessárias para desenvolver uma teoria funcional da inteligência planetária. Observamos que esta lista não é exclusiva nem exaustiva, mas representa um possível conjunto de ideias e abordagens que poderiam permitir articular adequadamente uma teoria da inteligência como um processo de escala planetária. Abaixo, descrevemos cinco propriedades possíveis que os sistemas planetários acoplados devem possuir para serem considerados um mundo exibindo inteligência planetária (veja também a Tabela 1 e a Fig. 2 ).

Figura 2.Representação esquemática da evolução de sistemas planetários acoplados em termos de graus de inteligência planetária. Propomos cinco propriedades possíveis necessárias para um mundo mostrar atividade cognitiva operando em escalas planetárias (ou seja, inteligência planetária). São elas: (1) emergência, (2) dinâmica de redes, (3) redes de informação semântica, (4) aparecimento de sistemas adaptativos complexos, (5) autopoiese. Diferentes graus dessas propriedades aparecem à medida que um mundo evolui de abiótico (geosfera) para biótico (biosfera) e tecnológico (tecnosfera). Embora a extensão de cada propriedade mostrada no histograma à direita seja esquemática, elas representam uma trajetória evolutiva proposta pela qual um planeta desenvolve graus maiores ou menores de complexidade auto-organizada e auto-sustentável. Portanto, no caminho de um mundo abiótico para um com uma biosfera madura, a evolução da vida empurra o planeta de um que não poderia ser descrito como um sistema adaptativo complexo global e não exibia autopoiese para um em que essas propriedades estão presentes e robustas . Da mesma forma, uma tecnosfera imatura na verdade mostra graus mais baixos de inteligência planetária do que uma biosfera madura porque propriedades-chave, como sustentabilidade autopoiética, foram reduzidas.

Tabela 1.Propriedades da inteligência planetária

Informações e redes

A visão da vida como um fenômeno emergente não implica, entretanto, que princípios gerais para a vida “semelhantes a leis” não possam ser encontrados. A capacidade de articular esses padrões semelhantes a leis é particularmente importante para um esforço de usar as propriedades da biosfera da Terra para entender a vida em outros mundos (Walker et al .,Referência Walker, Bains, Cronin, DasSarma, Danielache, Domagal-Goldman, Kacar, Kiang, Lenardic, Reinhard, Moore, Schwieterman, Shkolnik e Smith2018 ). Nessa busca, consideramos essencial reconhecer que a vida envolve uma nova quantidade/propriedade crítica que os sistemas não vivos não incluem: o uso ativo da informação (Walker et al .,Referência Walker, Kim e Davies2016 ). Os fluxos de informação aparecem em sistemas vivos de células para ecossistemas e cidades, e também para baixo na forma de redes de conexão que restringem o comportamento e a função entre componentes e subsistemas do sistema. Uma perspectiva com foco em redes e fluxo de informação oferece a possibilidade de desenvolver uma abordagem mais geral para entender como comportamentos semelhantes a leis aparecem (emergem) em sistemas vivos. Por exemplo, estudos de redes bioquímicas em três níveis de escala (células, ecossistemas e biosfera) revelam uma estrutura de rede que é comum em todas as escalas de organização biológica, incluindo indivíduos e comunidades, e é distinta de redes aleatórias (Walker et al . ,Referência Walker, Kim e Davies2016 ; Kim et ai .,Reference Kim, Smith, Mathis, Raymond and Walker2019 ). Isso implica níveis mais profundos de estrutura de rede em sistemas vivos do que foi entendido até agora. Este deve ser o caso, pois essas propriedades são agora conhecidas por serem universais em redes bioquímicas, elas dependem do tamanho (ou seja, o número de compostos que são nós na rede) e não dependem da escala de organização. O surgimento da inteligência operando na escala do comportamento/função planetária seria melhor descrito através da informação que flui através das redes geoquímicas e geofísicas da tecnosfera/biosfera ( Fig. 3 ), que pode assumir diferentes formas, incluindo processos em escalas mais altas que restringem e determinam o comportamento de entidades de nível inferior (por exemplo, como acontece em sistemas sociais, onde nossas decisões são dependentes do contexto cultural e social).

Fig. 3.Redes multinível como propriedade de operação de inteligência em escala planetária. Cada camada dos sistemas planetários acoplados constitui sua própria rede de interações químicas e físicas. Nós específicos em cada camada representam links conectando as camadas. Assim, a geosfera contém redes químicas/físicas associadas a processos como circulação atmosférica, evaporação, condensação e intemperismo. Estes são modificados pela biosfera através de redes adicionais de processos, como processamento químico microbiano e transpiração foliar. A tecnosfera adiciona uma camada adicional de processos em rede, como agricultura em escala industrial, fabricação de subprodutos e geração de energia.

