Ученые обсуждают, почему мы не можем обнаружить техносигнатуры солнечных панелей

Концептуальный образ экзопланеты с развитой внеземной цивилизацией. Структуры справа представляют собой вращающиеся вокруг массива солнечных батарей, которые собирают свет родительской звезды и преобразуют его в электричество, которое затем излучается на поверхность с помощью микроволн. Экзопланета слева иллюстрирует другие потенциальные техносигнатуры: огни города (светящиеся круглые структуры) на ночной стороне и разноцветные облака на дневной стороне, которые представляют собой различные формы загрязнения, такие как газообразный диоксид азота от сжигания ископаемого топлива или хлорфторуглероды, используемые в охлаждение. Автор: NASA/Jay Freidlander

Одним из ключевых приоритетов НАСА является понимание потенциала жизни в других частях Вселенной. НАСА не обнаружило никаких достоверных доказательств внеземной жизни, но НАСА исследует Солнечную систему и за ее пределами, чтобы помочь нам ответить на фундаментальные вопросы, в том числе о том, одни ли мы во Вселенной.

Для тех, кто изучает потенциал жизни за пределами Земли, одним из вопросов уже давно является попытка определить вероятность существования микробной жизни в сравнении со сложной жизнью и цивилизацией, настолько развитой, что мы можем обнаружить ее признаки, называемые техносигнатурами, отсюда, дома. Изучение ответов на подобные вопросы может помочь составить предложения по новым телескопам или миссиям, чтобы подчеркнуть наиболее вероятные места и способы поиска жизни.

В недавней статье, опубликованной 24 мая в «Астрофизическом журнале», утверждается, что если существуют развитые внеземные цивилизации, то одной из причин, по которой их будет трудно обнаружить с помощью телескопов с нашей точки зрения, является то, что их энергетические потребности могут быть относительно скромными. Если бы их культура, технологии и численность населения не нуждались в огромном количестве энергии, им не пришлось бы строить огромные структуры по сбору звездной энергии, которые можно было бы обнаружить с помощью нынешних или предлагаемых телескопов. Такими структурами, исходя из нашего собственного земного опыта, могут быть массивы солнечных батарей, покрывающие значительную часть поверхности планеты, или вращающиеся по орбите мегаструктуры, позволяющие использовать большую часть энергии своей родительской звезды – и то, и другое мы могли бы обнаружить из нашей собственной солнечной системы..

«Мы обнаружили, что даже если наше нынешнее население, составляющее около 8 миллиардов, стабилизируется на уровне 30 миллиардов при высоком уровне жизни, и мы будем использовать только солнечную энергию для получения электроэнергии, мы все равно используем гораздо меньше энергии, чем то, что дает весь солнечный свет, освещающий нашу планету. ", - сказал Рави Коппарапу из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, ведущий автор статьи.

Исследование имеет значение для парадокса Ферми, постулированного физиком Энрико Ферми, который задает вопрос: поскольку наша галактика древняя и обширная, а межзвездные путешествия трудны, но возможны, почему инопланетная цивилизация до сих пор не распространилась по галактике?

«Следствием этого является то, что цивилизации, возможно, не будут чувствовать себя обязанными расширяться по всей галактике, потому что они могут достичь устойчивого уровня численности населения и энергопотребления, даже если они выберут очень высокий уровень жизни», — сказал Коппарапу. «Они могут расширяться в пределах своей собственной звездной системы или даже в пределах близлежащих звездных систем, но цивилизаций, охватывающих галактику, может не существовать».

Кроме того, наш собственный технологический опыт, возможно, пока не в состоянии предсказать, что могут сделать более развитые цивилизации.

«Крупномасштабные структуры по сбору звездной энергии могут оказаться особенно устаревшими, если принять во внимание технологические достижения», — добавляет Винсент Кофман, соавтор статьи из НАСА Годдарда и Американского университета в Вашингтоне, округ Колумбия. «Конечно, общество, которое может разместить огромные структуры в космос сможет получить доступ к ядерному синтезу или другим экономичным методам производства энергии».

Внеземные цивилизации с передовыми технологиями можно обнаружить по их техносигнатурам — наблюдательным проявлениям внеземных технологий, которые можно обнаружить или сделать выводы посредством астрономических поисков. На протяжении десятилетий ученые использовали радиотелескопы для поиска потенциальных внеземных радиопередач. Совсем недавно астрономы предложили использовать такой телескоп, как Обсерватория обитаемых миров, для поиска других видов техносигнатур, таких как химические «отпечатки пальцев» в атмосферах экзопланет или специфические характеристики света, отраженного экзопланетой, которые могут указывать на наличие огромных кремниевых солнечных скоплений. массивы.

Новое исследование предполагает, что инопланетяне будут строить солнечные панели из кремния, потому что его относительно много по сравнению с другими элементами, используемыми в солнечной энергетике, такими как германий, галлий или мышьяк. Кроме того, кремний хорошо преобразует свет, излучаемый звездами типа Солнца, в электричество, а его добыча и производство солнечных элементов экономически эффективны.

Исследователи также предполагают, что гипотетическая внеземная цивилизация будет полагаться исключительно на солнечную энергию. Однако если будут использоваться другие источники энергии, такие как ядерный синтез, это уменьшит техносигнатуру кремния, что еще больше затруднит обнаружение цивилизации. Исследование далее предполагает, что население цивилизации в какой-то момент стабилизируется. Если этого не произойдет по какой-либо причине, возможно, им придется расширить Вечного Отца в глубокий космос. Наконец, невозможно узнать, может ли развитая цивилизация использовать что-то, чего мы еще не вообразили, что требует огромного количества энергии.

Больше информации: Ravi Kopparapu et al, Detectability of Solar Panels as a Technosignature, The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad43d7

Источник: NASA's Goddard Space Flight Center