Forskare diskuterar varför vi kanske inte upptäcker solpanel technosignaturer

2 augusti 2024

Den här artikeln har granskats enligt Science X:s redaktionella process och riktlinjer. Redaktörerna har framhävt följande attribut samtidigt som de säkerställer innehållets trovärdighet:

• faktagranskad
• peer-reviewad publikation
• pålitlig källa
• korrekturläst

av William Steigerwald, NASA:s Goddard Space Flight Center

Ett av NASA:s viktigaste prioriteringar är att förstå möjligheten till liv någon annanstans i universum. NASA har inte hittat några trovärdiga bevis på utomjordiskt liv - men NASA utforskar solsystemet och bortom det för att hjälpa oss att svara på grundläggande frågor, inklusive om vi är ensamma i universum.

För de som studerar möjligheten till liv utanför jorden har en av frågorna länge varit att försöka fastställa sannolikheten för mikrobiellt liv jämfört med komplext liv jämfört med en civilisation som är så avancerad att vi kan upptäcka tecken på den, kallat teknosignaturer, härifrån hemmet. Att studera svaren på frågor som den kan hjälpa till att ge rekommendationer om nya teleskop eller uppdrag för att betona de mest troliga platserna och sätten att leta efter liv.

Nu postulerar en nyligen publicerad artikel den 24 maj i Astrophysical Journal att om avancerade utomjordiska civilisationer existerar kan en anledning till att de kan vara svåra att upptäcka med teleskop från vår synvinkel vara att deras energibehov kan vara relativt blygsamma. Om deras kultur, teknologi och befolkningsstorlek inte behöver enorma mängder energi, skulle de inte vara tvungna att bygga enorma strukturer för att utvinna stjärnenergi som skulle kunna upptäckas av nuvarande eller föreslagna teleskop. Sådana strukturer, baserat på våra egna erfarenheter här på jorden, kan vara solpanelarrayer som täcker en betydande del av deras planets yta eller omloppsmegastrukturer för att utnyttja det mesta av deras föräldras stjärnas energi - båda alternativ som vi skulle kunna upptäcka från vårt eget solsystem.

'Vi fann att även om vår nuvarande befolkning på cirka 8 miljarder stabiliserar sig vid 30 miljarder med en hög levnadsstandard, och vi bara använder solenergi för kraft, använder vi ändå mycket mindre energi än den som tillhandahålls av allt solljus som lyser upp vår planet,' sa Ravi Kopparapu från NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, huvudförfattare till artikeln.

Studien har konsekvenser för Fermis paradox, postulerad av fysikern Enrico Fermi, som frågar varför inte en utomjordisk civilisation har spridit sig över galaxen vid det här laget, med tanke på att vår galax är gammal och vidsträckt, och interstellär resa är svår men möjlig.

'Konsekvensen är att civilisationer kanske inte känner sig förpliktigade att expandera över hela galaxen eftersom de kanske kan uppnå hållbara befolknings- och energinivåer även om de väljer en mycket hög levnadsstandard,' sa Kopparapu. 'De kanske expanderar inom sitt eget stjärnsystem, eller även inom närliggande stjärnsystem, men en civilisation som omfattar hela galaxen kanske inte existerar.'

Dessutom kanske vår teknologiska expertis ännu inte kan förutspå vad mer avancerade civilisationer kan göra.

'Storskaliga strukturer för energiutvinning från stjärnor kan speciellt vara föråldrade när man beaktar teknologiska framsteg,' tillägger Vincent Kofman, en medförfattare till artikeln vid NASA Goddard och American University, Washington D.C. 'Säkerligen skulle ett samhälle som kan placera enorma strukturer i rymden kunna få tillgång till kärnfusion eller andra rymdeffektiva metoder för att generera kraft.'

Forskarna använde datormodeller och NASA-satellitdata för att simulera en jordliknande planet med varierande nivåer av kiselsolpaneler. Laget modellerade sedan ett avancerat teleskop som NASA Habitable Worlds Observatory för att se om det kunde upptäcka solpaneler på planeten cirka 30 ljusår bort, vilket är relativt nära i en galax som sträcker sig över 100 000 ljusår. De fann att det skulle kräva flera hundra timmar av observationstid med den typen av teleskop för att upptäcka signaturer från solpaneler som täcker cirka 23% av landytan på en jordliknande exoplanet. Kravet för 30 miljarder människor med en hög levnadsstandard var dock bara cirka 8,9% solpanels täckning.

Utomjordiska civilisationer med avancerad teknologi kan upptäckas genom sina teknosignaturer - observationella manifestationer av utomjordisk teknik som skulle kunna upptäckas eller dras slutsatser om genom astronomiska sökningar. I årtionden har forskare använt radioteleskop för att söka efter potentiella utomjordiska radiotransmissioner. Mer nyligen har astronomer föreslagit att använda ett teleskop som Habitable Worlds Observatory för att leta efter andra typer av teknosignaturer, såsom kemiska 'fingeravtryck' i exoplaneters atmosfärer eller specifika egenskaper i ljuset som reflekteras av en exoplanet som kan avslöja närvaron av stora kiselsolarrajar.

Den nya studien förutsätter att utomjordingar skulle bygga solcellspaneler av kisel eftersom det är relativt rikligt jämfört med andra element som används inom solenergi, såsom germanium, gallium eller arsenik. Dessutom är kisel bra på att omvandla ljuset som avges av solliknande stjärnor till elektricitet och det är kostnadseffektivt att bryta och tillverka till solceller. Forskarna förutsätter också att en hypotetisk utomjordisk civilisation enbart skulle förlita sig på solenergi. 

Om dock andra energikällor används, såsom kärnfusion, skulle det minska kiselteknosignaturen och göra civilisationen ännu svårare att upptäcka. 

Studien förutsätter vidare att civilisationens befolkning stabiliseras vid någon punkt. Om detta inte sker av någon anledning kanske de tvingas att expandera ännu längre ut i rymden. Slutligen är det omöjligt att veta om en avancerad civilisation kan använda något vi inte har föreställt oss ännu som kräver enorma mängder energi. Mer information: Ravi Kopparapu et al, Detectability of Solar Panels as a Technosignature, The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad43d7 Tidskriftsinformation: Astrophysical Journal Tillhandahållet av NASA's Goddard Space Flight Center