Inteligência planetária antes das espécies tecnológicas: redes da biosfera

Uma vez que uma espécie capaz de construir uma civilização tecnológica aparece, a inteligência pela maioria das definições existe em um planeta. Como veremos, no entanto, isso não implica que seja significativo discutir a existência de uma inteligência planetária como o condutor dominante da evolução planetária em tal mundo. A vida na Terra surgiu há quase 4 bilhões de anos. Há 3 bilhões de anos, coletivos de organismos unicelulares existiam em quantidades grandes o suficiente para começar a afetar os sistemas geofísicos/geoquímicos acoplados (Lenton e Watson,Referência Lenton e Watson2011 ). Acredita-se que a formação de metanógenos, por exemplo, tenha mudado a química atmosférica o suficiente para alterar as propriedades radiativas da Terra e desencadear a primeira glaciação global ou ‘fase de bola de neve da Terra’. Além disso, durante os primeiros dois bilhões de anos de evolução da Terra, sua atmosfera consistia principalmente de N ₂ e CO ₂ com O ₂ agindo apenas como um gás traço. Foi a evolução da fotossíntese oxigenada por cianobactérias que levou ao Grande Evento de Oxigenação da atmosfera (GOE) há aproximadamente 2,5 bilhões de anos (Catling,Gado de referência2014 ). O GOE tornou o O ₂ abundante nas redes biogeoquímicas da Terra com consequências profundas, como permitir modos de metabolismo muito mais energéticos (Lenton e Watson,Referência Lenton e Watson2011 ).

Os micróbios também desempenham um papel essencial nas descrições da evolução planetária de Gaia e da Ciência dos Sistemas Terrestres através do estabelecimento de ciclos de retroalimentação que mantêm o planeta em equilíbrio dinâmico estável. Exemplos conhecidos e propostos de tais feedbacks são abundantes: regulação do clima por meio de intemperismo de rochas biologicamente aprimorado (Zeebe e Caldeira,Referência Zeebe e Caldeira2008 ); a manutenção de pressões parciais de O ₂ abaixo de 30% através de micróbios produtores de metano (Lenton e Watson,Referência Lenton e Watson2000 ; Berner et ai .,Referência Berner, Beerling, Dudley, Robinson e Wildman2003 ); regulação do clima através do controle de nuvem-albedo ligado às emissões de gases de algas (Charlson et al .,Referência Charlson, Lovelock, Andreae e Warren1987 ); a transferência biológica de selênio do oceano para a terra como dimetil seleneto (Watson e Liss,Referência Watson e Liss1998 )

Dado o papel crítico dos micróbios no estabelecimento desses ciclos de retroalimentação, ao formular questões de inteligência planetária, pode-se primeiro perguntar se os micróbios, ou suas redes comunitárias, possuem algo parecido com a cognição. Em outras palavras, os micróbios ou seus coletivos “sabem” alguma coisa sobre o mundo, em vez de apenas esbarrar nele? Isso nos leva a perguntar o que significa conhecer ou, mais formalmente, considerar a natureza da cognição em todas as formas de vida. Uma definição sucinta é dada por Shettleworth (Referência Shettleworth1993 ) que vê a cognição como “os mecanismos pelos quais os animais adquirem, processam, armazenam e agem sobre as informações do ambiente”. Uma definição mais extensa é dada por Lyon (Referência Lyon2015 ).

A cognição biológica é o complexo de mecanismos sensoriais e outros de processamento de informação que um organismo tem para se familiarizar, valorizar e interagir com seu ambiente a fim de atingir objetivos existenciais, sendo os mais básicos a sobrevivência (crescimento ou prosperidade) e a reprodução.

Há agora evidências consideráveis ​​de que as bactérias exibem uma série de comportamentos associados à cognição no sentido dado acima. A Transdução de Sinal (ST), a forma mais básica de percepção sensorial, é conhecida por ocorrer em bactérias em várias formas, permitindo que elas sintam e respondam a uma ampla gama de sinais ambientais. As bactérias também podem se comunicar através de um processo conhecido como Auto-Indução, onde estimulam mudanças em sua expressão genética quando certas moléculas ambientais atingem concentrações limiares (Miller e Bassler,Referência Miller e Bassler2001 ). Esta é a base do muito discutido processo de detecção de quorum bacteriano, onde mudanças genéticas vantajosas nas populações são induzidas em concentrações dependentes da densidade populacional. Igualmente importante foi a descoberta de comportamentos sociais ricos em espécies como Myxococcus xanthus (‘o primata das eubactérias’, Lyon,Referência Lyon2015 ) que provou ser capaz de enxames estruturados e multidimensionais (Kaiser e Warrick,Referência Kaiser e Warrick2014 ), predação em bando (Berleman e Kirby,Referência Berleman e Kirby2009 ), e o uso de pistas químicas para atrair presas que se movem mais rápido (Shi e Zusman,Referência Shi e Zusman1993 ). Memória e aprendizagem, ambas as concepções fundamentais da cognição, também mostraram estar presentes no kit de ferramentas bacterianas de comportamentos (Wolf et al .,Referência Wolf, Fontaine-Bodin, Bischofs, Price, Keasling e Arkin2008 ).

A partir dessa perspectiva, existem formas de atividade cognitiva (isto é, a energia biogeoquímica cultural de Vernadsky) no planeta há muito mais tempo do que os sistemas nervosos animais, e certamente muito anteriores ao aparecimento do gênero homo . Se pode-se dizer que os micróbios que formam os ciclos de feedback planetário sabem coletivamente coisas sobre seu mundo, então, talvez, seja possível e útil perguntar se esse conhecimento está integrado a comportamentos emergentes de escala mais alta que representariam a inteligência planetária.

