Naukowcy dyskutują dlaczego możemy nie zauważyć technosygnatur paneli solarnych

2 sierpnia 2024

Ten artykuł został przejrzany zgodnie z procesem redakcyjnym i zasadami Science X. Redaktorzy wyróżnili następujące cechy, jednocześnie zapewniając wiarygodność treści:

• zweryfikowane faktami
• publikacja z recenzją naukową
• zaufane źródło
• skorygowane

przez Williama Steigerwalda, NASA Goddard Space Flight Center

Jednym z kluczowych priorytetów NASA jest zrozumienie potencjału istnienia życia gdzie indziej we wszechświecie. NASA nie znalazła jeszcze żadnych wiarygodnych dowodów na obecność pozaziemskiego życia, ale NASA bada układ słoneczny i dalej, aby pomóc nam odpowiedzieć na fundamentalne pytania, w tym czy jesteśmy sami we wszechświecie.

Dla tych, którzy badają potencjał istnienia życia poza Ziemią, jedno z długotrwałych pytań polega na próbie określenia szans na istnienie życia mikroorganizmów w porównaniu z bardziej złożonym życiem czy cywilizacją tak zaawansowaną, że moglibyśmy zauważyć jej oznaki, zwane technosygnaturami, z naszego domu. Badanie odpowiedzi na takie pytania może pomóc sugerować nowe teleskopy lub misje, aby podkreślić najbardziej prawdopodobne miejsca i sposoby poszukiwania życia.

Teraz niedawna praca opublikowana 24 maja w czasopiśmie Astrophysical Journal postuluje, że jeśli zaawansowane pozaziemskie cywilizacje istnieją, jednym powodem, dla którego mogą być trudne do wykrycia za pomocą teleskopów z naszego punktu widzenia, jest to, że ich potrzeby energetyczne mogą być stosunkowo niewielkie. Jeśli ich kultura, technologia i liczba ludności nie wymagają ogromnych ilości energii, nie będą musieli budować olbrzymich struktur wykorzystujących energię gwiazd, które mogłyby zostać zauważone przez obecne lub proponowane teleskopy. Takie struktury, oparte na naszym doświadczeniu z Ziemi, mogłyby to być panele słoneczne pokrywające znaczną część powierzchni ich planety lub orbitujące megastruktury do pozyskiwania większości energii od ich gwiazdy macierzystej - obie z nich mogłybyśmy dostrzec z naszego układu słonecznego.

'Odkryliśmy, że nawet jeśli nasza obecna populacja około 8 miliardów ustabilizuje się na poziomie 30 miliardów o wysokim standardzie życia, i używamy tylko energii słonecznej do zasilania, nadal zużywamy znacznie mniej energii niż ta dostarczana przez całe słońce oświetlające naszą planetę,' powiedział Ravi Kopparapu z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt, Maryland, główny autor pracy.

Badanie ma konsekwencje dla zagadki Fermiego postulowanej przez fizyka Enrico Fermiego, która zadaje pytanie, dlaczego, skoro nasza galaktyka jest stara i obszerna, a podróże międzygwiezdne są trudne, ale możliwe, dlaczego do tej pory cywilizacja obca nie rozprzestrzeniła się w całej galaktyce?

'The implication is that civilizations may not feel compelled to expand all over the galaxy because they may achieve sustainable population and energy-usage levels even if they choose a very high standard of living,' said Kopparapu. 'They may expand within their own stellar system, or even within nearby star systems, but a galaxy-spanning civilizations may not exist.'

Additionally, our own technological expertise may not yet be able to predict what more advanced civilizations could do.

'Large-scale stellar-energy harvesting structures may especially be obsolete when considering technological advances,' adds Vincent Kofman, a co-author of the paper at NASA Goddard and American University, Washington, D.C. 'Surely a society that can place enormous structures in space would be able to access nuclear fusion or other space-efficient methods of generating power.'

Badacze użyli modeli komputerowych i danych satelitarnych NASA do symulacji planety podobnej do Ziemi z różnymi poziomami pokrycia krzemowymi panelami słonecznymi. Następnie zamodelowali zaawansowany teleskop, tak jak proponowane Obserwatorium Śmiertelnych Światów NASA, żeby zobaczyć, czy mógłby wykryć panele słoneczne na planecie oddalonej o około 30 lat świetlnych, co jest stosunkowo blisko w galaktyce, która ma ponad 100 000 lat świetlnych. Odkryli, że wymagałoby kilkuset godzin obserwacji tego typu teleskopem, aby wykryć sygnatury pochodzące od paneli słonecznych pokrywających około 23% obszaru lądowego na planecie podobnej do Ziemi. Jednak wymaganie dla 30 miliardów ludzi o wysokim standardzie życia było tylko około 8,9% pokrycia panelami słonecznymi.

Pozaziemskie cywilizacje z zaawansowaną technologią mogłyby zostać odkryte dzięki ich technosygnaturom - obserwowalnym manifestacjom technologii pozaziemskiej, które mogłyby być wykryte lub wydedukowane poprzez badania astronomiczne. Od dziesięcioleci naukowcy używali radioteleskopów do poszukiwania potencjalnych radiowych transmisji pozaziemskich. Coraz częściej astronomowie sugerują zastosowanie teleskopu, takiego jak Obserwatorium Śmiertelnych Światów, do poszukiwania innych rodzajów technosygnatur, takich jak 'odciski palców' chemiczne w atmosferach egzoplanet lub konkretne cechy w świetle odbitym przez egzoplanetę, które mogłyby ogłosić obecność ogromnych zbiorów krzemowych paneli słonecznych.

Nowe badanie zakłada, że istoty pozaziemskie zbudowałyby panele słoneczne z krzemu, ponieważ jest on stosunkowo obfity w porównaniu do innych pierwiastków używanych w energetyce słonecznej, takich jak german, gal, czy arsen. Dodatkowo, krzem świetnie przekształca światło emitowane przez gwiazdy podobne do Słońca w energię elektryczną i jest opłacalny w kwestii wydobycia i produkcji ogniw słonecznych.

Badacze zakładają również, że hipotetyczna cywilizacja pozaziemskie polegałaby wyłącznie na energii słonecznej. Jednak, jeśli inne źródła energii są wykorzystywane, takie jak fuzja jądrowa, zmniejszyłoby to technosygnaturę krzemu, co sprawiłoby, że cywilizacja byłaby jeszcze trudniejsza do wykrycia. Badanie zakłada również, że populacja cywilizacji ustabilizuje się w pewnym momencie. Jeśli tak się nie stanie z jakiegoś powodu, być może zostaną zmuszeni do poszerzenia swojego zasięgu działania jeszcze bardziej w przestrzeni kosmicznej. Wreszcie, niemożliwe jest określenie czy zaawansowana cywilizacja może być oparta na czymś, czego jeszcze nie wyobrażamy sobie i wymaga ogromnych ilości energii.

Więcej informacji: Ravi Kopparapu i in., Wykrywalność paneli słonecznych jako technosygnatury, The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad43d7

Informacje o czasopiśmie: Astrophysical Journal

Dostarczone przez Centrum Lotów Kosmicznych NASA Goddarda