Para ver isso, considere como os ciclos de feedback que mantêm os níveis de O ₂ da Terra podem ser conceituados (e modelados) como redes com fluxo de informação. Alguns planetas da zona habitável também podem ser capazes de gerar atmosferas ricas em O ₂ (Domagal-Goldman et al .,Referência Domagal-Goldman, Segura, Claire, Robinson e Meadows2014 ) através de uma variedade de processos na atmosfera. Assim, os níveis de O ₂ podem variar devido a loops de feedback puramente geofísicos/geoquímicos. No entanto, na ausência de uma biosfera, essas redes não estão processando informações nos sentidos de Shannon e semântico. Em um planeta sem vida, por exemplo, orbitando uma estrela M, os níveis de O ₂ podem ser semelhantes aos de um planeta habitado, mas o O ₂ não pode atuar como um sinal por processos geofísicos/geoquímicos.

Uma biosfera, no entanto, representa uma rede complexa de circuitos de retroalimentação que podem ser vistos como uma mudança nos níveis de O ₂ como um sinal. Tais mudanças guardam informações semânticas para a biosfera (Kolchinsky e Wolpert,Referência Kolchinsky e Wolpert2018 ) desencadeando respostas que alteram o estado biosférico. A presença de fluxos de informação semântica permite que uma biosfera trace um caminho contingente através do espaço de fase disponível dos estados planetários. São selecionados estados planetários únicos que não poderiam ser alcançados sem sua ação. As perturbações nas condições planetárias tornam-se significativas e têm significado para a biosfera apenas no contexto das informações representadas pelo estado existente, que foi alcançado através de uma história evolutiva. Ou seja, como outros sistemas biológicos em escalas inferiores, conjecturamos que a evolução da biosfera é ‘dependente do estado’, com regras que emergem dependentes desses estados (Goldenfeld e Woese,Referência Goldenfeld e Woese2011 ; Adams et ai .,Referência Adams, Zenil, Davies e Walker2017 ). Esta é a dinâmica que esperamos para a inteligência planetária.

Vale ressaltar que na biosfera atual existem fluxos de informação semântica, que atuam localmente e ainda podem gerar feedback e controles em escalas maiores. Um exemplo óbvio é que a informação codificada no arranjo de bases em um genoma, que é minúsculo em tamanho físico comparado ao planeta, pode, no entanto, especificar o controle das vias metabólicas que moldam os ciclos biogeoquímicos globais.

Em outro exemplo, fungos micorrízicos arbusculares habitam os sistemas radiculares de 80% das espécies de plantas terrestres (Simard et al .,Referência Simard, Perry, Jones, Myrold, Durall e Molina1997 ). Eles são simbiontes mutualistas que desenvolvem extensas redes subterrâneas influenciando a absorção e a transferência de nutrientes para seus hospedeiros. Devido à sua extensão geográfica, essas redes podem conectar plantas contíguas umas às outras por meio de seus sistemas radiculares. A distribuição global dessas simbioses provavelmente é essencial para entender o funcionamento presente e futuro de biomas de escala global, como ecossistemas florestais (Steidinger et al .,Referência Steidinger, Crowther, Liang, Van Nuland, Werner, Reich, Nabuurs, de-Miguel, Zhou, Picard, Herault, Zhao, Zhang, Routh e Peay2019 ). Dada a sua importância e a aparente capacidade dessas redes de direcionar nutrientes para partes da floresta sob estresse, a questão do auto-reconhecimento tem sido explorada. De fato, resultados recentes mostram que os sistemas radiculares de plantas pertencentes a diferentes espécies, gêneros e famílias podem ser conectados por meio de redes micorrízicas, que podem criar um número indefinidamente grande de ligações fúngicas abaixo do solo dentro das comunidades vegetais (Giovannetti et al .,Referência Giovannetti, Avio, Fortuna, Pellegrino, Sbrana e Strani2006 ). Assim, pode haver caminhos pelos quais a informação semântica flui através desses biomas de grande escala. Eles, por sua vez, podem fazer parte de uma cascata emergente para escalas planetárias de feedbacks e controles que poderiam ser considerados cognitivos no sentido autopoiético.

Finalmente, consideremos a questão dos limites e dos sinais. Antes do GOE, o O ₂ existia apenas como um gás traço na atmosfera da Terra. Através da ação coletiva das cianobactérias, o GOE foi acionado e o O ₂tornou-se um componente principal nas redes biogeoquímicas da Terra. Em termos de autopoiese, pode-se argumentar que isso levou ao desenvolvimento de uma camada de ozônio que se tornou significativa para a evolução posterior da biosfera. A fina faixa de atmosfera onde o ozônio é mantido depende do funcionamento contínuo da biosfera. Pode, talvez, ser visto como um simples limite ou membrana fotoquímica da biosfera para a qual o sinal é a entrada da luz solar. Além disso, muitos planetas têm as chamadas ‘armadilhas frias’ em suas atmosferas, onde a temperatura muda de diminuir com a altura para aumentar com a altura. Na Terra, essa inversão de temperatura ocorre a uma altitude relativamente baixa, na fronteira entre a troposfera e a estratosfera. A Terra não perdeu seus oceanos, como provavelmente ocorreu em Vênus, em parte porque o vapor de água que sobe se condensa e chove de volta à superfície na armadilha fria. A presença de oxigênio na atmosfera é uma das principais razões para a localização da armadilha fria, tornando-a potencialmente outra versão simples de um limite sensível ao sinal que se formou através da ação coletiva da biota do planeta. Embora esses exemplos sejam obviamente altamente especulativos, eles ilustram como os princípios gerais que descrevemos na seção ‘Preliminares Teóricas’ podem fornecer orientação para pensar sobre a inteligência planetária.

Assim, podemos imaginar uma transição na evolução de um planeta de uma biosfera imatura sem fortes feedbacks em rede nas geosferas para uma biosfera madura na qual a vida se torna um ator dominante na evolução do planeta. Tal transição estaria associada ao aparecimento de feedbacks verdadeiramente globais de informação semântica, comportamento CAS e autopoiese como mostrado esquematicamente na Fig. 2 . Na Terra, essa transição teria ocorrido no Arqueano em sua fronteira com o Proterozóico.

Inteligência planetária com uma espécie tecnológica: Antropoceno genérico

O desenvolvimento da agricultura após a última era glacial, seguido da construção das cidades – e dos impérios necessários para sustentá-las – foram os estágios iniciais da construção de um sistema tecnológico que acabou alcançando todo o planeta. Com a descoberta e aplicação de combustíveis fósseis iniciou-se uma era industrial, que em poucos séculos religou as redes acopladas dos sistemas terrestres.

Em 2002, Crutzen e Stoermer propuseram que as mudanças induzidas pelo homem nesses sistemas iniciaram uma nova época geológica que eles chamaram de ‘Antropoceno’ (Crutzen,Referência Crutzen, Steffen, Jäger, Carson e Bradshaw2002 ). Enquanto alguns pesquisadores questionam se o Antropoceno pode ser definido com precisão via estratigrafia (Zalasiewicz,Referência Zalasiewicz2015 ), existem evidências substanciais de que a Terra já cruzou uma fronteira onde as principais medidas mostram impressões humanas em larga escala. Como dois exemplos, considere que mais de 50% da superfície terrestre da Terra foi alterada para usos humanos (Hooke e Martín-Duque,Referência Hooke e Martín-Duque2012 ; Zalasiewicz,Referência Zalasiewicz2015 ), e os fluxos antropogênicos atuais de fósforo são mais de um fator de 5 acima das taxas ‘naturais’ (8 Tg P ano ⁻¹ antropogênico versus 1,1 Tg P ano ⁻¹ natural).

Pode-se, portanto, definir o Antropoceno de forma mais geral como uma nova época na qual os efeitos humanos dominam muitos dos Sistemas Terrestres acoplados. De fato, o reconhecimento de que as atividades humanas alteram o clima da Terra gerou um debate sobre “limites planetários” (Lenton et al .,Referência Lenton, Held, Kriegler, Hall, Lucht, Rahmstorf e Schellnhuber2008 ; Rockstrõm et ai .,Referência Rockström, Steffen, Noone, Persson, Chapin, Lambin, Lenton, Scheffer, Folke, Schellnhuber, Nykvist, De Wit, Hughes, van der Leeuw, Rodhe, Sörlin, Snyder, Costanza, Svedin, Falkenmark, Karlberg, Corell, Fabry, Hansen, Walker, Liverman, Richardson, Crutzen e Foley2009 ; Barnosky et ai .,Referência Barnosky, Hadly, Bascompte, Berlow, Brown, Fortelius, Getz, Harte, Hastings, Marquet, Martinez, Mooers, Roopnarine, Vermeij, Williams, Gillespie, Kitzes, Marshall, Mindell, Revilla e Smith2012 ) que são limites em várias quantidades e processos necessários para manter o forçamento antropogênico (Steffen et al .,Referência Steffen, Richardson, Rockström, Cornell, Fetzer, Bennett, Biggs, Carpenter, de Vries, de Wit, Folke, Gerten, Heinke, Mace, Persson, Ramanathan, Reyers e Sörlin2015 ) dentro dos ‘limites operacionais seguros’.

Assim, no início do século ^XXI , os sistemas que o Homo sapiens construiu eram planetários. Havia seres humanos em todas as massas de terra e nossos artefatos, de detritos plásticos microscópicos a CO ₂ fóssil liberado , estendendo-se do oceano profundo à atmosfera superior e até a Lua e outros corpos planetários. Mais importante ainda, como demonstram estudos como aqueles sobre as fronteiras planetárias, a atividade industrial humana tornou-se uma força na operação do sistema planetário. Voltaremos à questão das escalas de tempo desse forçamento, mas aqui notamos que o impacto global das atividades humanas requer tanto um nível quanto uma profundidade de organização que nos traz de volta às nossas definições de inteligência planetária.

Lembre-se de que argumentamos que qualquer forma de inteligência planetária deveria ser vista como o surgimento de um CAS de escala planetária, que é em si uma série de redes em camadas que regulam o estado planetário por meio de fluxos de informações semáticas. Não há dúvida de que aspectos dessa descrição se encaixam em nossa atual civilização planetária tecnológica e intensiva em energia. Uma considerável literatura tem crescido em torno do estudo das redes que compõem a atividade humana. Em particular, o termo ‘Tecnosfera’ (Herrmann-Pillath,Referência Herrmann-Pillath2018 ) tem sido usado para denotar explicitamente o caráter planetário da atividade e influência humana, ou mais geralmente a atividade de uma espécie inteligente que constrói tecnologia. Peter Haff, que primeiro propôs o termo, define a Tecnosfera (Haff,Referência Haff2012 ,Referência Haff2014 a ,Referência Haff2014 b ) como ‘o conjunto interligado de sistemas de comunicação, transporte, burocrático e outros que atuam para metabolizar combustíveis fósseis e outros recursos energéticos’. Esta definição inclui fluxos de material, energia e informação. Além disso, ao incluir redes burocráticas (ou seja, governança) na definição, uma Tecnosfera inclui inerentemente informações semânticas.

A visão da civilização como um CAS com vários subníveis de estrutura é evidenciada por propostas de que esses subdomínios representam seus próprios sistemas planetários, por exemplo, atividade/organização econômica é muitas vezes referida como uma ‘Econosfera’ (Logan,Referência Logan2014 ). O uso do sufixo ‘esfera’ em tal trabalho é um reconhecimento explícito de que a consideração das características estruturais e evolutivas de um determinado sistema pode ser considerada como um fenômeno explicitamente planetário.

Há, no entanto, uma ressalva importante ao considerar o Antropoceno como evidência de que a Terra atualmente existe em um estado de inteligência planetária ativa. Apesar de todo o seu alcance, o que o Homo sapiens construiu com nossas civilizações industriais parece inerentemente instável. Se considerarmos a civilização como uma Tecnosfera (população humana mais sistemas de suporte tecnológico) acoplada a outros sistemas planetários (biosfera, atmosfera, etc.), podemos enquadrar questões de estabilidade em termos de forçamento e tempos de resposta desses sistemas acoplados.

Em Frank et ai . (Referência Frank, Carroll-Nellenback, Alberti e Kleidon2018 ), uma abordagem de sistemas dinâmicos foi aplicada à interação de uma civilização coletora de energia e o planeta hospedeiro do qual essa energia foi coletada. Este trabalho mostrou que parâmetros associados tanto à sensibilidade do planeta ao forçamento quanto ao crescimento/declínio populacional da civilização, como resultado da captação de energia, determinaram a viabilidade a longo prazo dos sistemas acoplados. As equações governantes eram altamente abstraídas e constituíam um modelo de ‘brinquedo’. Um segundo estudo (Savitch et al .,Referência Savitch, Frank, Carroll-Nellenback, Haqq-Misra, Kleidon e Alberti2021 ), que utilizou um modelo climático de balanço energético, forneceu um formalismo explícito para o forçamento sobre o acoplamento planeta-civilização que foi descrito por meio de um parâmetro de sensibilidade.

Aqui t _crescimento e t _clima são os tempos característicos para o crescimento da população planetária e a resposta natural do clima. A sua razão, γ , pode ser definida em termos de: S _clima , a sensibilidade do clima à duplicação do CO ₂ ;PCO2PCO2, a produção per capita de CO ₂ ; N _max , a população máxima do planeta (ou seja, sua capacidade de carga); B _nat , a taxa de natalidade natural sem aprimoramentos da tecnologia; e Δ T a faixa aceitável de mudança de temperatura para a civilização (relacionada à taxa de mortalidade).

Para γ  > 1, a população cresce e impulsiona feedbacks climáticos, produzindo forçantes climáticos em uma taxa mais rápida do que os próprios mecanismos internos do planeta (ou seja, processos como intemperismo, vulcanismo, etc.). A Figura 4 mostra um desses modelos de Savitch et al .,Referência Savitch, Frank, Carroll-Nellenback, Haqq-Misra, Kleidon e Alberti2021 . Como mostra a Fig. 4 , neste regime, as atividades da civilização empurram o planeta para novos estados climáticos em escalas de tempo medidas em algumas gerações. A temperatura média global ( T _p ) nestes novos estados está além do que a tecnosfera pode suportar (ou seja, T _p  >  T _o  + Δ T onde T _oé a temperatura planetária antes da tecnosfera emergir). Isso leva a uma rápida redução na população onde ‘rápido’ também pode ser definido em termos de algumas gerações. Se a morte na tecnosfera for grande o suficiente em um curto espaço de tempo (novamente medido em termos de gerações), então uma civilização tecnológica complexa pode não ser capaz de se manter.

Fig. 4.Trajetórias para população (verde) e temperatura média global (laranja) versus tempo de um modelo de sistemas dinâmicos acoplados planeta-civilização (Savitch et al., 2021). O modelo é executado para um análogo da Terra começando com condições planetárias (composição atmosférica, etc.) no ano de 1850 CE. O modelo acompanha o crescimento populacional das civilizações, incluindo melhorias nas taxas de natalidade devido à colheita de energia do planeta, bem como melhorias na taxa de mortalidade devido às mudanças climáticas causadas por esse uso de energia. Um Modelo de Balanço de Energia 1-D (EBM) é usado para rastrear mudanças na temperatura média global. O modelo mostra o desenvolvimento de um ‘Antropoceno’ impulsionado pelo clima, onde o crescimento exponencial da população (cuja taxa é determinada por sua colheita de energia impulsionada tecnologicamente) é truncado pelo aumento das temperaturas.

Embora nossa fase atual do início do Antropoceno exiba características-chave de uma inteligência planetária, por exemplo, um CAS emergente composto de redes multicamadas de fluxos de informação semântica, parece não ter a característica crítica de automanutenção autopoiética. Lembre-se de que um sistema será autopoiético se for ao mesmo tempo autocriador e autossustentável. A automanutenção requer o fechamento operacional de forma que o sistema possa criar os processos e produtos que são necessários para manter esses processos e produtos, permitindo assim que o sistema persista. Mas, ao conduzir os sistemas acoplados da Terra além de seus limites operacionais seguros (ou seja, um estado climático Holoceno), a atividade humana do início do Antropoceno está ameaçando/degradando, em vez de manter, esses processos e produtos. Portanto,Figs. 1 e 2 ).

A consideração de limites e sinais também é útil para pensar no início do Antropoceno como uma tecnosfera imatura em relação às propriedades da inteligência planetária. Primeiro, notamos que foi uma ameaça à camada de ozônio via CFCs que impulsionou uma tentativa inicial e bem-sucedida de regulação planetária. Este esforço é de particular interesse dado que, como destacado na seção ‘Preliminares teóricas’, a camada de ozônio pode ser um artefato de um CAS cognitivo biosférico. Em segundo lugar, os primeiros esforços para construir uma defesa planetária de asteróides também podem ser vistos em termos de limites planetários. Aqui os asteróides maiores que um certo tamanho são o sinal ao qual o limite que marca a inteligência planetária deve responder. Portanto,

A partir dessas perspectivas, vemos como o conceito de inteligência planetária é tanto descritivo quanto proscritivo. De fato, ao considerar nossa situação atual, talvez possa ajudar a explicar as etapas e os estados necessários para passar de uma civilização instável do início do Antropoceno ( γ  > 1) para uma civilização antropocênica madura estável e sustentável ( γ  < 1). Essa possibilidade é o foco da próxima seção.

Inteligência planetária e civilizações de longa duração

A evolução a longo prazo das civilizações tecnológicas, não importa onde elas apareçam no Universo, tem sido uma questão persistente nos estudos astrobiológicos. A tentativa mais famosa de categorizar tal evolução foi a Escala de Kardeshev (Cirkovic,Referência Cirkovic2015). Com base apenas nas capacidades de coleta de energia, classificou as civilizações em sua capacidade de aproveitar todo o orçamento de energia incidente em um planeta (Tipo I), gerado pela estrela hospedeira do planeta (Tipo II) ou pela soma de toda a energia estelar na galáxia hospedeira. (Tipo III). A entrada da civilização humana no Antropoceno, e a potencial ameaça existencial que ela representa, demonstra que as capacidades de coleta de energia por si só não são suficientes para caracterizar significativamente a evolução das tecnosferas. Uma lição do Antropoceno parece ser a importância de desenvolver ciclos de feedback regulatórios globais em todos os sistemas planetários acoplados do mundo hospedeiro. Dessa forma, é útil considerar o estabelecimento da inteligência planetária madura como uma condição potencial necessária para a existência de tecnosferas de vida longa.

Em Frank et ai . (Referência Frank, Carroll-Nellenback, Alberti e Kleidon2018 ), uma classificação para planetas foi proposta com base no grau de complexidade termodinâmica nos sistemas acoplados (Frank et al .,Referência Frank, Carroll-Nellenback, Alberti e Kleidon2017 ). Um mundo de Classe I, como Mercúrio, não tem atmosfera e, portanto, só pode reirradiar o fluxo estelar de entrada de baixa entropia como um corpo negro de alta entropia e temperatura mais baixa. Com a adição de uma atmosfera, mundos de Classe II podem explorar gradientes de energia livre gerados pela radiação solar incidente (ou seja, diferenças de temperatura entre a superfície e a atmosfera) para fazer trabalho e gerar estruturas/processos dissipativos como circulação convectiva e ciclos de evaporação/condensação. Os mundos de classe III incluem biosferas ‘finas’ que podem modificar localmente as condições aproveitando a energia livre (como gradientes químicos) gerada por processos abióticos. Nos mundos da Classe IV, a biosfera é ‘grossa’ (ou ‘madura’), o que significa que gera uma rede complexa de processos que exercem fortes forças globais sobre os outros sistemas planetários ( Fig. 2).). Níveis mais altos de dissipação e, portanto, desequilíbrio, são esperados na passagem dos mundos da Classe I para a Classe IV. Tal ‘run’ de desequilíbrio é, de fato, visto no sistema solar indo de Vênus, Marte e Titã para a Terra (Krissansen-Totton et al .,Referência Krissansen-Totton, Bergsman e Catling2016 ; Frank et ai .,Referência Frank, Carroll-Nellenback, Alberti e Kleidon2017 ). Os modelos também mostram que, ao passar do Arqueano (uma biosfera fina e imatura) para a atual biosfera espessa e madura, o Sistema Terrestre também viu um aumento temporal no desequilíbrio (Krissansen-Totton et al .,Referência Krissansen-Totton, Olson e Catling2018 ).

A classificação final neste esquema era um planeta de Classe V que incluía uma civilização (isto é, uma tecnosfera, Figs. 1 e 2 ), que havia entrado em um relacionamento estável de longo prazo com os outros sistemas acoplados. Ao estender as propriedades/características das outras classes para um mundo com uma tecnosfera, Frank et al . (Referência Frank, Carroll-Nellenback, Alberti e Kleidon2018 ) procurou articular as características de civilizações intensivas em energia que atingiram estados estacionários biogeoquímicos e biogeofísicos com seus mundos hospedeiros (ou seja, tecnosferas maduras). A implantação de dinâmicas cooperativas em escala planetária com a biosfera foi imaginada como um aspecto para alcançar esses estados. Um exemplo considerado foi o “esverdeamento” em larga escala dos desertos para tornar a biosfera mais diversificada e produtiva para seu próprio funcionamento (Becker et al .,Referência Becker, Wulfmeyer, Berger, Gebel e Münch2013 ; Bowring et ai .,Referência Bowring, Miller, Ganzeveld e Kleidon2013 ).

Do ponto de vista dos objetivos deste artigo, a geração de estados estacionários robustos e estáveis ​​entre tecnosferas, biosferas e outros sistemas acoplados envolveria o exemplo mais claro de inteligência planetária. Aqui, a agência coletiva dos componentes individuais da tecnosfera e da biosfera são organizadas para objetivos de escala explicitamente planetária. Como o estágio inicial do Antropoceno, um mundo Classe V inclui uma tecnosfera dando-lhe o primeiro conjunto de características em nossa definição de inteligência planetária: emergência; redes de fluxo de informação semântica; a operação da tecnosfera como um CAS, incluindo o funcionamento de limites sensíveis ao sinal. Ao contrário do estágio inicial do Antropoceno (que argumentamos ser uma Tecnosfera imatura), a tecnosfera madura em um planeta Classe V teria alcançado o fechamento operacional adaptando deliberadamente suas próprias atividades para funcionar dentro dos limites (temporais e espaciais) dos outros sistemas planetários. Assim, uma tecnosfera madura não funcionaria independentemente dos outros sistemas. Em vez disso, teria se adaptado para funcionar dentro dos limites de um todo recém-ampliado que inclui suas próprias atividades. Em suma, um planeta classe V apresentaria inteligência em escala planetária (atividade cognitiva) e, como tal, seria autopoiético. teria se adaptado para funcionar dentro dos limites de um todo recém-ampliado que inclui suas próprias atividades. Em suma, um planeta classe V apresentaria inteligência em escala planetária (atividade cognitiva) e, como tal, seria autopoiético. teria se adaptado para funcionar dentro dos limites de um todo recém-ampliado que inclui suas próprias atividades. Em suma, um planeta classe V apresentaria inteligência em escala planetária (atividade cognitiva) e, como tal, seria autopoiético.

Grinspoon (Referência Grinspoon2016 ) argumentou que os mundos da Classe V poderiam representar o início da entrada do planeta não apenas em uma nova época geológica, como no Antropoceno, mas em uma nova era, que poderia continuar por centenas de milhões de anos ou mais. Assim como os outros limites de éons reconhecidos na história da Terra podem ser vistos como representando transições nas relações funcionais entre a biosfera e o resto do sistema terrestre, esta era de ‘sapezioc’ envolveria a aplicação não apenas de cognição via fluxos de informação semântica operando em escalas planetárias, mas de sabedoria no sentido de ‘a capacidade de agir com julgamento nascido da experiência’. Assim, planetas em fase sapezóica seriam aqueles em que a sábia autogestão (isto é, a construção civilizatória da tecnosfera) e a sábia gestão planetária são a mesma coisa. Os próprios mecanismos de autogestão devem ser coletivos e globais em escala. (Indiscutivelmente, um ditador benevolente não constituiria uma inteligência planetária porque o controle é local.)

Mais uma vez, devemos considerar a questão dos prazos de feedback. Na Fig. 5 , apresentamos um diagrama esquemático de escalas de tempo para feedback ou ‘intervenções’ em ação nos diferentes tipos de planetas que discutimos neste artigo. Estes podem ser descritos em termos das cinco classes discutidas em Frank et al . (Referência Frank, Carroll-Nellenback, Alberti e Kleidon2017 ) ou como é feito neste artigo por meio das distinções biosfera imatura/madura/tecnosfera. Para as chamadas ‘biosferas maduras’, os feedbacks representam redes que operam através de sistemas planetários acoplados em uma variedade de escalas de tempo de décadas (regulação da temperatura do oceano DMS) a CH ₄regulação do clima ao longo de milhões de anos. Observe que estes podem ou não ser explicitamente Gaianos em termos de produção de uma regulação homeostática. Para ‘tecnosferas imaturas’, os feedbacks ou intervenções serão inadvertidos. São as consequências não intencionais da atividade da civilização ocorrendo em escalas de tempo de décadas a séculos. Para ‘tecnosferas maduras’, no entanto, as intervenções serão intencionais. Eles serão propositadamente gaianos e projetados para manter a sustentabilidade da biosfera e da tecnosfera como um sistema acoplado. A curto prazo, a reposição de ozônio e a mitigação climática ocorreriam em escalas de tempo de décadas a séculos. Estima-se que a terraformação de mundos desabitados (se possível) requer escalas de tempo de até 1000 anos. A defesa planetária de asteróides exigiria o desenvolvimento de sistemas que operariam em escalas de tempo para impactos ‘destruidores de cidades’ (> 1000 anos). Nas escalas de tempo mais longas e na maior capacidade tecnológica, mudanças intencionais na evolução estelar (se possível) para prolongar a habitabilidade ocorreriam ao longo de milhões de anos.

Fig. 5.Escalas de tempo para intervenções em diferentes níveis propostos de inteligência planetária. Para as chamadas ‘biosferas maduras’, feedbacks ou intervenções ocorrem em uma série de escalas de tempo de décadas (regulação da temperatura do oceano DMS) a milhões de anos para a regulação climática do CH _{4 .} Para ‘tecnosferas imaturas’ onde os feedbacks ou intervenções são inadvertidos, as escalas de tempo ocorrem em escalas de décadas a séculos. Para ‘tecnosferas maduras’ as intervenções são intencionais e projetadas para manter a sustentabilidade da biosfera e da tecnosfera como um sistema acoplado. A reposição de ozônio e a mitigação climática ocorreriam em escalas de tempo de décadas a séculos, enquanto mudanças intencionais na evolução estelar (se possível) definiriam as escalas de tempo mais longas em dezenas a centenas de milhões de anos.

Não fazemos reivindicações absolutas neste momento quanto à natureza cognitiva subjacente das espécies que poderiam criar uma inteligência planetária, mas um critério mínimo pode ser que elas sejam sociais. É possível que apenas espécies emergentes de caminhos evolutivos particulares, como a eussocialidade (formigas, cupins, etc., na Terra), sejam capazes de trazer tal comportamento cooperativo em escala global à existência. Como a inteligência planetária atua como um CAS, a existência de uma ‘autoridade central’ não é necessária. Uma marca registrada de um CAS é o mecanismo pelo qual as interações locais podem dar origem a estruturas e comportamentos globais (Levin,Referência Levin2005 ). Causação de cima para baixo, onde as estruturas emergentes de alto nível alteram o comportamento local, também é vista por alguns como essencial para as operações do CAS (Levin,Referência Levin1998 ). Existe uma literatura considerável sobre como diferentes formas de governança, incluindo democracias, podem funcionar como um CAS (Buckley,Referência Buckley1998 ; Bednar e Page,Referência Bednar e Página2016 , Geiselhart,Referência Geiselhart2007 ). Muitos deles fornecem exemplos de como a inteligência planetária pode emergir sem uma única autoridade planetária servindo como meio de agência.

Finalmente, consideramos o papel das fronteiras e sinais no estabelecimento da inteligência planetária neste nível. Pode-se esperar que uma civilização de Classe V tenha as capacidades tecnológicas para desenvolver uma defesa de asteroides totalmente funcional. Mais importante ainda, embora o ambiente próximo ao espaço possa vir a ser uma parte vital da integração da tecnosfera com a biosfera ( Fig. 1(d)). Certamente, espera-se que formas sofisticadas de sensoriamento remoto façam parte do kit de ferramentas implantado para tal integração. Mas além do simples automonitoramento em escala planetária, pode-se imaginar também que intervenções remotas também podem fazer parte do kit de ferramentas usado para desenvolver a sustentabilidade. Além desses tipos de visões de ficção científica, a ideia de limites e sinais pode assumir uma manifestação menos concreta. A própria ideia de que uma tecnosfera deve operar dentro dos limites operacionais seguros da biosfera/geosfera na qual está inserida significa que novos níveis de monitoramento e resposta devem ser desenvolvidos e implantados em escalas planetárias.

Inerente a todas as discussões acima está a possibilidade de que a Terra não seja o único planeta no qual emerge uma tecnosfera. Assim, discussões sobre inteligência planetária também podem ser úteis para caracterizar e buscar assinaturas tecnológicas. Este domínio da Astrobiologia viu recentemente um ressurgimento da atividade crescendo ao lado dos estudos tradicionais do SETI (Genio e Wright,Referência Genio e Wright2018 ; Lingam e Loeb,Referência Lingam e Loeb2019 ; Academias Nacionais de Ciências, Engenharia e Medicina et al ., 2019 ). A este respeito, a idade esperada das civilizações cujas assinaturas tecnológicas podemos detectar é um problema. Recentemente, Kipping et ai . (Referência Kipping, Frank e Scharf2020 ) mostraram que, em uma galáxia que hospeda uma distribuição exponencial de idades de civilização, civilizações de vida longa serão favorecidas nos esforços de detecção ( Fig. 6 ). Balbi (Referência Balbi2018 ) e Balbi e Cirkovic (Referência Balbi e Cirkovic2021 ) também exploraram tendências semelhantes. A existência de tal “desigualdade de contato” (semelhante à bem conhecida desigualdade de renda na economia) significa que, se encontrarmos evidências de outras civilizações, elas provavelmente podem ser aquelas que passaram por suas próprias versões de uma tecnosfera imatura (Frank et al . al. ,Referência Frank, Carroll-Nellenback, Alberti e Kleidon2018 ). Esses mundos representariam então uma forma de planeta Classe V. A vida mais longa destes seria representativa de transições sapezóicas (pelo menos no que diz respeito à administração planetária). Dado o potencial de uma era sapeozoica que dura por escalas de tempo geologicamente ou cosmologicamente relevantes, pode ser que as civilizações observáveis ​​no universo sejam fortemente dominadas por aquelas que fizeram tal transição. Por outro lado, as demandas de sustentabilidade podem exigir que o uso de energia e outras perturbações planetárias encenadas por uma civilização tão longeva sejam mais sutis do que aquelas ‘supercivilizações’ imaginadas nos primeiros dias do SETI (Baum et al .,Referência Baum, Haqq-Misra e Karmosky2012 ).

Fig. 6.Curva de ‘Desigualdade de Contato’ para detecção de exo-civilizações. O eixo x representa a idade das civilizações que procuram fazer detecções. O eixo y representa a idade da civilização detectada (ou seja, exo-civilizações). Quando, em média, as civilizações encontram evidências de outras de idade comparável, a relação cai ao longo da linha diagonal. Utilizando métodos Bayesianos, Kipping et al. (2020) demonstraram que a curva de detecção real provavelmente seguirá uma curva convexa, o que implica que as civilizações detectadas serão mais antigas do que as civilizações que realizam a pesquisa. Assim, por razões de sustentabilidade a longo prazo, essas civilizações mais antigas detectadas podem já ter passado pela transição da inteligência planetária para uma tecnosfera madura discutida no texto.